Che cos’è la forza di gravità, e perché la sua definizione cambia nel tempo. Da Newton ad Einstein fino ad arrivare alla meccanica quantistica: come si esprime questo concetto nei diversi secoli.
La gravità ci accompagna da sempre ed è quella forza che, detta in parole semplici, ci tiene ancorati al suolo. Sebbene sia una delle quattro forze universali, l’uomo inizia a prenderne coscienza soltanto nel XVIII secolo, quando Isaac Newton porta a compimento i suoi studi in merito.
Lo scienziato inglese è infatti il primo a capire che questa forza di gravità è intrinsecamente legata alla massa, tanto che il nome con cui viene definita deriva da gravis, termine latino traducibile con pesante. Newton è anche il primo a comprendere che siamo permeati da questa forza, che mantiene tanto noi sulla Terra quanto i pianeti intorno al sole.
Quindi, che cos’è la forza di gravità? Come si spiega? E come cambia la sua concezione nel corso del tempo?
Che cos’è la forza di gravità
Partiamo dal principio, cercando di capire che cos’è la forza di gravità nella sua accezione più classica: con questa espressione si indica la forza di attrazione che si esercita tra due oggetti dotati di massa; tanto più è grande la massa di un corpo, tanto più è potente la forza che esercita sull’altro.
Per fare un esempio pratico, pensate alla Terra: grazie alla forza di gravitazione universale, essa attira a sé tutti corpi che si trovano sulla sua superficie, un effetto che sperimentiamo ogni giorno della nostra vita.
In realtà, anche noi esercitiamo una forza nei confronti della Terra: tuttavia, presentando una massa infinitamente inferiore rispetto a quella del nostro pianeta, l’effetto percepito è in sostanza ininfluente.
Per capire come agisce la forza di gravità bisogna considerare due fattori principali, vale a dire l’intensità e la direzione. Come vi abbiamo già anticipato, l’intensità della forza gravitazionale va correlata direttamente alla massa dei corpi coinvolti nell’interazione. Inoltre, è sempre diretta verso il centro di massa del corpo e corrisponde alla verticale del luogo.
La forza di gravitazione universale nella fisica moderna
Il prossimo step per capire che cos’è la forza di gravità è saltare al XX secolo e fare riferimento agli studi e alle parole di un altro tra gli scienziati più importanti della storia dell’umanità: parliamo di Albert Einstein, che tra i diversi ed innumerevoli contributi forniti c’è proprio la teoria della relatività generale.
Questa viene presentata nel 1915 e con essa Einstein definisce la gravità come una proprietà della materia, non come una forza. È un totale ribaltamento di quanto concepito fino a quel momento e porta a una ridefinizione del pensiero in merito: per lo scienziato austriaco la gravità, infatti, è una concentrazione di massa, o per meglio dire di energia, capace di curvare lo spazio-tempo in un preciso punto e di conseguenza influenzare le particelle e le masse circostanti.
La forza di gravità nella meccanica quantistica
Il quadro relativo alla forza di gravitazione universale non sarebbe completo senza tenere in considerazione la meccanica quantistica: sebbene si tratti di un argomento più complicato, cercheremo di non diventare troppo tecnici e andare direttamente al punto.
In sostanza, mentre Einstein descrive questa forza come una distorsione continua dello spazio-tempo, la meccanica quantistica va in un’altra direzione parlando di scambi discreti di quanti: in gioco ci sarebbero particelle mediatrici della gravità, il cui nome è gravitoni e che non sono ancora state misurate.
La gravità quantistica, per essere pragmatici, cerca di conciliare il concetto di gravità per come è stato espresso dalla relatività ristretta di stampo classico e per come è proposto dalla meccanica quantistica: non è un compito facile, dato che bisogna tenere conto degli effetti microscopici e di quelli macroscopici allo stesso tempo.
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