Per capire tutti i misteri dell'Universo in cui viviamo dobbiamo dare risposta a molti problemi, ancora insoluti, riguardanti i fenomeni del macrocosmo. Ormai è chiaro che la Relatività generale di Einstein non è il mezzo che ci porterà alla comprensione di tutto (o meglio, di quello che "possiamo" comprendere).

Qualche anno fa sul numero 51 di l'Astronomia, Gennaio 1986, nello spazio riservato alle recensioni, mi ha colpito in modo particolare la critica di Fabio Pagan al libro di fisica e Cosmologia "La mano sinistra della creazione" autori John D. Barrow e Joseph Silk, presentato in Italia da Carlo Rubbia.

L'opera, faceva presente Fabio Pagan, è ricca di temi stimolanti, ma ciò che a mio avviso risalta è il passo riportato all'inizio; "Se il "paradiso" è uno stato di perfetta ed estrema simmetria, allora la storia del Big Bang assomiglia a quella di un "paradiso" perduto". Ritrovare questo paradiso è oggi una delle più grandi aspirazioni di cosmologi, astronomi e fisici.

Si potrà dire che capire i misteri più nascosti dell'universo è stato un problema che l'uomo si è posto fin da quando ha raggiunto un certo livello di intelligenza, ma è anche vero che la speranza di poterli comprendere è cresciuta da quando Einstein ha dato alla scienza il più grande lavoro teorico che mente umana potesse partorire. E' facile intuire che sto parlando della Relatività Generale che veniva considerata come la chiave che avrebbe aperto le porte al sapere assoluto.

Infatti, quando si parla di rivoluzione scientifica ci si riferisce ad un qualcosa che sconvolge il pensiero degli uomini di scienza.

La nascita della Relatività ha avuto quest’effetto in quanto, per essere compresa, la mente dello scienziato deve liberarsi dai pregiudizi che il senso comune tende ad inculcare nel bagaglio sperimentale e cognitivo di colui che osserva i fenomeni della realtà. Certamente non è facile, per chi ormai è convinto di aver raggiunto una conoscenza tale da poter spiegare tutti i fenomeni che può sperimentare, cancellare queste convinzioni per far posto ad altri concetti che attendono verifiche sperimentali.

Infatti, per un bel po' d’anni la Relatività non fu accettata totalmente nell'ambiente scientifico, fino a quando le sue previsioni non ebbero conferma sperimentale. Purtroppo, però, non tutti i fenomeni naturali possono essere spiegati dalla teoria della Relatività generale di Einstein.

Ma andiamo per gradi. Dopo la rivoluzione dovuta alle idee di Newton, gli scienziati si erano convinti del fatto che la teoria della gravitazione Newtoniana potesse spiegare ogni fenomeno del macrocosmo. Anche se dopo la pubblicazione dei Principia per quasi 50 anni la teoria non riscosse successo, alcuni l'applicarono, con ottimi risultati, a problemi particolari, come Halley che predisse il ritorno della famosa cometa che ha preso il suo nome.

La legge dei quadrati di Newton, relativa alla variazione della forza gravitazionale rispetto alla distanza

fini con l'essere considerata come la legge fondamentale dell'universo e come prototipo per altre leggi.

Il mondo sembrava essere comprensibile in termini delle leggi Newtoniane. Tutte queste teorie, comunque, condussero ad un principio che portò alla rivoluzione scientifica del XX° secolo, risultando determinante per la nascita della Relatività Einsteiniana.

Se si esaminano tutti i fenomeni macroscopici naturali, si può notare che nelle leggi che li descrivono, compare una quantità detta massa, che è, chiamiamola così, una caratteristica dei corpi che interagiscono tra di loro, secondo certe leggi.

Quindi, possiamo affermare che, se trascuriamo alcuni aspetti, quali il magnetismo, per descrivere ogni fenomeno del macrocosmo, abbiamo bisogno di un concetto fondamentale, ma soprattutto chiaro, il concetto di "massa".

Oggi questo concetto è abbastanza chiaro e non si creano equivoci quando si parla di massa di un corpo vista in un qualsiasi riferimento. Possiamo affermare che questa definizione divenne chiara quando si scopri la vera natura della materia, cioè le particelle fondamentali che la costituiscono. Nell'antichità, qualcuno aveva intuito che la materia potesse essere costituita da particelle discrete e invisibili, ma non potendo avere la conferma di ciò, non si poteva pronunciare sul concetto di massa di un corpo. Perciò, alcuni fenomeni venivano descritti ed interpretati cosi come si mostravano. Per esempio, si osservava che alcuni corpi cadevano prima di altri, interpretando ciò con il fatto che quelli pesavano meno degli altri. Si può, quindi, affermare che prima di Keplero, qualsiasi fenomeno fisico era interpretato in base a delle concezioni filosofiche o a procedimenti prevalentemente geometrici.

La massa perciò non ricopriva un ruolo fondamentale nelle leggi della natura. Quando Keplero, sfruttando abilmente le concezioni di origine intuitiva di Copernico, enunciò le tre leggi che regolavano i movimenti dei pianeti, la scienza stava compiendo passi importanti per la comprensione dei fenomeni concernenti la meccanica. C'è da dire che già nel XIV° secolo alcuni studiosi avevano iniziato a mettere in discussione le idee di Aristotele, formulando alcune teorie come, ad esempio, quella dell'Impetus, formulata da alcuni studiosi di scuola Parigina.

La teoria prevedeva che un "motore" imprime al "mobile" un certo "impeto" capace di fargli proseguire il moto nella direzione iniziale e con velocità immutata, impeto <<che si perde e si corrompe per cause esterne come la resistenza dell'aria, cresce come la velocità che è capace di imprimere ed è proporzionale alla quantità di materia>>.

E' chiaro che non si può dire che la massa fosse un concetto ben definito, ma cominciava a farsi strada in alcune teorie.

Un altro famoso personaggio che si interessò di studi riguardanti la dinamica fu Leonardo. Nei suoi lavori egli espresse alcuni concetti oggi conosciuti con altri nomi, in cui compariva la massa di un corpo soggetto ad una forza;

Leonardo è considerato tra i primi ad aver fatto un passo decisivo nella definizione del principio di inerzia, e di questa opinione sono importanti studiosi come Mach e P. Duhem.

Ecco dunque che la "materia" ricopre un ruolo importante nella scienza del moto. Da Keplero a Galileo il salto è breve. Ormai i pensatori del tempo si erano resi conto che le concezioni aristoteliche che, per esempio, consideravano la materia come <<mera sostanza che nega il vuoto>>, dovevano essere sconfitte una volta per tutte. Arriviamo cosi a Galileo con la scoperta della legge sulla caduta dei gravi. Secondo Galileo esistevano dei principi intrinseci ed immediati.

Egli, partendo da due assiomi di Archimede, tentò di dimostrare che;

a) un corpo con peso specifico minore di quello dell'acqua non si sommerge completamente;
b) la parte immersa è tale che un eguale volume d'acqua pesa come tutto il corpo.

Comunque, in questo periodo della storia della fisica il concetto di massa è ben lungi dall'essere considerato un concetto essenziale tanto da poter produrre una rivoluzione scientifica.

Galileo fu dunque l'iniziatore di un modo di pensare che doveva dimenticare i pregiudizi e che culminò nella teoria della Relatività.