Sappiamo tutti dalla scuola che le linee parallele non si intersecano e non si intersecano mai. È così che funziona il mondo, ecco perché sono rette parallele. Tuttavia, secondo la teoria della relatività di Albert Einstein, il mondo non funziona proprio così, c’è una curvatura dello spazio in esso, così che due rette parallele in una data sezione di spazio possono intersecare in qualche segmento della loro lunghezza. Recentemente, l’ipotesi di Einstein sulla curvatura dello spazio è stata confermata sperimentalmente.
Lobachevsky “svegliò” Einstein
È difficile dire se l’influenza della scienza russa su Einstein sia stata diretta quando ha creato la sua teoria e una delle sue parti ha fatto una dichiarazione sulla curvatura dello spazio. Ma il fatto che il matematico russo Nikolai Lobachevsky, che ha creato la geometria non euclidea nella prima metà del 19° secolo, sia stato il diretto predecessore di Einstein sotto questo aspetto è un dato di fatto. Spesso Lobachevsky è presentato come una persona nel cui sistema geometrico si intersecano le linee parallele. Questo non è un modo molto accurato di vedere le cose. Infatti, il punto principale della geometria di Lobachevsky è la negazione dell’assioma di Euclide delle rette parallele: per un punto che non giace su una retta data, passa al massimo una retta che giace con la retta data sullo stesso piano e non intersecalo. Secondo l’assioma di Lobachevsky, per un punto che non giace su una data retta, passare,
Lo stesso Lobachevsky ha sostenuto che la conferma di questo assioma può essere trovata solo empiricamente, ad esempio, come risultato di osservazioni astronomiche. Successivamente, si è scoperto che aveva ragione: sono state le osservazioni astronomiche e la ricerca spaziale a dimostrare la componente della teoria della relatività di Einstein, che racconta la curvatura dello spazio: qualsiasi massa materiale piega lo spazio circostante, lo rende non lineare. Ma è stato solo nel 21° secolo che sono riusciti a provare sperimentalmente la possibilità della curvatura dello spazio.
Dimostrazione della curvatura dello spazio
Nel 2004, proprio per testare la teoria della relatività generaleEinstein in quella parte che riguarda la curvatura dello spazio vicino a corpi di grande massa, gli scienziati americani hanno lanciato il satellite Gravity Probe B. Sul satellite sono stati installati giroscopi senza precedenti, l’apparato stesso era costantemente puntato su una stella situata in una certa distanza dalla Terra come punto di riferimento. L’apparecchiatura satellitare ha catturato la deriva dell’asse del giroscopio con un errore di decimillesimi di secondo d’arco. Il satellite ha completato il suo lavoro nel 2005, ma ci sono voluti circa sei anni per analizzare tutti i dati, prendere in considerazione tutti i fattori che contribuiscono e le interferenze e ricontrollare i calcoli. Di conseguenza, nel maggio 2011, è stato annunciato che il nostro pianeta sta effettivamente piegando lo spazio circostante in piena conformità con le equazioni della teoria della relatività.
Il satellite Gravity Probe B ha volato a un’altitudine di 642 chilometri dalla superficie terrestre, a causa della quale la circonferenza della sua orbita ha superato i quarantamila chilometri. Gli indicatori dei giroscopi ultra precisi del satellite hanno mostrato che la distanza effettiva percorsa dal satellite nella sua orbita era di tre centimetri inferiore a quella seguita dai calcoli secondo le leggi della geometria euclidea. Ciò è accaduto perché la massa della Terra, condizionatamente, “piega” lo spazio, creando un “trogolo” e violando la geometria piatta e lineare dello spazio esterno. Questo fenomeno è chiamato effetto geodetico e si è manifestato nella graduale rotazione dell’asse del giroscopio nel piano dell’orbita del satellite. Nel modello teorico classico dello spazio esterno, una sezione di spazio dove non c’è pianeta, con un cerchio condizionale di diametro uguale al diametro della Terra, avrà lo stesso la circonferenza è di circa quarantamila chilometri. In questo caso, il giroscopio, passando lungo questo cerchio, manterrebbe costantemente i suoi indicatori, cioè l’orientamento dell’asse. Ma in condizioni reali, quando in questa parte dello spazio c’è un pianeta con caratteristiche uguali a quelle della Terra, questo spinge lo spazio in una specie di cono. Ciò ha comportato una diminuzione dell’orbita del satellite di tre centimetri e l’asse del suo giroscopio, mentre passava attraverso l’orbita.
Inoltre, è stato registrato un secondo effetto, che è seguito dalla teoria della relatività: il fenomeno del trascinamento del sistema di coordinate inerziale da parte della Terra rotante, che ha portato ad una lenta deviazione dell’asse di rotazione del giroscopio sul piano equatoriale.
