Il peso della gravità.

Che cos’è la gravità?  “Una domanda priva di senso”. Così risponde Kip Thorne a Richard Panek.

Eppure la gravità un senso ce l’ha: verso il basso. Ogni volta che cado è lì che finisco, per terra. Voglio però dire che da quando ho iniziato a praticare un po’ di thai-chi riesco a mantenermi in piedi, direi quasi miracolosamente. I miracoli non c’entrano; è il nostro corpo che da quando si nasce impara a contrastare la gravità, a ergersi verso il cielo, come se il nostro scopo primario fosse quello di contrastare la gravità per vivere e sopravvivere. L’evoluzione dell’uomo è tutta (forse) in quell’impulso che lo ha spinto sin dalle origini ad alzarsi e protendersi verso il cielo e in questo modo ha potuto allargare il proprio sguardo verso l’infinito.  Ancora non sappiamo spiegare la gravità; sappiamo solo che tra le forze note, che governano tanto l’universo quanto le più piccole particelle, è quella più debole e invisibile. Non sappiamo, ma il nostro corpo ha imparato a contrastarla e la nostra mente a calcolarne gli effetti con la matematica.

“Che cos’è la gravità?” Non c’è una risposta. Così inizia il libro di Panek e poi racconta come questa domanda abbia alle spalle una storia di altre domande a cui si è cercato di dare risposte soddisfacenti per l’epoca, ossia con gli strumenti e le conoscenze disponibili. Oggi lo sviluppo tecnologico è travolgente, ma ciò non vuol dire molto, perché spesso le risposte appaiono dietro l’angolo dove finisce un muro, o sollevando  lo sguardo quando si raggiunge una piazza nel centro di Pompei da cui si osserva l’imponente Vesuvio. 
Panek è molto bravo nel trovare le giuste citazioni per tessere la sua narrazione intorno alla gravità, ma spesso si tratta di accostamenti che saltano da un periodo all’altro senza mostrare un nesso storico e culturale nello sviluppo della nuova filosofia della natura. O meglio manca una analisi delle condizioni materiali e ideologiche, limitandosi a una analisi dei testi e dei documenti. Per me rimane confuso (certamente un mio limite) perché i collegamenti e le deduzioni non portano a una visione chiara, ma riducono la complessità a un punto di vista che slitta continuamente per sostenere che non c’è una risposta scientifica possibile alla gravità. 

Il mistero sotto i nostri piedi, di Richard Panek (Cortina 2020)

.Che cos’è la gravità? Panek la prende da lontano e stando molto largo. Nonostante il titolo: “The trouble with gravità: solving the misteri beneath our feet“, comincia la sua indagine dalla relazione “quaggiù e lassù” esplorando il suo significato tra i miti, le religioni e le grandi narrazioni del passato. Dai miti dei Sumeri alla Divina Commedia di Dante, da Aristotele a Einstein, il collegamento “quaggiù e lassù” si è sviluppato in uno sguardo verso l’aldilà, verso l’ignoto e sovrastante e temibile esercizio del potere divino.

Cielo e terra, quaggiù e lassù: il bisogno di fare questa distinzione – e il desiderio di annullarla – non avrebbero senso senza la gravità.” (p. 20)

GRAVITA’ NELLA MATERIA

Lo studio del perché gli oggetti cadono inizia con i filosofi dell’antica Grecia, ma è solo nel diciassettesimo secolo che si comincia a cercarne le cause, ossia da quando (guarda caso) il metodo sperimentale diventa tale con Galileo.

Prima ci si affidava alle evidenze sensoriali e alla logica che scaturiva dalle definizioni, dall’uso assoluto dei termini. Aristotele aggiunge il ragionamento alle osservazioni  e apre il passaggio dalla mitologia alla metodologia nel valutare i fenomeni e nel trarre le conclusioni.

Quaggiù. La Terra è rotonda. Gli oggetti cadono verso il basso, anzi dritto verso il basso, verso il centro della Terra, che è il centro dell’Universo. L’oggetto più pesante cade più velocemente di quello meno pesante. Terra e acqua sono assolutamente pesanti. Fuoco e aria sono invece “assolutamente” leggeri. 

Lassù. Il cielo compie giri circolari e gli oggetti celesti non vanno né in alto né in basso, non sono né leggeri né pesanti. E sono fatte di etere come le sfere di Eudosso lungo cui si muovono. Ecco il quinto elemento, l’etere, la materia di cui è fatto il sistema celeste che non cambia mai. 

Nel VI secolo dC Filopono esprime qualche dubbio sull’idea di Aristotele che la materia di lassù sia diversa da quella quaggiù. Mentre per gli antichi greci il nulla era impensabile, Filopono, essendo cristiano, deve dar ragione della Creazione dal nulla fatta da Dio come narrato nella Bibbia. 

Per inciso, il maestro di Filopono, Ammonio di Ermia è uno degli ultimi filosofi pagani rimasti ad Alessandria, ed è un sostenitore di un universo senza inizio.

Filopono critica il concetto aristotelico di infinito perché secondo logica se il trascorrere del tempo si protrae giorno dopo giorno non può non avere un qui ed ora da cui ha avuto inizio. Una logica stringente :) che dimostrerebbe la creazione dal nulla fatta dal dio cristiano. Ma anche se Filopono ce la mette tutta per dimostrare di essere un buon cristiano, la Chiesa Ortodossa d’Oriente a un secolo dalla sua morte lo giudicherà un eretico per la sua interpretazione della Trinità: tre divinità invece di una triplice manifestazione di un unico Dio. Non mi addentro e spero per lui che si sia trattato di un equivoco logico :)

A questo punto Panek spende qualche pagina per ricordarci che le conoscenze non si tramandano da una generazione all’altra, perché si perdono o vengono trascurate o passano di moda, e a volte ritornano e si diffondono a sostegno di punti di vista anche conflittuali tra loro. Un bel casino. 

Nel caso di Filopono, le sue riflessioni arrivano agli studiosi islamici dell’ottavo e nono secolo che le fanno circolare finché nel cinquecento ritornano in auge a sostegno della dottrina cristiana (dio crea il mondo dal nulla), ma anche di critica verso quell’aristotelismo che ha dominato per duemila anni le conoscenze del mondo, sia qui in terra che lassù nelle sfere celesti.

(Panek non ne parla ma pare che Filopono abbia in qualche modo influenzato Galileo e Stevino respingendo l’idea di Aristotele che un corpo più pesante cada più in fretta di uno leggero.) 

Ci vorranno diverse comete, la geometria di Copernico e i calcoli di Keplero per dimostrare che la Terra non è al centro dell’universo.  Galileo con il suo cannocchiale vede le montagne sulla Luna e scopre i satelliti di Giove – quaggiù e lassù sono fatti della stessa materia –  ma dovrà rinnegare le proprie idee per non finire come Giordano Bruno. 

GRAVITA’ DEI MOTI

Newton non ha alcuna idea chiara di cosa spinga un oggetto in su o in basso. In uno dei suoi taccuini riprende l’idea di Cartesio dei camini o vortici entro cui i corpi fluttuano. Quando però conosce le ipotesi di Keplero (orbite ellittiche e variazione della velocità in base alla distanza dal sole), abbandona l’idea di spiegare le cause del moto e si concentra sul moto stesso e trova il modo di sviluppare un modello di moto dei pianeti con un proprio sistema di calcolo.

Galileo dubita che la velocità di caduta dipenda dal peso come sosteneva Aristotele. (esperimento dell’oggetto pesante diviso in due parti e poi legate). Usa la sfera su piano inclinato per poter misurare il moto e scopre che nella caduta vi è una accelerazione costante: la distanza percorsa sarà proporzionale al quadrato del tempo.

Galileo intuisce inoltre che finita la discesa il moto della sfera avrebbe una velocità costante se non vi fossero attriti. Inerzia del moto di un oggetto. Secondo Aristotele è l’aria che scorre ai lati del proiettile per finire dietro e spingere. Filopono suggerisce invece che qualcosa si trasmetta dalla mano all’oggetto lanciato, la causa del moto è quindi interna. Galileo elimina l’influenza interna e si chiede cosa sia in grado di fermare la materia; pensa che non vi sia alcuna differenza fra essere in moto e non esserlo. Nel Dialogo sui massimi sistemi (1632) porta l’esempio della nave in cui tutto si muove alla stessa velocità della nave. E il sasso che cade compie lo stesso moto verticale sia sulla nave sia sulla terraferma.

I principi del moto formulati da Galileo riguardano il quaggiù. Newton li porta alla materia lassù e si chiede perché un pianeta non dovrebbe continuare il proprio moto in linea retta? 

Per Galileo, che indaga il quaggiù, l’accelerazione rimane costante. Newton, basandosi sulle considerazioni di Keplero (l’accelerazione è soggetta alla stessa relazione dell’inverso del quadrato tra distanza e velocità), intuisce che l’accelerazione dipende da una interazione fra la Terra e la Luna e fra i pianeti e il Sole. La materia quaggiù come lassù influenza il moto dei corpi. Il termine che Newton sceglie per descrivere il fenomeno è gravitazione.

GRAVITA’ COME NARRAZIONE

Huygens e il suo allievo Leibniz contestano l’idea di Newton espressa nei principia secondo cui vi possa essere un’azione a distanza di un corpo su un altro corpo. Newton concorda con loro che la causa delle deviazioni della materia dal moto inerziale implica un contatto fisico  e, sebbene consideri l’attrazione a distanza di due oggetti come una assurdità, non sa come spiegare ciò che i suoi calcoli matematici dimostrano che accade.

A questo punto Panek, prendendo spunto dalla introduzione ai Principia scritta da Cotes, allarga  e sposta l’attenzione al contesto culturale e storico in cui si è sviluppata una Nuova Filosofia di cui Newton è l’esponente più importante. Si tratta di un nuovo metodo che non si accontenta più di facili evidenze e semplici sillogismi.

Bacon invita a “ricominciare da capo il lavoro di comprensione ed evitare che la mente vada per la propria strada e guidarla a ogni passo”.

Il metodo di Cartesio consiste nel rimuovere ogni interpretazione e pregiudizio umano finché ciò che resta sia oggettivamente vero.

Keplero conduce il lettore attraverso le sue osservazioni e i suoi calcoli, includendo anche le scelte sbagliate.

Galileo guida i suoi lettori attraverso le sue scoperte e osservazioni in modo metodico, affinché possano capire e giudicare. 

Newton prosegue nel cammino di questi scienziati che narrano la loro ricerca in modo che i lettori possano capire.

Le quattro regole di Newton per lo studio della filosofia naturale.

  1. La natura è semplice, non si concede il lusso di cause superflue
  2. Se riusciamo a far discendere un effetto da una causa, allora possiamo far risalire effetti simili alla stessa causa
  3. Un principio che si applica a cause specifiche, si può applicarlo in generale a circostanze simili. 
  4. Non vanno generalizzate le ipotesi, ma solo i fenomeni verificabili

Tornando alla gravità Newton conclude che esiste perché vediamo i suoi effetti e possiamo derivare la sua matematica. È sufficiente per dire che esiste anche se non possiamo identificare la sua causa.

Jean Richer scopre nel 1672 che i pendoli hanno una oscillazione diversa fra Parigi e l’equatore (86.252 contro 86.400) ma non sa darne una spiegazione. Quindici anni dopo Newton avanza l’ipotesi che la Terra sia più piatta ai poli perché il moto rotatorio è maggiore all’equatore a causa della distanza dal centro che rende più debole il moto verso il basso – quindi più veloce anche il moto del pendolo.

1660 fondazione della Royal Society

 1666 – nuovo osservatorio a Parigi diretto da Huygens e Cassini

1712 Cassini figlio guida una seconda spedizione da Parigi à Dunkerque e rileva che un grado di latitudine à Dunkerque misura 300 metri in meno che ai Pirenei.

Competizione fra francesi e inglesi: il confronto è fra Cartesio (pe vortice) e Newton (Pe vuoto). Voltaire, giunto a Londra nel 1726, elenca le differenze in modo molto chiaro, e contribuisce alla diffusione delle idee di Newton nel continente. Capisce i limiti del concetto di attrazione di Newton e ne coglie l’affermazione principale: “segui la logica dovunque ti porti;resisti all’istinto di assegnare cause in assenza di prove; accetta la matematica perché è quanto basta.” (p.103)

1736-1737 spedizione del francese Maupertuis in Lapponia Stabilisce che 1 grado di latitudine al nord è più lungo che in Francia. 
la predizione di Newton quaggiù è confermata. Ora resta il lassù. 
la cometa di Halley

Halley già nel 1695 aveva interpellato Newton su una cometa che forse era già transitata tre volte ( 1531 -1607 – 1682) e predice il suo passaggio nel 1758
Alexis-Claude Clairaut usando il metodo di Newton e le osservazioni di Halley predice il passaggio della cometa nel 1759 con una incertezza di un mese. Gli inglesi ovviamente esaltarono l’accuratezza di Halley trascurando completamente l’esattezza di Clairaut.

GRAVITA’ COME FATTO

La cometa di Halley agisce da transizione simbolica: se prima tutti i fenomeni insoliti erano considerati segni della collera divina, ora si cercano le cause nella legge di gravitazione. Halley aveva suggerito (1694) che inondazioni bibliche causate da comete. Newton ipotizza uno scontro fra cometa e sole. Trent’anni dopo Swift, nei Viaggi di Gulliver, fa della satira sulla paura delle comete.

l’idea cristiana di una creazione ex nihilo richiede però un antecedente e nessuno dei filosofi-scienziati e intellettuali mise in dubbio l’intervento divino, la causa prima: Bacon, Newton, Bentley… Anzi le leggi di natura dipendevano dalla volontà divina.
La conoscenza scientifica permette di comprendere molti misteri. Il metodo causa-effetto dimostra la sua efficacia e si diffonde in tutti gli ambiti: per esempio nella geologia di Lyell e nell’evoluzionismo di Darwin, e non è più necessario ricorrere alla causa prima, divina, per spiegare i cambiamenti in natura e i movimenti dell’universo.

Tuttavia, Panek sostiene che emerge Il concetto di una più vasta intelligenza, non umana, che comprenderebbe e governerebbe tutto. 
La legge di gravitazione ha ricondotto la x nell’equazione dell’universo a tale vasta intelligenza – la Causa Prima.” (p.126)

GRAVITÀ’ NELL’ALTO DEI CIELI

Panek a questo punto fa l’ennesimo salto nel vuoto. Voglio vedere dove finirà. 
lo spunto è Mach che scrive: la gravitazione è diventata incomprensibilità ordinaria.
Mach suggerirebbe che nuovi concetti privi di senso nella comprensione odierna della natura, una volta che si rivelano utili nel predire la realtà, restano privi di senso, ma ora li accettiamo. Scrive Mach “Esaminando la storia di un concetto che ci è diventato familiare non siamo più in grado di comprenderne  pienamente la sua evoluzione.” (p.130) 

Se non capisco male, sarebbero queste considerazioni  di Mach, conosciute da Einstein che spiegherebbero come Einstein abbia potuto sviluppare le sue teorie utilizzando il principio di equivalenza con sistemi di riferimento che sono diversi.

Seguono alcune pagine in cui Panek ricostruisce In modo tortuoso (per me) il percorso che porta da Galileo e Newton alla formulazione della teoria della relatività di Einstein con cui si spiegano i moti gravitazionali a distanza. 
Ma i problemi non sono finiti. Nella teoria di Einstein qualcosa non funziona. Le equazioni mostrano che l’universo non è stabile, e questo non piace a Einstein. 
Ma Einstein non invoca Dio, come fece Newton. Nel parlare di questioni metafisiche, Einstein fa spesso riferimento a una divinità metaforica, una specie di Logico Benevolo, ma quando parla di fisica tende a invocare Dio per spiegare come Dio non funziona; per esempio, critica la natura probabilistica della meccanica quantistica con la battuta:Dio non gioca a dadi con l’universo. Quanto al funzionamento dell’universo, Einstein lascia Dio fuori dall’equazione.“(p.144)

Un membro dell’equazione di Einstein non è uguale all’altro, e questo suggerisce che l’universo non è in equilibrio:o si sta espandendo o sta collassando. Einstein sceglie di bilanciare i due lati dell’equazione inserendo una sua personale x, indicata con la lettera Lambda. Einstein non sa di cosa si tratti… come Newton abbandona la ricerca di una seconda causa.” (p.145)

Einstein, come Newton, è convinto che l’universo debba essere stabile, ma non è così. Nel 1925 Hubble annuncia che la Via Lattea non è il limite estremo dell’universo. Negli anni successivi Lemaitre e Hubble arrivano alla stessa conclusione, l’universo si sta espandendo. Immediatamente sorge la domanda: andando a ritroso cosa c’è all’origine di questa espansione dell’universo? Comunque, non è stabile e non è finito.

Nel 1965 due studi, uno matematico e uno astronomico, avvalorano la tesi di un Big Bang iniziale e, soprattutto, indirizzano le ricerche verso lo spettro invisibile delle radiofrequenze, le microonde. Einstein pensava in termini di lunghezze d’onda visibili, ma ora le frequenze invisibile all’occhio umano (infrarosso, microonde, radioonde) permettono di “vedere” lontano, in un passato antichissimo, e di recuperare predizioni matematiche degli anni trenta.

Nel 1967 la scoperta di una Pulsar apre a uno scenario in cui l’esplosione di una stella genera un collasso gravitazionale così potente che neppure la luce può uscire: nel 1968 viene coniato il termine “buco nero”. Si ipotizza la presenza di un buco nero al centro di ogni galassia (si pensa a 125 miliardi di galassie), e la sua massa è talmente concentrata da corrispondere alla massa dell’intera galassia. Difficile comprendere…

Nel 1784, quasi un secolo dopo la pubblicazione dei principia, il sacerdote e astronomo John Mitchell suggerisce che, se la luce è fatta di materia come pensa Newton, deve seguire le leggi di Newton. E se le leggi di Newton sono corrette, un oggetto grande abbastanza da contenere massa sufficiente potrebbe vincere la massa della luce e creare una “stella nera”. Quindici anni dopo Laplace fornisce la base matematica a questa idea, ma in quello stesso anno l’eclettico Thomas Young dimostra che la luce agisce come un’onda, e Laplace abbandona l’idea” (p.149)

Tuttavia Einstein suggerisce che la luce viaggi sia come onda sia come pacchetti di materia, fotoni. Finché Schwarzschild nel 1935 trova una soluzione per le equazioni di Einstein: “Un oggetto contenete abbastanza massa in volume abbastanza piccolo richiederà una velocità di fuga pari a quella della luce. A quel punto, l’oggetto collasserà se se stesso scomparendo alla vista e lasciando traccia solo della sua gravità. Non è necessario che l’oggetto sia enorme per intrappolare la luce, come Mitchell e Laplace pensavano: basta solo che sia sufficientemente denso… Un tale oggetto può essere prodotto da massa che collassa in uno stato di densità infinita – che i fisici chiamano singolarità: (p.150)

1979 lente gravitazionale a opera di singole galassie o ammassi di galassie.

Interstellar e Thorne (p.152-4)

“I buchi neri sono, in un certo senso, semplici. Consistono di due parti. La sfera nera al centro dell’immagine: l’orizzonte degli eventi, la “bolla” di oscurità. Nel suo cuore si trova la seconda componente del buco nero: la singolarità.

“I calcoli dimostrano che l’universo ha avuto inizio da una singolarità, ma nessuno ci crede.” (p.156)

L’economista Roger Babson, nella prima metà del Novecento, inizia una crociata contro la gravità. Finanzia un college, la costruzione di monumenti, organizza conferenze, sostiene ricerche allo scopo di di trovare un modo per contrastare la gravità. Martin Garder (divulgatore scientifico) nel 1952 scrive che l’idea di Babson di creare uno schermo gravitazionale è problematica perché la gravità non è una forza che attira ma una deformazione del continuo spazio-temporale. La fondazione di Babson ha poi, negli anni, mutato obiettivo e ha finanziato un premio a chi fa ricerca sulla gravità.

Grande G: è una costante universale.

Piccola g: accelerazione a livello locale.

In linguaggio newtoniano, G correla le masse con l’inverso del quadrato della distanza, mentre in termini einsteniani correla la geometria dello spaziotempo con il tensore energia-impulso.” (p.160)

Cadere è facile, non devi fare nulla. Restare in piedi è difficile.” (p.161)

Le gambe umane sono una in meno del necessario. I tripodi sono più stabili dei bipedi. Ma i tripodi non possono camminare. Gli umani non restano semplicemente in piedi, ma lo fanno camminando.” (p.162)

Camminare è una caduta controllata.

Sollevi una gamba, ti sporgi in avanti e cedi alla gravità, poi distendi il ginocchio e appoggi il piede; a questo punto vinci la gravità, e così avanti passo dopo passo.

“Nel normale corso degli eventi, non riflettiamo su questo continuo cadere e rialzarsi. Lo facciamo e basta. È parte del nostro ritmo naturale. È l’esperienza che abbiamo dell’universo alla scala della nostra specie. Non cadere giù: è il nostro standard nella nostra realtà quotidiana. Va aldilà di ciò che chiamiamo scienza.

Negare la gravità è opportuno se cerchi di non cadere. Ma se invece cerchi da salire, devi fare qualcosa di altrettanto eroico: devi vincere la gravità.” (p.166)

Newton ricorre a Dio per spiegarsi come l’universo non sia collassato. Einstein introduce Lambda per indurre l’equilibrio nell’universo. La scoperta che l’universo è in espansione ha tolto la preoccupazione del perché non sia in equilibrio.

Ma nel 1998 du e team di scienziati osservano che l’espansione dell’universo non sta rallentando, che non evolve in una direzione di equilibrio. Al contrario, da sette miliardi di anni sta accelerando! Questa scoperta reintroduce la necessità di una variabile Lambda per far combaciare la matematica di quaggiù con i moti di lassù. Gli scienziati  chiamano questa misteriosa “forza” antigravitazionale energia oscura, che riecheggia un’altra scoperta degli anni settanta, la materia oscura

Nel sistema solare i pianeti orbitano attorno al sole con velocità proporzionali all’inverso del quadrato della distanza da centro. Le galassie non seguono questa legge e il problema riguarda tutte le galassie a spirale.

O la gravità come la conosciamo cambia di intensità nell’universo – e ciò invaliderebbe la legge di gravitazione universale – o esiste un altro tipo di materia che attrae gravitazionalmente gas stelle e polveri. I modelli al computer mostrano che, ponendo una galassia all’interno di una nuvola di materia oscura, le legge di Newton resta valida” (p.170)

La ricerca con i rilevatori di nuove particelle dovrebbe permettere di scovare questa materia oscura. Ma dopo il 2010 molti ricercatori smettono di predirne la scoperta. Tuttavia, gli astrofisici notano che la distribuzione della materia nelle galassie non è casuale: vi sono enormi spazi vuoti.

Le simulazioni mostrano che una tale sproporzione tra accumuli di materia e spazio vuoto non sarebbe possibile senza l’effetto della materia oscura. I superammassi e lo spazio vuoto, visti su larga scala, assomigliano a una rete neurale, a una ragnatela, o perfino a uno scheletro.” (p.171)

Con la scoperta di materia oscura e energia oscura la cosmologia diventa una scienza, una branca della fisica e non più della metafisica.

Le scoperte dell’espansione, dell’energia oscura che detta l’evoluzione dell’universo, dell’energia oscura che accelera l’espansione, delle stelle di neutroni, delle supernove, e dei buchi neri hanno rivelato che l’universo è più violento e mutevole di quanto abbiamo mai immaginato, e anche più eterogeneo. Praticamente l’opposto della singola sostanza in rotazione su cerchi perfetti che gli antichi immaginavano. Ma a nessuno che lavora nel campo è sfuggito che tutte queste scoperte hanno in comune qualcos’altro, oltre alla tempistica: La gravitazione.” (p.171)

La gravità non è semplicemente la forza più debole, è di gran lunga la più debole.

L’interazione nucleare forte, responsabile della stabilità del nucleo atomico, è circa cento volte più forte dell’interazione elettromagnetica, che a sua volta è diecimila volte più forte dell’interazione nucleare debole che determina il decadimento radioattivo: tre interazioni in rapporto reciproco tra uno e un milione. E poi c’è la gravità. L’interazione nucleare debole, un milione di volte più debole dell’interazione nucleare forte, è circa un milione di miliardi di miliardi di miliardi di volte più forte della gravitazione.

Ma la gravità non è solo incredibilmente più debole di tutte le altre forze, è anche l’unica a non possedere una formulazione quantistica che incorpori la relatività di Einstein.” (p.172)

L’ipotesi del gravitone non ha avuto ancora alcuna conferma sperimentale.

Nell’interpretazione quantistica “anche il vuoto è qualcosa… è esistenza in potenza. Nel 1948 il fisico olandese Casimir predice che le particelle virtuali lascino una traccia energetica (metti due piastre conduttrici parallele molto vicine e misuri un aumento di energia nel vuoto). 

Su scala cosmologica gli scienziati scoprono che un attimo dopo che l’universo ha avuto inizio ha moltiplicato in modo smisurato la sua dimensione. L’effetto inflazionistico avrebbe dato luogo a una fluttuazione che ha generato altre fluttuazioni, altri possibili universi. La formulazione matematica pone a 10 alla cinquecentesima il numero degli universi (multiverso). La gravità potrebbe essere qualcosa che percola nel nostro universo da un universo vicino.

In un multiverso se la gravità non fosse così debole, non vi sarebbero le condizioni per l’esistenza umana che così, invece, può concepire l’universo (principio antropico) e non vi sarebbero neppure le condizioni per l’esistenza delle galassie.

Dopo la scoperta nel 1965 delle microonde gli scienziati hanno affinato la comprensione dell’universo e studiando le fluttuazioni quantistiche hanno calcolato che l’universo in origine era composto:

68,3% di energia oscura

26,8 di materia oscura

4,9% di materia ordinaria

Questo equilibrio del tutto inspiegabile lascia ben poca scelta:È molto difficile che non ci siano multiversi” (p.176)

*

Nel 2016  la notizia è ufficiale: le onde gravitazionali esistono! (LIGO)

Newton pensava che la gravità, a differenza della luce, agisse immediatamente. Ma due coincidenze misero in dubbio le sue conclusioni: la legge dell’inverso del quadrato si applica sia alla gravitazione sia all’elettromagnetismo. Secondo: l’elettromagnetismo si propaga a mezzo di onde. 

Poincaré nel 1905 palta di onde gravifiques. Dieci anni dopo Einstein applica l’idea alla sua teoria generale ma conclude nel 1916 che non esistono onde gravitazionali analoghe alle onde luminose. Tornerà sull’argomento ma senza giungere a una conclusione.

L’invenzione del laser nel 1960 permetterà di aprire un nuovo campo di ricerca abbinato all’interferometro. Thorne e Weiss spingeranno in questa direzione e finalmente si registra il passaggio, nel corridoio di 4 chilometri dell’interferometro, di una onda gravitazionale: un decimillesimo del diametro di un protone sta ai quattro chilometri di Ligo, come un capello umano sta alla distanza di 25 trilioni di chilometri, ossia la distanza del Sole da Proxima Centauri (4,243 anni luce).

Ligo rileva subito una collisione fra buchi neri. L’evento che tutti pensavano essere raro si rileva frequente nell’universo, quasi ogni cinque minuti. Le onde gravitazionali aprono nuove possibilità di conoscenza dell’universo, per la fisica e l’astronomia.

***

Dico a Gross la risposta di Thorne: Che cos’è la gravità? una domanda priva di senso.

Gross ride. A questo punto una ricercatrice del Caltech interviene. Dice di essere d’accordo con Gross sul fatto che la domanda solleva solo altre domande. E l’assenza di risposte, dice, è esattamente ciò che rende interessante la discussione. Dunque, afferma con enfasi, non credo che si tratti di una domanda priva di senso.

Bene, si può imparare molto da domande non prive di senso. Io l’ho fatto in ogni caso.

Ancora non so cosa sia la gravità o cosa la causi. Ma inizio a capire perché ne controllo gli effetti. Deve essere per lo stesso motivo per cui teniamo traccia dei pianeti, osserviamo le stelle, studiamo gli uccelli, seguiamo il Sole e guardiamo l’orizzonte, perché ognuno di noi dorme all’ombra del suo Vesuvio, e sogna di poter volare.” (p.187)