L'equazione divina by Michio Kaku

autore:Michio Kaku [Kaku, Michio]
La lingua: ita
Format: epub
editore: RIZZOLI LIBRI
pubblicato: 2021-04-01T12:00:00+00:00

Che cos’è un buco nero?

Le radici del concetto di buco nero possono essere fatte risalire alla scoperta delle leggi di gravità da parte di Newton. Nei suoi Principia, Newton ricorse a una semplice immagine: una palla da cannone sparata con sufficiente forza farà un giro completo attorno alla Terra e poi tornerà al punto di partenza.

Ma che cosa succede se puntiamo il nostro cannone verso l’alto? Newton capì che la palla avrebbe raggiunto un’altezza massima per poi ricadere sulla Terra. Se però le diamo sufficiente energia, la palla da cannone raggiungerà la velocità di fuga, ossia quella necessaria per sfuggire alla gravità terrestre e proseguire così la propria corsa nello spazio, senza far più ritorno.

Usando le leggi di Newton, è facile calcolare la velocità di fuga sulla Terra, che risulta pari a circa 40.000 chilometri all’ora. È la velocità che i nostri astronauti dovettero raggiungere per poter arrivare sulla Luna nel 1969. Se non raggiungiamo questa velocità di fuga, siamo destinati a ricadere sulla Terra o a entrare in orbita.

Nel 1783, l’astronomo John Michell si pose una domanda dalla semplicità ingannevole: che cosa succede se la velocità di fuga è uguale a quella della luce? Se un raggio di luce viene emesso da una stella gigante talmente massiccia da avere una velocità di fuga pari alla velocità della luce, forse quel raggio non riuscirà a sfuggire; in altri termini, tutta la luce emessa da quella stella finirà per ricadere su di essa. Michell chiamò questi ipotetici oggetti «stelle oscure»: corpi celesti che appaiono neri perché la luce non può sfuggire alla loro immensa gravità. Dato però che nel Settecento gli scienziati sapevano poco sulla fisica delle stelle e non conoscevano il preciso valore della velocità della luce, la sua idea venne dimenticata.

Nel 1916, durante la Prima guerra mondiale, il fisico tedesco Karl Schwarzschild era stato mandato come artigliere sul fronte russo. Mentre combatteva nel mezzo di quel sanguinoso conflitto, trovò il tempo di leggere e assimilare il famoso articolo in cui Einstein, nel 1915, aveva introdotto la relatività generale. Grazie a una brillante intuizione matematica, Schwarzschild riuscì a trovare una soluzione esatta delle equazioni di Einstein: anziché cercare di risolverle per una galassia o per l’intero universo, cosa che sarebbe stata troppo difficile, partì dal caso più semplice di tutti, quello di una minuscola particella puntiforme. Questo oggetto poteva quindi essere preso come un’approssimazione del campo gravitazionale di una stella sferica vista da lontano, e ciò avrebbe permesso di confrontare la teoria einsteiniana con i dati empirici.

Einstein rimase estasiato dall’articolo di Schwarzschild, rendendosi conto che la soluzione elaborata dal collega gli avrebbe consentito di fare dei calcoli più precisi con la sua teoria, come quelli relativi alla deflessione della luce delle stelle attorno al Sole e all’orbita erratica di Mercurio; avrebbe potuto calcolare risultati esatti anziché accontentarsi di grossolane approssimazioni. Fu un gigantesco passo avanti che si sarebbe dimostrato importante per la comprensione dei buchi neri. (Schwarzschild morì poco dopo aver fatto la straordinaria scoperta, e Einstein scrisse in suo ricordo un toccante elogio funebre.

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