Teoria della relatività/La relatività generale/La prova dei fatti
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XIV
LA PROVA DEI FATTI
Il nostro esposto potrebbe servire, nel campo della relatività, a facilitare al lettore l’intelligenza dei nuovi procedimenti del pensiero, ma non sarebbe onesto lasciar credere che si può considerare questa teoria come un fatto provato dall’esperienza: non si comprenderebbe come alcuni scienziati, molto noti, come l’astronomo v. Seeliger di Monaco, il fisico Lenard di Heidelberg, non aderiscano ad essa. La maggior parte dei fisici hanno, è vero, un’attitudine più favorevole. Noi tenteremo d’indicare, il più obiettivamente possibile, i fatti che si possono far valere a pro o contro la realtà.
Abbiamo già parlato di uno spostamento del perielio di Mercurio. Per piccolo che sia, esso è assolutamente innegabile, e chi ne ha calcolato il valore è stato nientemeno che Leverrier, quello che ha scoperto Nettuno. Se si respinge la spiegazione di Einstein ci si mette in una situazione difficile. Non si vede come si potrebbero porre i fatti d’accordo con la legge di Newton, a meno che non si scoprisse il pianeta intra-mercuriale che, nonostante tutti gli sforzi, non è stato mai potuto osservare. È anche possibile che in luogo di esso vi sia una massa di polvere estremamente fine; si è creduto con ciò di spiegare un altro fenomeno misterioso, la luce zodiacale. Tuttavia sino ad oggi, nessuno ha tentato di sviluppare una teoria che dovrebbe naturalmente precisare con delle cifre la massa, l’estensione, la posizione di questo ipotetico ammasso di polvere, e verificare queste cifre con delle esperienze, in particolare sulla luce zodiacale. Ma non si può senz’altro respingere la possibilità di un fatto inosservato sino ad ora e che renderebbe possibile l’accordo con la legge di Newton.
La deviazione dei raggi luminosi per mezzo del sole può essere considerata come la prova psicologica della teoria che, in questo caso, ha preceduto l’esperienza. Se si poteva supporre che Einstein avesse “aggiustato” le sue formule per dare una ragione del movimento del perielio di Mercurio, lo stesso dubbio invece è assolutamente impossibile per la deviazione dei raggi luminosi.
Non se ne sapeva assolutamente nulla prima di Einstein; per quanto straordinario ciò sembri, per quanto numerose siano state le fotografie di ecclissi totali di sole prese da astronomi sperimentati (poiché si sa la grande importanza che da lungo tempo si attribuiva all’osservazione di questo fenomeno raro), non se ne aveva nemmeno una che potesse permettere di verificare l’azione supposta. Si è dovuto dunque attendere un nuovo ecclissi, quello del maggio 1919.
Le fotografie prese allora e le misure microscopiche sulle lastre confermarono assolutamente, all’ingrosso, i calcoli di Einstein, ma rilevarono tuttavia delle differenze che non sono completamente trascurabili.
Le cifre seguenti sono tratte da una comunicazione di v. Laue (Naturwissenschaften, 1920, p. 391; vedere anche il resoconto ufficiale di E. Freundlich, p. 667):
| Stelle1 | Spostamento in secondi d’arco nella direzione: | |||
| nº | da Sud a Nord | da Est ad Ovest | ||
| Osservata | Calcolata | Osservata | Calcolata | |
| 11 | +0.16 | +0.02 | -0.19 | -0.22 |
| 5 | -0.46 | -0.43 | -0.29 | -0.31 |
| 4 | +0.83 | +0.74 | -0.11 | -0.10 |
| 3 | +1.00 | +0.87 | -0.20 | -0.12 |
| 6 | +0.57 | +0.40 | -0.10 | +0.04 |
| 10 | +0.35 | +0.32 | -0.08 | +0.09 |
| 2 | -0.27 | -0.09 | +0.95 | +0.85 |
Per valutare questi risultati, bisogna sempre ricordarsi che un secondo d’arco corrisponde ad 1 millimetro visto da una distanza di 200 metri.
Non si può dunque dubitare dell’esistenza della deviazione. Ma si è obiettato ch’essa potrebbe derivare dalla rifrazione nell’atmosfera solare; questa rifrazione esiste certamente per tutta l’estensione di questa atmosfera, e la sua importanza deve dipendere dalle proprietà, dalla densità, dalla temperatura dei gas etc.... È assolutamente inutile pensare ad ottenere su tutte queste grandezze dei dati abbastanza sicuri, spogliati delle condizioni d’osservazione, e di fondare col loro aiuto una teoria che le cifre precedenti verificherebbero. Al contrario da queste cifre si potrebbero dedurre dei dati sull’atmosfera solare. Ma anche qui la teoria e i fatti si accorderebbero tra di loro appena un po’ di più che non nell’ipotesi di Einstein, edificata prima delle esperienze.
D’altra parte E. Freundlich fa giustamente notare che l’atmosfera solare necessaria per questa spiegazione, a giudicarne almeno dalla nostra esperienza terrestre, assorbirebbe la luce delle stelle molto piú di quello che non lo mostri l’osservazione. Secondo lui la maggior parte di quelle, le cui fotografie svelano la deviazione dei raggi, non potrebbero piú impressionare le lastre.
Si sono anche tentate altre spiegazioni di questa deviazione: la si è voluta ricondurre a dei fenomeni che, come la “rifrazione annuale” di Courvoisier, sono tutt’affatto incerti e discussi, e che anche nel caso piú favorevole, non potrebbero dare che una spiegazione parziale.
Allo stato di fatto è piú naturale considerare l’effetto Einstein come reale, piuttosto che tentare di ricondurre la deviazione, provata dall’esperienza, ad una rifrazione ancora sconosciuta o a qualche altra causa accessoria.
Una terza possibilità di verificare la teoria con i fatti, cioè lo spostamento delle linee spettrali verso il rosso, ha avuto una grande importanza nelle discussioni di questi ultimi tempi. Ecco di che si tratta: si sa che le onde di una luce monocromatica si succedono con la massima regolarità ad intervalli di tempo straordinariamente brevi. Questa regolarità le designa precisamente come adatte alla misura del tempo, cioè a servire da cronometri. Ora noi sappiamo che la marcia dei cronometri dipende dal loro stato di movimento; noi abbiamo visto di piú che i movimenti accelerati possono essere rimpiazzati da campi di gravitazione; questi dunque debbono avere un’influenza sulla marcia dei cronometri, e sarebbe facile, se ciò non dovesse condurci troppo lontano, dimostrare che tutti i campi di gravitazione esercitano un’azione ritardatrice. In ciò che concerne le vibrazioni luminose, le rosse sono, tra tutte quelle dello spettro, quelle che vibrano meno spesso. Uno spostamento dello spettro verso il rosso corrisponde quindi ad un ritardo dei cronometri; siccome non si può misurare questo spostamento che sulle linee spettrali, le linee di Fraunhofer, la teoria della relatività esige per essere verificata che queste linee, quando provengono da stelle, a campo di gravitazione intenso, siano spostate verso il rosso.
Il grande ostacolo a questa verifica è che un movimento il quale allontani la sorgente luminosa genera uno spostamento nello stesso senso. In questo caso l’occhio è infatti impressionato nello stesso tempo da un minor numero di vibrazioni di quando la sorgente è in quiete; queste vibrazioni appaiono dunque meno frequenti, vi è quindi spostamento verso il rosso. Distinguere questo fenomeno, chiamato effetto Döppler, indipendente dalla teoria della relatività, dall’effetto Einstein presenta delle grandi difficoltà pratiche. È con lo spettro solare che si può sperare una soluzione, poiché il movimento del sole rispetto alla terra è ben conosciuto, il che consente di tenerne conto. Nonostante tutto, il fatto non è ancora indubitabilmente provato, le diverse osservazioni non concordano; una soluzione definitiva è affare di qualche anno ancora.
Riassumendo, i fatti che permettono una verifica sperimentale diretta non formano certamente un insieme molto vasto; esaminandoli si può dire in ogni caso, che non se ne conosce alcuno che contraddica la teoria della relatività, e che al contrario parecchi creano per lo meno delle difficoltà alle vecchie concezioni. D’altra parte però bisogna pur ammettere che se noi scoprissimo dei fatti cosí particolari e cosí poco numerosi come quelli di cui abbiamo parlato, e che contraddicessero una legge naturale ben riconosciuta, per esempio il principio della conservazione dell’energia, non vi è alcun dubbio che noi non ci riterremmo obbligati a rinunziare a questa legge, altrove tanto magnificamente dimostrata; si lavorerebbe con tutte le forze a lumeggiare la contraddizione; nel caso piú favorevole si lascerebbe all’avvenire la cura di procedere all’esecuzione.
È lo stesso nel nostro caso; non si può considerare male il fatto che un uomo ritenga tanto provata la vecchia concezione assoluta dello spazio e del tempo da non poter decidersi a disfarsene per alcune singolarità, quasi impercettibili nel campo infinito dei fatti, ed a rifiutare di condannare subito una convinzione ch’egli ha nutrito per anni. Tuttavia un gran numero di fisici di tendenze filosofiche, e prima di tutti i discepoli di Ernesto Mach, morto nel 1915, il cui portavoce può essere salutato in Petzoldt, considerano la concezione relativista come la piú perfetta.
Passiamo al lato matematico della teoria. Alcuni matematici, Riemann fra gli altri, avevano introdotto una concezione dello spazio che, molto tempo prima di Einstein, si trovava esattamente d’accordo con le esigenze della sua fisica. Allorché duecento anni avanti l’êra cristiana Apollonio scrisse il suo libro sui coni, delle menti, unicamente preoccupate della utilità immediata, potevano ben domandare qual era lo scopo di questi studi su delle curve che la natura non ci mostra. Lo “scopo” fu trovato quando diciotto secoli piú tardi Keplero enunciò le sue leggi. Una volta ammessa la teoria della relatività, si trova una relazione analoga tra la fisica di Einstein e le speculazioni di Riemann (su queste molto interessanti questioni vedere la Bibliografia). Con ciò cade l’accusa lanciata contro Einstein di aver plagiato Mach, Riemann ed altri, biasimo altrettanto ridicolo di quello che si facesse a Keplero di aver copiato Apollonio, e a Wagner in rapporto a Schopenhauer, sotto pretesto che le tendenze della musica wagneriana coincidono con quelle della filosofia di Schopenhauer.
Note
- ↑ La stella nº 1 manca, non avendo la corona solare permesso un’osservazione netta; le stelle 7, 8, 9, per altre ragioni. Le stelle sono poste in ordine della loro prossimità al sole.