Hawking VS Einstein: cosa sono i buchi neri

In SCIENZE by Andrea ColoreLeave a Comment

Poco meno di una settimana fa, Stephen Hawking, uno dei più grandi luminari della scienza del nostro tempo, ha cercato di smentire le teorie di Einstein in merito ai buchi neri. “Non è vero – dice Hawking – che tutto quello che entra nei buchi neri sparisce. C’è una via d’uscita“. Ma andiamo per gradi. Che cosa sono esattamente i buchi neri?

Un buco nero è uno dei possibili stadi finali della vita di una stella. Quando una stella muore, può cedere sotto il suo peso, collassando e generando così un ammasso così denso da attrarre a sé qualsiasi cosa. Il buco nero è addirittura capace di curvare la luce che viene dunque assorbita. Per capire quanto possa essere elevata la densità di un buco nero, ci si può avvalere di una dimostrazione teorica adottata dall’astronomo Karl Schwarzshild, che ha contribuito ad approfondire le teorie di Einstein in merito alla relatività e alla descrizione dello spazio-tempo. Schwarzshild, in via ovviamente teorica, ha individuato una formula per calcolare la lunghezza di un raggio tale da poter permettere a un corpo celeste di diventare un buco nero, pur mantenendo invariata la sua massa. Senza ricorrere a calcoli lambiccati, basta sapere che la Terra, affinché diventi un buco nero, dovrebbe possedere un raggio circa pari a 8800 mm, ovvero 8,8 metri. Immaginate dunque un pianeta grosso come un appartamento con la massa pari a quella effettiva della Terra, dell’ordine di 10^24, ovvero 1 seguito da 24 zeri. Potete solo immaginare quanto possa essere denso questo ammasso e, di conseguenza, quanto sia forte la sua forza di attrazione!

Hawking, alla fine della sua conferenza a Stoccolma, ha concluso ironicamente dicendo che sarebbe possibile fuoriuscire da un’altra parte dell’universo introducendosi all’interno del buco nero. Così facendo, Hawking potrebbe aver posto l’ennesimo dubbio sulla relatività einsteniana, così da poter ulteriormente contribuire ad una di quelle “teorie del tutto” che da sempre si sono occupate di sintetizzare l’infinitamente grande (nel caso della relatività, ovvero lo studio degli effetti dell’accelerazione nei campi) e l’infinitamente piccolo (la fisica quantistica, ovvero la fisica delle particelle atomiche).

La teoria Hawking non è passata inosservata ed è stata battezzata “paradosso dell’informazione“. In breve: poiché “nulla si crea e nulla si distrugge“, filosoficamente parlando, le radiazioni emesse dal buco nero, chiamate per l’appunto radiazioni di Hawking, preserverebbero le particelle del corpo inghiottito dal buco nero. Le informazioni vengano sì perse, ma solo per “tutti gli scopi pratici”, come una specie di ologramma bidimensionale proiettato in uno spazio 3D perderebbe nitidezza

In tal modo, si risolverebbe una contraddizione alla base dell’unificazione delle due teorie. Per la teoria della relatività generale di Einstein, è ammesso il beneficio del dubbio in merito alla scomparsa dei corpi introdotti nei corpi neri, ma secondo la fisica quantistica non è ammesso che venga totalmente distrutto qualcosa perché nulla, come ricordato prima, può esaurirsi nel nulla.

Una delle teorie del tutto più famosa  quella delle rinomate “stringhe” che avrebbe l’obiettivo di unificare tutte le teorie scientifiche finora scoperte. Si potrebbe qui aprire una vastissima parentesi scientifica dalle sfumature epistemologiche, ma sarò poco prolisso in merito. Insomma: l’obiettivo della scienza del nuovo millennio è creare una sintesi come quella compiuta da Maxwell per magnetismo ed elettricità nel XIX secolo.

Sono quattro le forze naturali che si cerca di far conciliare: l’elettromagnetismo, la forza nucleare debole, la forza nucleare forte e la gravitazione. E’ proprio quest’ultima quella che reca più problemi e la più difficile da avvicinare alle altre. Inoltre, è anche quella sottesa alla teoria della relatività generale, ampliamento della relatività ristretta, attraverso lo studio delle sue diverse implicazioni come la curvatura dei raggi luminosi, le equazioni d’onda e onde gravitazionali.

Insomma: se si riuscisse a scoprire cosa celano questi misteriosi buchi neri, si potrebbero compiere grandi passi avanti per la sintesi delle teorie scientifiche. Il contributo di Hawking deriverebbe dal fatto che un buco nero assorbirebbe tutto dentro di sé e alla fine sarebbe capace di emettere una radiazione capace di far riconoscere quello che vi è entrato dentro. Queste radiazioni si intrappolerebbero nel cosiddetto orizzonte degli eventi, ovvero il limite del buco nero che si teorizza essere il limite oltre il quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno. In questo modo, non verrebbero meno né la relatività né la fisica quantistica.

Detto così sembra complesso, perciò cercherò di rispiegarlo con parole più semplici. Per Einstein, e prima ancora per lo studioso Minkowski, lo spazio-tempo è costituito da un sistema quadridimensionale che ha sconvolto la geometria euclidea. Quella che si studia a scuola; quella del teorema di Pitagora, tanto per intenderci. Un triangolo, per i fisici moderni, può avere ben tre angoli retti e due rette parallele possono incontrarsi in un un punto e incontrare infinite rette fra loro parallele! In questa ipotesi e secondo quanto teorizzato da Schwarzshild in merito alla teoria del raggio precedentemente esposta, l’orizzonte degli eventi si verificherebbe se e solo se la velocità di fuga (ovvero la capacità di sgattaiolare via da un campo gravitazionale come quello terrestre o solare) arrivi a superare la velocità della luce, il che richiederebbe una crescita asintotica di energia verso l’infinito. In altre spicce parole, se dovessimo distendere un telo o una coperta e facessimo cadere su quest’ultima una palla da bowling e delle palline da ping pong, sarà necessaria un’infinita energia per poter liberare le palline da ping pong dall’influenza che la palla da bowling ha sul telo! Questo aspetto meriterebbe ulteriori approfondimenti in relazione alla nozione di campo, ma penso sia così sufficiente.

E’ sempre così: la scienza procede per fratture, direbbe il filosofo Kuhn. E’ necessaria la contraddizione di un solo assioma per mandare a gambe all’aria intere teorie scientifiche! Questa di Hawking sembra essere plausibile? Sarà forse vero che un buco nero è capace di digerire quello che ingurgita e riproduca un rutto cosmico da cui si possa capire cosa si è pappato?

Se volete approfondire tematiche di fisica moderna, consiglio vivamente la lettura del libro “Sette brevi lezioni di fisica”, un piccolo manuale di fisica molto chiaro che sono sicuro sarà apprezzato dai più che sono curiosi di scoprire qualcosa in più di quello che ci circonda.

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Andrea Colore

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Nato a Milano nel 1996, dopo essersi diplomato al liceo scientifico di Cantù (CO), si iscrive al corso di laurea in lettere classiche presso l'Università degli Studi di Milano. Collabora da agosto 2015 con il sito "Social Up! Your daily lifestyle magazine". I suoi interessi spaziano in molti campi dello scibile e afferisce, all'occorrenza, a molte sezioni del sito. E' responsabile della sezione cultura.

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