La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini

Le eclissi di Sole, nell’antichità, facevano paura. Il fatto che il Sole si oscurasse sembrava essere un monito divino che preannunciava sciagure. Con il passare del tempo si capì che il vero motivo era meramente astronomico: la Luna passa esattamente davanti al Sole e riesce ad oscurarlo per qualche minuto, se si è nella fascia della superficie della Terra dove si può osservare una eclisse totale.  È vero che siamo fortunati a godere di questo fenomeno, dovuto al fatto che il diametro apparente del Sole e della Luna sono praticamente identici. E questa è una coincidenza della nostra epoca: milioni di anni fa la Luna era più vicina alla Terra, e quindi oscurava non solo il disco solare, ma anche le zone circostanti. E tra qualche milione di anni la Luna, allontanandosi dalla Terra (stiamo parlando di 3,8 centimetri all’anno), non riuscirà più a coprire completamente il disco del Sole e non avremo più eclissi totali.

Tra tutte le eclissi totali di Sole della storia, quella avvenuta nel maggio del 1919 ha avuto una importanza particolare. È stata proprio questa eclisse a fare di Einstein una celebrità mondiale, a livello di rockstar. E il tutto dalla sera alla mattina. Vediamo come mai.

Dopo il 1905, e per i 10 anni seguenti, Einstein ha cercato di trovare le equazioni giuste per descrivere la relatività generale. Nel 1905 era riuscito, con un vero colpo di genio, a dimostrare che il tempo e lo spazio non sono quello che immaginiamo noi poveri mortali. Lo spazio si può stirare o contrarre, il tempo si può allungare o accorciare. Da allora il tempo e lo spazio smettono di essere il palcoscenico dove si svolgono i fenomeni, ma diventano essi stessi attori. Lo spazio e il tempo non sono assoluti, uguali per tutti, ma sono “relativi”. Relativi agli osservatori che si stanno muovendo uno rispetto all’altro. Einstein chiama questa sua teoria “relatività ristretta”, perché tratta di osservatori che si muovono tra loro con velocità costante, e quindi la teoria era “ristretta” a questi casi. Ma se accelerassero tra di loro cosa succederebbe?

Infatti Einstein non si ferma qui. Intuisce che se risolvesse il problema di cosa fanno il tempo e lo spazio per osservatori che accelerano, avrebbe trovato il modo di descrivere la gravità in modo diverso da quanto fatto da Newton. Avrebbe trovato una nuova teoria della gravità. La posta in gioco è veramente alta, e il problema è difficile. Einstein è solo, e chiede aiuto a Marcel Grossman – suo compagno di università – perché gli spieghi la matematica e la geometria degli spazi curvi.

Nel 1911 ha una prima versione della relatività, e predice che la posizione delle stelle che lambiscono il disco solare dovrebbe essere spostata, perché il Sole curva lo spazio. L’ammontare dell’effetto è minuscolo, ma presente: 0,83 secondi d’arco. Per avere un’idea di quanto piccolo sia, pensiamo che la Luna e il Sole hanno un diametro apparente di mezzo grado, cioè 1800 secondi d’arco. Solo le stelle molto vicine al disco solare subiscono questo spostamento, quelle lontane no. Ma come si fa a misurare la posizione delle stelle, quando il Sole splende? Durante una eclisse!

Questa possibilità stuzzica l’astronomo Erwin Freundlich, che si dichiara pronto a organizzare una spedizione in Crimea, dove il 21 agosto ci sarà una eclisse totale di Sole. Einstein ne è entusiasta. Freundlich parte nel luglio 1914, ma non fa i conti con la Prima guerra mondiale, che scoppia il 28 luglio 1914, quando lui è ormai in Crimea. Viene scambiato per una spia, con tutti quei macchinari strani che si porta dietro, e viene arrestato. Viene liberato dopo qualche giorno, ma i suoi strumenti verranno restituiti solo dopo qualche settimana, e solo in parte, e non potrà fare le misure.

Per Freundlich una brutta avventura, ma per Einstein questa è stata una fortuna… Infatti la sua previsione (0.83 secondi d’arco di spostamento) era sbagliata. Era stata fatta usando una versione della teoria della relatività generale che non era corretta. Non solo, ma anche la teoria classica di Newton, considerando la luce fatta di particelle massive, prevedeva lo stesso spostamento!

È solo nel novembre del 1915 che Einstein raggiunge il traguardo, e quando si accorge di avere finalmente la teoria giusta prova un piacere immenso, tanto che deve stare a letto tre giorni per le palpitazioni. Riesce subito a calcolare di nuovo lo spostamento della luce delle stelle: 1.7 secondi d’arco, un valore doppio di prima e chiaramente diverso da quanto prevede Newton…

Questo è importante, perché permette di stabilire chi ha ragione (o chi ha torto): Newton o Einstein? L’osservazione dello spostamento della posizione delle stelle la cui luce passa rasente al Sole diventa così di primaria importanza. L’occasione si presenta il 29 maggio 1919, quando ci sarà una eclisse totale di Sole visibile dal Brasile e dall’Africa occidentale. A organizzare le spedizioni osservative è il più famoso astronomo del tempo, Arthur Eddington. Ma c’è un problema. Eddington era quacchero, una setta religiosa cristiana, ma che si opponeva sia al cattolicesimo che alla religione anglicana, propugnando un ritorno alla origini del cristianesimo, rifiutando le gerarchie ecclesiastiche e, soprattutto, di partecipare a tutte le guerre. Eddington quindi si rifiuta di arruolarsi, e rischia di essere considerato disertore, che implicava una condanna severa. Per sua fortuna intervenne l’astronomo reale, Frank Dyson, che convinse i militari che Eddington era cruciale per una delle più importanti osservazioni astronomiche del secolo, e lo mise a capo di una delle due spedizioni per le osservazioni dell’eclisse. Si organizzarono due spedizioni: una a Sobral in Brasile, e una nell’isola di Principe, vicino alla costa africana. Si sperava così di avere bel tempo in almeno una delle due postazioni.

Ma il tempo non fu clemente: pioveva sia a Sobral che all’isola di Principe. Fortunatamente però, proprio durante l’eclisse, ci furono pochi attimi in cui le nuvole si aprirono, e si poterono fare delle fotografie, anche se meno di quelle preventivate. Eddington cominciò un lungo lavoro di analisi delle fotografie prese, che durò fino ai primi di Novembre del 1919. Durante questo periodo Einstein sembrava tranquillo. Ma era una finta: dentro di sé friggeva. In settembre, infatti, chiede ad alcuni suoi amici olandesi (che erano in contatto con Eddington) se si sapeva qualcosa dei risultati.

Finalmente, il 6 Novembre 1919, si organizzò una seduta congiunta della Royal Society e della Royal Astronomical Society.  Fu annunciato al mondo il risultato delle misure d Eddington: lo spostamento delle stelle vicine al Sole era di 1,6±0,3 secondi d’arco. La previsione di Einstein (1,7) era ampiamente contenuta nel margine d’errore della misura, mentre quella di Newton (0,83) era definitivamente esclusa. Einstein aveva ragione, Newton aveva torto.

La notizia fece rapidamente il giro del mondo, e tutti i più grandi quotidiani del mondo la riportarono. Già il giorno dopo, il 7 novembre del 1919, il quotidiano inglese The Times pubblicò un articolo dal titolo Revolution in Science, New Theory of the Universe, Newtonian Ideas Overthrown (“Rivoluzione nella scienza. Nuova teoria dell’Universo: rovesciate le idee di Newton”). Dopo poco anche i quotidiani americani, come il New York Times del 10 Novembre 1919 intitolò: La teoria di Einstein trionfa…

Era nata una nuova stella nel firmamento della scienza: dalla sera alla mattina Albert Einstein divenne una celebrità mondiale.