arthur s. eddington e la relatività

Arthur Eddington e la conferma della relatività

Nei giorni intorno all’11 febbraio si è fatto un gran parlare di onde gravitazionali. Per chi ancora non sapesse di cosa si tratta, una volta tanto non metterò il link alla relativa pagina di Wikipedia, bensì una breve – ma molto intensa – lettura delle prime righe della stessa da parte di Giancarlo Cattaneo, una delle voci più belle della radio italiana (se non mi credete e questo non vi basta, ascoltatelo leggere durante una puntata di Parole note):

Le onde gravitazionali, ormai lo sanno anche i muri, sono state osservate per la prima volta quasi esattamente un secolo dopo la loro comparsa nel mondo delle idee scientifiche. Risultato del tutto eccezionale anche al di là della simpatica coincidenza, ed estremamente emozionante per i suoi possibili risvolti.

Pur tuttavia, non si è trattato “della conferma della relatività generale” come hanno detto e scritto in molti; o meglio: si è trattato di un’ulteriore conferma. Non mi si fraintenda: la scienza è sempre felice quando le teorie ricevono conferme da più parti diverse, perché le teorie servono proprio a farci capire meglio come funziona la natura, e ovviamente non possiamo che rallegrarci quando la natura ci mostra in modi diversi che la nostra comprensione si sta sviluppando lungo binari corretti.

Eppure, nonostante i molti articoli che ho letto sul web e anche sulla carta stampata, mi sono stupita di non trovare nessun riferimento a quella che fu la prima conferma sperimentale convincente della teoria einsteiniana; essa, come vedremo, è assolutamente affascinante, ha origini molto più lontane nel tempo e risale a un periodo estremamente concitato: l’inizio del ventesimo secolo e, in particolare, gli anni della Prima guerra mondiale.

Il protagonista di questa storia è un astronomo quacchero – e ben presto si capirà perché è importante specificarne la fede religiosa – nato nel 1882 nel Lake District, una delle regioni più belle di tutta l’Inghilterra.

Lake District

Fin da bambino, Arthur Stanley Eddington mostrò una straordinaria attitudine alla matematica e un forte interesse per lo studio delle stelle; entrò al Trinity College dell’Università di Cambridge a 19 anni e riuscì a emergere tra decine di giovani matematici estremamente competitivi stabilendo un vero e proprio primato: divenne Senior Wrangler, ossia primo del suo corso in matematica, dopo solo due anni di studi. Per capire il senso di quest’impresa, si pensi che l’ideatore dell’elettromagnetismo James Clerk Maxwell, una cinquantina di anni prima, dopo i canonici tre anni riuscì ad arrivare “soltanto” secondo, e qualche anno dopo di lui il grande matematico e filosofo Bertrand Russell non superò la settima posizione.

Divenuto Plumian Professor di astronomia dell’Università di Cambridge nel 1913 (succedendo a uno dei figli di Charles Darwin, l’astronomo e matematico George), nell’anno seguente Eddington fu nominato direttore dell’Osservatorio astronomico della stessa istituzione, dove si trasferì insieme alla madre e alla sorella. In questo edificio, dove avrebbe abitato per tutto il resto della sua vita, Eddington si dedicò alle osservazioni e all’elaborazione di teorie astronomiche di estrema importanza scientifica, occupandosi in particolare della struttura e dei moti delle stelle.

osservatorio di cambridge - eddington e la relatività
Pochi mesi dopo, nell’estate del 1914, l’Europa entrò in guerra, e la Gran Bretagna dopo aver fatto affidamento per quasi due anni esclusivamente sull’entusiasmo dei volontari, a partire dal 2 marzo 1916 istituì l’arruolamento obbligatorio.

Come abbiamo notato all’inizio, Eddington era un quacchero e, di conseguenza, un pacifista convinto. Sarebbe stato pronto a dichiararsi obiettore di coscienza pur sapendo che, in un Paese agitato dal fervore nazionalistico, la sua presa di posizione non sarebbe stata accettata facilmente. Fin dall’inizio della guerra, a dire il vero, l’astronomo aveva corso grossi rischi contrabbandando riviste scientifiche fra l’Inghilterra e la Germania.

riviste - eddington e la relatività
Questo gesto, apparentemente innocuo, aveva in realtà fortissime connotazioni politiche. La maggior parte degli scienziati britannici, infatti, aveva preso posizione nei confronti dei colleghi tedeschi, ritenendoli corresponsabili delle azioni dei loro capi di governo; gli avversari avevano risposto sullo stesso tono, con il risultato che, anche dopo la fine del conflitto, la comunità scientifica internazionale continuò a tenere al bando i tedeschi e i loro alleati. Con le parole dello storico della scienza Matthew Stanley, autore di Practical Mystic: Religion, Science, and A.S.Eddington: “le osservazioni astronomiche, i risultati sperimentali e i calcoli matematici – la linfa vitale della scienza – vennero fermate [prima] dalle trincee” e poi dalle linee di confine appena ridisegnate. La scienza, intesa come ricerca della verità e studio della natura, potrà anche essere super partes rispetto alle questioni politiche ed economiche, ma come dimostrano questo ed altri esempi gli scienziati no, non sempre lo sono.

Eddington, al contrario, spinto dalle proprie convinzioni religiose, era sempre stato un sostenitore dell’internazionalismo; fu grazie a questo suo atteggiamento che, con la complicità dell’olandese Willem de Sitter, riuscì a mettere le mani sugli articoli pubblicati da Albert Einstein tra la fine del 1915 e l’inizio del 1916. Sì, certo: proprio gli articoli che delineavano la teoria della relatività generale.

relativita
Le sue competenze e la sua intuizione matematica consentirono a Eddington di appropriarsi dei concetti fondamentali della teoria einsteiniana e a diventare, nel corso dei mesi successivi, il primo scienziato a diffondere le idee della relatività generale nel mondo anglofono; il rapporto tra Eddington e la relatività sarebbe culminato alcuni anni dopo in opere divulgative di altissimo livello, ma già in quei primissimi tempi l’astronomo tenne una conferenza sul tema alla Royal Society nel 1916 e, poco tempo dopo, fu invitato a scrivere un’interessantissima rassegna per la Physical Society.

Ricordiamo però che nel 1916 la guerra non era ancora finita; sebbene fino ad allora l’università di Cambridge fosse riuscita a ottenere per Eddington l’esenzione dal servizio militare sulla base dei suoi indiscussi meriti scientifici, il Ministero della Difesa – disperatamente alla ricerca di soldati – fece appello e lo vinse: il 27 giugno 1918, convocato di fronte al giudice, Eddington fece la seguente dichiarazione:

Sono un obiettore di coscienza su basi religiose […] Anche se l’astensione degli obiettori di coscienza dovesse fare la differenza tra la vittoria e la sconfitta, ritengo che non possiamo portare un vero beneficio alla nazione nel momento in cui disubbidiamo alla volontà divina.

Lo scienziato stava consapevolmente correndo un grosso rischio: venire spedito al fronte, oppure – e non è affatto detto sarebbe stato peggio, dal suo punto di vista – dritto in prigione. Pochi giorni dopo, durante l’udienza finale, l’Astronomo Reale Franck W. Dyson richiese per Eddington un’ulteriore esenzione dal servizio militare proponendo che, in cambio, l’astronomo partecipasse a una spedizione prevista per il mese di maggio dell’anno successivo. Scopo della spedizione sarebbe stata l’osservazione di un’eclissi totale di sole, con l’intento di mettere alla prova le previsioni della teoria della relatività generale.

Cosa sarebbe accaduto se il giudice non avesse accettato la proposta di Dyson e qualcun altro si fosse trovato alla guida della spedizione? Be’, questo non lo sapremo mai. Nel prossimo post, tuttavia, scopriremo cosa successe sull’isola di Príncipe il 29 maggio 1919, quali risultati Eddington riuscì a ottenere, quali furono le ripercussioni sull’opinione pubblica, le reazioni degli scienziati e, soprattutto, quelle dello stesso Einstein.


Articolo in tre parti sulla conferma della relatività generale e la nascita del mito di Einstein:
1° – Arthur Eddington e la conferma della relatività
2° – L’eclissi che cambiò la storia della scienza
3° – L’improvvisamente famoso dottor Einstein

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