Clifford Martin Will

Clifford Martin Will (1946 – vivente), fisico teorico canadese.

Le teorie della gravitazione

Le ipotesi dell'uomo civilizzato sulla natura della gravitazione si sono evolute da ingenue a raffinate durante il corso della storia: dalla spiegazione di Aristotele, secondo il quale gli oggetti cadono verso terra perché quello è il loro posto naturale, alle leggi di Newton sulla gravità, alla teoria generale della relatività di Einstein. Oggi molti fisici sono fermamente convinti che la teoria generale della relatività, che interpreta la gravità come una curvatura o una distorsione dello spazio-tempo, sia la più esatta teoria della gravitazione e ne esaltano la bellezza, la semplicità e l'accordo con le osservazioni sperimentali. Altri ricercatori, invece, esprimono apertamente delle riserve sulla relatività generale e sono dell'avviso che altre teorie possano fornire una migliore descrizione della gravità. (p. 19)

Che cosa fa diventare attendibile una teoria della gravitazione? Come per qualsiasi altra teoria, il criterio fondamentale è l'accordo con le osservazioni sperimentali. Ovviamente questo criterio si è evoluto col passar degli anni, col miglioramento delle tecniche di osservazione e con la progettazione di nuovi esperimenti. Nei secoli XVII e XVIII era sufficiente che le leggi di Newton spiegassero con buona approssimazione i moti dei pianeti e la forma della Terra come erano stati misurati con gli strumenti dell'epoca per poter considerare la teoria newtoniana della gravità come quella «esatta». Verso la metà del secolo XIX le tecniche di osservazione erano state perfezionate al punto da rivelare che il perielio (il punto più vicino al Sole) dell'orbita del pianeta Mercurio «precedeva» di 43 secondi di arco per secolo più di quanto previsto dalla teoria di Newton. La teoria generale della relatività di Einstein, enunciata nel 1916, lo spiegava invece molto agevolmente. (p. 19)

È stata ideata una varietà di nuove verifiche sperimentali delle teorie della gravitazione, molte delle quali verranno intraprese nel prossimo decennio. Un gruppo di ricercatori dell'Università di Stanford ha in progetto la misura della precessione, o lento cambio di direzione, degli assi di una serie di giroscopi in rotazione fatti di materiale superconduttore e posti in orbita attorno alla Terra. L'esperimento dovrebbe misurare la precessione dovuta a due differenti effetti. La curvatura dello spazio attorno alla Terra prodotta dal campo gravitazionale terrestre dovrebbe far precedere gli assi dei giroscopi di circa sette secondi di arco per anno, mentre una seconda precessione, la precessione di Lense-Thirring^[1], di 0,05 secondi di arco per anno pare debba essere dovuta alla rotazione terrestre. Tali misure vengono progettate con una precisione di 0,001 secondi di arco. (p. 26)

La conoscenza dell'universo e di tutto ciò che si trova in esso – quasar, buchi neri, stelle di neutroni e tutto il resto – richiede una teoria della gravitazione che sia completa, autoconsistente e in accordo con una moltitudine di esperimenti che stanno diventando sempre più precisi e sempre più numerosi. Che tale teoria sia quella della relatività generale, quella di Brans-Dicke^[2] o una non ancora formulata, la sua individuazione costituisce un eccitante obiettivo sperimentale e teorico per i prossimi decenni. (p. 27)

Clifford M. Will, Le teorie della gravitazione, in Le Scienze, numero 78, febbraio 1975, pp. 18-27.