( Ulm  14 marzo 1879 -  Princeton 18 aprile 1955 )

Albert Einstein
“Il sognatore della realtà”

di Alessandro Rao

 

“L’immaginazione è più importante della conoscenza.
La conoscenza è limitata; l’immaginazione abbraccia l’ universo”
(Albert Einstein)

*** Una precisazione dell’autore: non sono un addetto ai lavori, ma uno dei tanti interessati nonch� appassionati del mondo scientifico. La pagina (non di livello avanzato) è solamente divulgativa di alcuni momenti salienti della vita del grande scienziato ed è indirizzata agli studenti che desiderino informarsi in modo sintetico, approfondendo poi l’argomento nei numerosi testi specializzati.
Voglio però permettermi di consigliare ai giovani che riusciranno a trovarmi nell’infinito mondo Internet, di conservare nella loro vita sempre una dovuta stima per tutti coloro che operano quotidianamente con notevole sacrificio nei laboratori di tutto il mondo. E ricordino, che solo con l’indagine scientifica la mente dell’ uomo potrà allontanarsi dalle nebbie della comoda irrazionalità.***
(Alessandro Rao)

Premessa

Negli anni gloriosi della Fisica, animata dai grandi ricercatori come Max Planck, Ernest Rutherford, Niels Bohr, Werner Heisenberg e molti altri che assieme formularono le più singolari teorie, è sicuramente Albert Einstein a meritarsi una posizione di primo piano nel mondo della scienza. La sua genialità, del tutto eccezionale è stata determinante per lo sviluppo scientifico di tutta la società e ancora oggi la tecnologia derivata dalle sue rivoluzionarie teorie ci accompagnano nella nostra vita quotidiana e chi sa per quanto tempo ancora rimarranno alla base delle nuove scoperte scientifiche. La sua vita ricostruita sulle numerose testimonianze di scienziati e persone comuni che ebbero tutti l’occasione d’avvicinarlo durante la sua esistenza, nonch� dalle sue confessioni raccolte nel consistente “Archivio personale Einstein”, curato dalla segretaria Helen Dukas, che lo affiancò fino agli ultimi giorni della sua vita, se ne desume il profilo di uno scienziato dotato di semplicità, di modestia illimitata e soprattutto di un profondo senso umanitario.
La sua potenza creatrice nell’ambito della scienza può essere paragonata, senza alcun dubbio, all’ingegno di Isac Newton (1642-1727) Galileo Galilei (1564-1642) e Niccolò Copernico (1473-1543) che formularono le leggi di quella meccanica classica con le quali l’uomo conquistò la Luna dopo meno di due secoli mezzo.

Einstein riuscì ad ampliare e modificare la vecchia concezione meccanicistica di spazio e tempo assoluto newtoniano. Nella sua autobiografia scientifica, fu significativa una riflessione rivolta allo stesso Newton, quasi a chiederne venia postuma, per le imminenti teorie relativistiche che avrebbero ridefinito la “realtà fisica”. Scrisse appunto:
“E ora basta. Newton perdonami; tu hai trovato la sola via che, ai tuoi tempi, fosse possibile per un uomo di altissimo intelletto e potere creativo. I concetti che tu hai creato guidano ancora oggi il nostro pensiero nel campo della fisica, anche se noi sappiamo che dovranno essere sostituiti con altri assai più discosti dalla sfera dell’esperienza immediata, se si vorrà raggiungere una conoscenza più profonda dei rapporti fra le cose.”

 

Biografia e lavori

Albert Einstein nacque il 14 marzo 1879, in una casa della Bahnhofstrasse a Ulm, nel Württenberg (Germania) da famiglia ebrea tedesca appartenente alla media borghesia. Il padre Hermann (1847-1920) era proprietario di una modesta officina elettromeccanica che gestiva assieme al fratello Jakob, ingegnere, il quale abitava in casa. La madre Pauline Koch (1858-1920) era una musicista, ma nello stesso tempo curava con dedizione il lavoro domestico. Entrambi i genitori influirono in maniera rilevante sul carattere del piccolo Albert. Dal padre Hermann, il quale sapeva prendere tutto dalla vita confidando sempre nella buona sorte non preoccupandosi mai del denaro, Einstein, riportò quel senso d’ottimismo che lo rendeva, spesse volte, distaccato dagli affanni della vita quotidiana, conducendolo altresì nei suoi pensieri verso lontani orizzonti. Dalla madre Pauline, ereditò una sensibilità mentale ed un grande amore per la musica che non lo abbandonerà per tutta la vita. All’età di dodici anni, dopo regolari lezioni di violino ricevute fin da sei anni, era in grado di suonare brani di Mozart, Brahms, Beethoven e Bach, accompagnato dalla madre con il pianoforte. Dopo due anni la famiglia Einstein aumentò di numero con la nascita della sorella Maja (1881-1951).

Nel 1880, la famiglia si trasferì a Monaco di Baviera, dove all’età di sei anni, Albert, accedeva alla scuola elementare cattolica “Petersschule”, unico bambino ebreo della classe.
Nello studio non dimostrò doti d’apprendimento superiori alla media, destando fra l’altro, preoccupazione da parte degli stessi genitori. La conoscenza della religione lo interessò fino all’età di dodici anni, bensì la famiglia fosse alquanto irreligiosa. Ma com’egli raccontò, non riuscì mai ad accettare i contenuti n� della Bibbia n� di altri testi sacri. La sua persistente ricerca nel decifrare le leggi della natura, costituiva il suo vero senso religioso rivolto alla vastità dell’universo. Com’egli stesso dichiarava, si considerava molto vicino alla filosofia dell’olandese Benedetto Spinoza (1632-1677) consistente in una valutazione panteistica di quella forza creatrice, identificata da altre religioni con un Dio personale: “Dio si permea nel mondo fisico che l’uomo percepisce per mezzo dei suoi sensi”.

In realtà, il termine Dio fu frequentemente citato da Einstein, tuttavia, senza mai celare il suo deciso rifiuto a qualsiasi credenza circa l’immanenza divina sul destino dell’uomo. Era convinto che non esistesse una morale divina, bensì solo quella costruita dalla società dell’uomo.
Già da nove anni manifestò una particolare propensione per la matematica e la geometria, incoraggiato specialmente dallo zio Jakob. Negli anni successivi, sempre a Monaco, frequentò il Luitpold Gimnasium, dimostrando una marcata insofferenza al sistema educativo tedesco da lui ritenuto oppressivo, lontano da qualsiasi spiraglio per l’immaginazione. In realtà, i professori non permettevano agli allievi agire o pensare fuori della norma; veniva di fatto ghettizzata sia la critica sia la creatività, esigendo una forte omologazione dei ragazzi.
Dopo tanti anni, racconterà nelle sue memorie alcune osservazioni sul mondo tedesco dell’istruzione: “Il peggiore sistema educativo, è quando una scuola viene gestita da insegnanti, che con un autoritarismo fine a se stesso, instaurano uno stato di paura fra gli allievi, tanto da farne uscire dei servi”.

In realtà Albert rimase per tutta la vita segnato dal periodo trascorso nel liceo monacense, al punto di odiare la disciplina e ogni formalismo. Questo disagio lo condizionò a tal punto, da non sopportare più quella Germania imperiale, che ben presto, deluso, abbandonerà.
Nel 1894, per motivi economici, la famiglia fu costretta a trasferirsi in Italia. Prima a Pavia nella stessa casa dove soggiornò Ugo Foscolo (oggi via Foscolo n. 11) e dopo un breve periodo a Milano, nel palazzo della contessa Clara Maffei situato al n. 21 nella vecchia via Bigli.
Il padre Hermann, fiducioso di rovesciare le avverse condizioni economiche subite in patria, avviò una fabbrica, sempre di materiale elettromeccanico, assieme all’ingegnere italiano Lorenzo Garrone conosciuto a Monaco, che prese la denominazione di “Officine Einstein-Garrone” le quali ancora oggi sono rimaste come archeologia industriale nella zona del pavese.
Intanto Einstein, non riuscì a completare gli studi liceali a Monaco e decise di lasciare la città tedesca per raggiungere la famiglia a Pavia durante il periodo estivo, trovando nel soggiorno italiano un vero ristoro intellettuale. Girovagò per diverse città dell’Italia centro-settentrionale a Firenze, Padova, Pisa, Siena e Perugia. Singolare, un suo viaggio intrapreso a piedi da Pavia fino a Genova, sempre incuriosito degli italiani che giudicava ricchi d’umanità, dotati di fantasia artistica, contrariamente ai suoi concittadini che riteneva insopportabili.
*** Tuttavia, un triste ricordo lega l’Italia con le vicende tragiche di uno dei membri della famiglia Einstein: il cugino Robert, figlio dello zio Jakob, nato a Monaco di Baviera nel 1884 che negli anni ’30 abitò a Montemalbe (PG), morì suicida il 13 luglio 1945, ingerendo del veleno, dopo aver sofferto per l’uccisione da parte dei nazisti della moglie e delle figlie ***

In Svizzera .....

L’idea del padre Hermann era decisamente per il rientro in Germania del figlio dove avrebbe dovuto continuare gli studi, ma Albert non volle assolutamente rispettare la volontà paterna e pensò invece, in alternativa, di recarsi in Svizzera per sostenere gli esami d’ammissione al Politecnico di Zurigo, adesso ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) scelto perch� situato in un cantone di lingua tedesca. Purtroppo, la prova andò male, esclusa matematica e fisica, non riuscì ad ottenere la sufficienza in tutte le altre materie finendo così respinto. Fu costretto, pertanto, suo malgrado a rientrare nuovamente in Italia.
Albert, come dicevano i professori, si dimostrò uno strano ragazzo, che meritava tre in tutte le materie e dieci in matematica e fisica. A quattordici anni, infatti, era considerato un fenomeno in algebra, geometria analitica, calcolo differenziale ed integrale, da mettere in difficoltà gli stessi insegnanti.
Si racconta che un suo amico di scuola gli prestò un libro di geometria da consultare e Albert, in breve tempo, trovò la soluzione di tutti i problemi in esso contenuti, spingendosi fino a considerazioni critiche sulle dimostrazioni dei teoremi, incomprensibili per i suoi amici di scuola.

Innegabilmente, quel ragazzo introverso, che aveva rifiutato l’imposizione dei rigidi professori del liceo Luitpold, aveva acquisito autonomamente una grande capacità di apprendimento soprattutto grazie a pubblicazioni di carattere scientifico, come “Libri popolari sulle scienze fisiche” di Aaron Bernstein, dove si divulgavano i traguardi raggiunti dalla scienza nel XIX secolo.
Tuttavia, attratto ormai dalla Svizzera, nonostante la bocciatura, vi ritornò all’età di sedici anni, nella primavera del 1895, per frequentare il Gymnasium nel bellissimo villaggio di Aarau (cantone di Argovia) con lo scopo di evitare nuovamente l’esame d’ammissione al Politecnico di Zurigo. E questa volta riuscì felicemente nel suo intento. La scuola di Aarau rappresentò il periodo basilare per la formazione della sua personalità, soprattutto per essersi allontanato dal rigido ed intollerante ambiente della scuola tedesca. La mentalità degli insegnanti svizzeri si dimostrò, per lo studente proveniente da Monaco, decisamente più disponibile a sviluppare le proprie capacità intellettive. Nella nuova realtà svizzera, Einstein riuscì pienamente a dare sfogo alle proprie idee ribelli che scaturivano senza sosta dalla capillare curiosità indagatrice che albergava nella sua mente.

Negli anni trascorsi ad Aarau, la curiosità di Albert, per ogni manifestazione diretta della natura lo attraeva irrefrenabilmente verso tutto ciò che lo circondava, da zero all’infinito. Si racconta in tal senso, di un significativo episodio accadutogli nella scuola svizzera durante una gita scolastica sulla vetta del monte Säntis a 2500 metri. Fortemente attratto da una stella alpina situata sul ciglio di una roccia, a causa del suo trascurato abbigliamento, avendo scarpe inadatte, rischiò di cadere in basso per decine di metri se non fosse stato aiutato provvidenzialmente dal suo compagno Adolf Fisch che lo tirò fuori da quella pericolosa situazione. Si seppe dopo l’interesse verso quel fiore: voleva contrarne il numero dei petali per verificare la rispondenza con la particolare sequenza numerica della successione di L. Fibonacci 0,1,1,2,3,5,8… nella quale, ognuno è la somma dei due precedenti 8=5+3 ed è medio proporzionale fra il precedente ed il successivo con tendenza asintotica.

A settembre del 1896, conseguì finalmente il diploma di scuola media superiore e fu ammesso al Politecnico di Zurigo dove a Giugno del 1900 conseguì la laurea in Matematica e Fisica e la nomina d’insegnante specializzato. Fra i maestri, ebbe alcuni personaggi di prestigio nel campo scientifico dell’epoca come il matematico russo Hermann Minkowski (1864-1909) ed il matematico tedesco Adolf Hurwitz (1859-1919), i quali, tuttavia, non individuarono al primo momento, le singolari doti del futuro scienziato.
Dopo la laurea, Einstein preferì svolgere l’attività nel laboratorio del Politecnico di Zurigo, dove poteva verificare direttamente l’evolversi dei fenomeni fisici più che con le aride formule; amava ripetere uno dei suoi tanti pensieri che di norma esternava ai suoi studenti “La verità è ciò che resiste alla prova dell’esperienza”. Per Einstein, la “verità” contenuta in un sistema, corrisponde alla totalità della certezza e della completezza armonizzate nella diretta sperimentazione.
Chiese la cittadinanza svizzera nel 1899 e la ottenne nel 1901 mantenendola per tutta la vita. Quasi ventitreenne si trasferì a Berna nei primi giorni di febbraio 1902 dove soggiornò fino al 1909.

Questo, in Svizzera, fu senza dubbio il periodo più importante della vita del grande scienziato e fu sicuramente l’arco di tempo in cui attuò i suoi lavori fondamentali che lo avrebbero portato presto alla ribalta della comunità scientifica mondiale, modificando diverse idee fino allora ritenuti inviolabili.

Nonostante l’opposizione delle famiglie, nel 1903 si unì in matrimonio con Mileva Maric di origine greco-serba già sua compagna di studi all’università, dalla quale ebbe due figli: Hans Albert (1904-1973) il quale, seguendo la scia paterna, conseguì la laurea in ingegneria presso il Politecnico di Zurigo per trasferirsi nel 1948 negli USA ed il secondogenito Eduard (1910-1965) che rappresentò una dolente nota per la famiglia, in quanto malato di mente, visse e morì in Svizzera nella clinica psichiatrica di Burghlözli di Zurigo.
Un piccolo enigma riguardò una terza figlia di nome Liserl, in realtà primogenita, ma nata nel 1902 prima del matrimonio; fu registrata all’anagrafe solo nel 1903 in segreto, forse per non ostacolare un’eventuale assunzione presso qualche ufficio svizzero. Sembra che fosse stata data in adozione o che addirittura fosse deceduta di scarlattina durante il soggiorno di Mileva a Budapest; della bambina non si ebbero più notizie ed in seguito non fu più menzionata.
Per la sistemazione a Berna, Einstein, fu costretto ad arrangiarsi in una modesta stanza in affitto al n° 32 della Gerechtigkeitsgasse, ubicata nella città vecchia (Altstadt). Nello stesso anno, mise un annuncio sulla Gazzetta di Berna, nel quale si offriva per impartire lezioni private a studenti di matematica e fisica con un’ora di prova gratuita. Per due anni svolse tale attività, ma le condizioni economiche, sempre precarie, erano distanti da potergli dare un a certa serenità per continuare nelle sue ricerche.
In realtà, non riusciva a trovare un posto di lavoro adeguato come insegnante, soprattutto a causa del suo carattere riservato, indipendente e sognatore. La famiglia svizzera di un suo compagno di scuola ad Aarau, Marcel Grossmann, futuro matematico, lo aiutò presentandolo al dirigente dell’Ufficio Federale della Proprietà Intellettuale, che dopo un breve colloquio informativo assunse lo sconosciuto fisico, in qualità di funzionario di 3ª classe con uno stipendio annuo di Frs. 3500. Einstein accettò l’incarico e prese servizio all’Ufficio Brevetti di Berna il 23 giugno 1902; e come egli racconterà in seguito, fu uno dei periodi più felici della sua vita. A ottobre del 1903, Albert e Mileva si trasferirono in una casa più grande, nello stesso quartiere, situata al secondo piano del n° 49 della Kramgasse (dove oggi c’è un piccolo museo) una delle “Gasse” più caratteristiche di Berna vecchia, esaltata anche da Göthe durante il suo soggiorno nella capitale elvetica. Einstein rimase affascinato di quei luoghi ameni e, come scriverà più tardi nelle sue memorie, fu colpito più che altro dagli abitanti risolutamente ordinati e pacifici, adatti alla sua indole calma, sicuramente conciliante con una delle sue ricorrenti riflessioni: “La monotonia di una vita tranquilla stimola la mente a creare”. In realtà, la sua mente creatrice, spesse volte, lo conduceva in un completo isolamento da quella vita quotidiana che egli riteneva spesso colma di superfluo e di tante banalità. In modo particolare rimase attratto dall’atmosfera tipicamente medievale della città di Berna, nella quale faceva continue passeggiate sotto i portici delle “Gasse” con la carrozzina del figlio Hans, passando davanti alla storica Torre dell’Orologio (Zytglogge) bernese,
domandandosi se l’ora segnata fosse stata sincrona con quella di un altro orologio che stava muovendosi in un'altra parte del cosmo ad una velocità prossima a quella della luce. Una semplice domanda, alla quale solo il suo enorme potere speculativo ne avrebbe ricavato una delle teorie più straordinarie.
Più di una volta, negli ultimi anni della sua vita, ai pochi amici che lo circondavano all’Università di Princeton negli Stati Uniti, lasciandosi andare a momenti di nostalgia, si confidava dicendo “E tuttavia erano tempi bellissimi, quelli che ho trascorso a Berna” .

 

I lavori primari.....

L’attività presso l’Ufficio Brevetti di Berna, che Einstein svolgeva facilmente grazie al suo acuto ingegno, gli permetteva di applicarsi con grande assiduità alla creazione di una della teorie più importanti di tutti i tempi. Iniziò a scrivere una serie di articoli inerenti la termodinamica e la meccanica quantistica sulla rivista elvetica “Annalen der Physik”, diretta dal tedesco fisico ottico Paul Drude (1863-1906). Uno dei lavori fu pubblicato nel 1901, due nel 1902 e due nel 1903/04. Comunque, l’anno decisivo che lo elevò solennemente alla ribalta del mondo scientifico, fu sicuramente il 1905, quando inviò alla stessa rivista, un’altra serie di nuovi elaborati che pubblicò nel seguente ordine:

19 giugno: <Über einem die Erzeugung und Verwandlung des Lichetes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt> “Un punto di vista euristico relativo alla generazione e trasformazione della luce”. Conteneva la prova dei quanti di luce e la nuova definizione dell’effetto fotoelettrico.
Il suo intendimento nel comprendere la effettiva natura della luce come agente principale sulla reazione clorofilliana, lo portò a formulare la legge dell’effetto fotoelettrico: una reazione fotochimica (dissociazione) avviene solo se la molecola assorbe un fotone energeticamente superiore al legame da sciogliere, in pratica ciò ha reso possibile la creazione dei numerosi congegni elettronici attualmente in uso (menzionati in seguito).
In quegli anni era noto a tutta la comunità dei fisici che la luce fosse costituita da onde elettromagnetiche. Da ricordare che il fisico inglese Thomas Young (1773-1829), cento anni prima aveva già teorizzato la luce come movimento ondulatorio di particelle individuando nei colori l’effetto diretto della frequenza; l’inglese Michael Faraday (1791-1867) e lo scozzese James Clerk Maxwell (1831-1879) enunciarono una teoria dell’elettricità e dell’elettromagnetismo con una serie di equazioni differenziali che furono di base alla ricerca einsteiniana.
Einstein, infatti, rese fermo il concetto che la luce fosse composta da corpuscoli che egli denominò fotoni o quanti. Demolì il concetto di etere, un mezzo fino allora ritenuto indispensabile per la propagazione della luce (analogamente all’atmosfera per il suono). Con questo ulteriore compendio, ribadì il duplice comportamento ondulatorio e corpuscolare della luce, coniugando dopo tre secoli le ipotesi contrastanti (corpuscoli) di Isaac Newton (1642-1727) e (onde) dell’olandese Christiaan Huygens (1629-1695), riuscendo così a dare una soluzione conclusiva al grande enigma sulla natura delle radiazioni elettromagnetiche e dell’effetto fotoelettrico. La luce, infatti, si comporta come onda quando si propaga attraverso lo spazio vuoto, mentre quando interagisce a contatto della materia, evidenzia la sua natura quantistica corpuscolare.

18 luglio: <Die von der molekularteoreotischen Teorie del Wärm gerforderte Bewegung von in ruhenden Fleuessigkeiten suspendirtern Teilchen> “Movimento delle particelle sospese in liquidi in quiete e teoria molecolare del calore”. In questo secondo elaborato, Einstein formulò una nuova teoria del moto browniano derivata dalla teoria cinetica dei gas (moto e urto delle singole particelle pesanti di un micrometro presenti nei fluidi e nelle sospensioni fluide). Di fatto, dimostrava la reale esistenza degli atomi e calcolava in modo diverso la costante di Boltzmann ed il numero di Avogadro confermando innegabilmente l’esistenza delle molecole. Si racconta che l’ispirazione fosse giunta ad Einstein, mentre zuccherava una tazza di tè che stava bevendo in compagnia del suo amico l’ingegnere Michele Besso; riflett� intensamente sulla possibilità di definire la dimensione delle molecole dello zucchero considerandone la velocità di diffusione rispetto alla viscosità del tè.

26 settembre: <Elektrodynamik bewegter Körper> “Elettrodinamica dei corpi in movimento”.
Primo scritto, il più singolare di tutti, contenente la teoria della relatività speciale o ristretta. La teoria permetteva di rendere compatibili, tra la meccanica classica e l’elettromagnetismo, le trasformazioni dei sistemi di riferimento. L'aggettivo speciale o ristretta si riferiva esclusivamente ai sistemi di riferimento inerziali non accelerati gravitazionalmente. Einstein riuscì a dimostrare inoltre l’impossibilità di addizionare la velocità della luce tra due osservatori, sostituendo le equazioni per le trasformazioni di Galilei con quelle del fisico olandese Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928). Il lavoro di Lorentz relativo dal postulato d’invarianza della velocità della luce, fu determinante per la formulazione matematica della teoria della relatività ristretta.

In realtà, Einstein, durante la sua adolescenza, era già a conoscenza delle potenzialità di un particolare accorgimento matematico, chiamato “fattore di contrazione” rappresentato con (1-s). In pratica è un processo per il quale ad ogni insieme di qualsiasi natura, un contenitore di gas, la stima di una persona, ecc. viene diminuito di una piccola quantità “s”. L’intuizione dello scienziato per questo semplice espediente, lo avrebbe condotto più tardi, dopo una geniale rielaborazione mentale e solo alla sua grande immaginazione, alla contrazione del tempo e dei corpi in movimento, prodotto della relatività ristretta.

Fino all'epoca pre-einsteiniana lo spazio tridimensionale (euclideo) era ritenuto indipendentemente dal tempo ed entrambi erano considerati assoluti. L'avvento della relatività ristretta sostenne invece la necessità di creare una struttura matematica diversa e quadridimensionale, che tenesse conto delle relazioni fra spazio e tempo già introdotta da quel grande matematico russo Hermann Minkowski che fra l’altro, come detto, fu uno degli insegnanti di Einstein.
Lo spazio-tempo di Minkowski fornì in altre parole un semplice modello "locale" per la relatività ristretta senza però essere utilizzabile per descrivere l'universo nel suo complesso.
Per Einstein non aveva più importanza il concetto di tempo e di moto assoluto ma questo era strettamente dipendente dall’osservatore. I corpi si muovono quando la posizione cambia rispetto ad altri corpi presi come riferimento; in altre parole nasceva il concetto di sistema di riferimento, che poteva essere cambiato a seconda dei criteri di opportunità.
Due eventi che si verificano simultaneamente dentro un certo sistema di riferimento, possono non esserlo più se uno di due eventi avviene in un altro sistema di riferimento. Si annullava il concetto di tempo universale fino allora considerato alla base della fisica meccanicistica di Newton. Ad un osservatore stazionario, gli orologi in movimento rallentano subendo la dilatazione del tempo e i corpi si contraggono lungo la direzione del moto, secondo un fattore relativistico previsto nella relatività ristretta, espresso in

dove “v” è la velocità del corpo e “c” è la velocità della luce (la determinazione sperimentale di “c” nel vuoto corrisponde a 299.792,458 km/sec).
Condizioni queste, inconfutabili, ma ne percepibili, ne conciliabili con il nostro senso comune. In una lettera indirizzata ad un amico, Einstein scriveva: “Per noi fisici, la distinzione fra passato, presente e futuro, è solo un’illusione, anche se ostinata”.

Tuttavia, per rendere più comprensibile l’effetto relativistico del flusso del tempo in sistemi di riferimento diversi si ricorre al famoso “paradosso dei gemelli” In realtà si tratta di una dimostrazione mentale nella quale una verità galileiana diventa inconciliabile al senso comune.
I fratelli gemelli A e B (età anni 25) si trovano sul nostro pianeta, quando B intraprende un viaggio nello spazio della durata di 10 anni spostandosi ad una velocità prossima a quella della luce (0.98 • c) al ritorno B sarà invecchiato di soli 10 anni e avrà quindi un’età di 35 anni, mentre per A saranno trascorsi 50 anni e avrà un’età di 75 anni. Vale a dire, per B il tempo è trascorso lentamente per effetto della dilatazione relativistica. In realtà non è assolutamente un paradosso e non si tratta solo di una previsione teorica si tratta di una realtà: la dilatazione del tempo avviene ogni giorno nei tanti acceleratori di particelle dei vari laboratori sparsi nel mondo quando gli scienziati confrontano il tempo medio di decadimento di alcune particelle subatomiche, con quello trascorso dalle stesse proiettate a velocità poco inferiori a quella della luce.
Un'altra prova inconfutabile, viene dal comportamento del “mesone µ” provenienti dallo spazio con massa duecento volte maggiore dell’elettrone. Negli acceleratori, in seguito alle collisioni delle varie particelle, se ne è misurata la durata della vita media dopo la quale avviene il decadimento in una distanza di circa 660 metri. In realtà, non potrebbero mai giungere sulla terra. Ma una parte di queste particelle, viaggiando prossime alla velocità della luce, in virtù del fattore relativistico, vivono un tempo rallentato sufficiente a spostarsi per molti chilometri e giungere sul nostro pianeta.

21 novembre: <Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?> “L’inerzia di un corpo dipende dal suo contenuto di energia?”
L’equivalenza fra massa ed energia fu prevista da Einstein molto prima che fosse stata verificata in laboratorio. Per mezzo dei postulati della relatività speciale, dimostrò che un oggetto in quiete ha una massa a riposo m°, mentre quando si muove con una certa velocità v la massa m è modificata dal fattore relativistico ed è ricavata dall’equazione:

Sperimentalmente si verificò che la massa varia con la velocità della luce, precisamente come indicato nell’equazione.
Nel caso particolare di v = c il denominatore si annulla e rimane la massa a riposo che assume il valore "infinito". Da questa relazione, nacque la grande rivoluzione einsteiniana nel fissare la velocità della luce il limite oltre il quale nessun corpo può essere accelerato. La velocità della luce è una delle costanti che regolano l’universo e niente può viaggiare oltre quel limite indipendentemente dallo stato del moto della sorgente luminosa o dell’osservatore.

Ancora di più geniale fu la dimostrazione che l’aumento della massa di un oggetto è direttamente proporzionale alla quantità di lavoro occorrente per accelerarlo. Einstein perfezionò questo concetto fissandolo nella famosa relazione tra energia e massa. Appariva pertanto la celebre equazione E=mc², l’energia è uguale alla massa per velocità della luce al quadrato. In realtà, l’enunciazione di questa equazione era diversa: un corpo che liberi energia radioattiva L, la sua massa si riduce di un rapporto L/V². Tuttavia, detta relazione, fu una derivazione della relatività ristretta e segnò allo stesso tempo, la nascita di una interpretazione nuova della fisica nucleare.

I più illustri scienziati del momento, dal francese Henri Poincar� al tedesco Max Planck, dopo la pubblicazione del terzo articolo chiesero notizie alla rivista elvetica “Annalen der Physik” di chi ne fosse stato l’autore, restando meravigliati quando furono informati dalla redazione che lo sconosciuto autore non era neanche un professore.

Il primo aprile 1906 Einstein fu promosso a funzionario di 2ª classe con uno stipendio di Frs. 4500. Assieme alla famiglia, intraprese un lungo viaggio all’estero recandosi anche in Serbia patria della moglie Mileva. Il 17 giugno 1907 chiese l’abilitazione per l’insegnamento accademico all’Università di Berna ma gli fu respinta. Il 27 febbraio dell’anno successivo, convocato per svolgere una lezione di prova in fisica teorica, dopo due giorni fu finalmente nominato libero docente (Privatdozent). Rimase all’Ufficio Brevetti fino al 1909, quando fu nominato professore associato di fisica teorica all’Università di Zurigo ottenendo in seguito la prima laurea “honoris causa” dall’Università di Ginevra.
Iniziò così la sua carriera universitaria che lo porterà nel 1911/12 alla nomina di professore ordinario di fisica teorica all’Università di Praga poi nel 1912/13 professore al Politecnico di Zurigo. In questo periodo Einstein, enunciò il principio di equivalenza fra le forze inerziali e quelle gravitazionali. In realtà si trattò del primo ampliamento alla relatività ristretta o speciale. Nel 1913/14 senza rinunciare alla cattedra svizzera, accettò anche l’insegnamento all’Accademia prussiana delle Scienze e di conseguenza si stabilì definitivamente a Caputh presso Berlino, dove fra l’altro, accettò la direzione del Kaiser Wilhelm Institut di Berlino (oggi Max Planck).

Sempre nella rivista “Annalen der Physik” nel 1916 scrisse e pubblicò “I fondamenti della teoria della relatività generale” che costituì la prima presentazione completa della relatività generale.
Einstein dopo settimane di lavoro continuo, riuscì a comprendere che il moto dei corpi dipeso dalla gravitazione equivale al moto prodotto dalla accelerazione. Venne alla conclusione che la forza di gravità non è una forza fisica di attrazione che agisce nello spazio come si credeva fino allora, ma una derivazione della geometria dell’universo. In effetti lo spazio è deformato dalla presenza di materia e i corpi in movimento seguono una traiettoria curva. Ciò vale a dire, in termini stringati, una semplice (apparentemente) equazione: GEOMETRIA = MATERIA + ENERGIA.

Durante la formulazione di questo lavoro che fu senz’altro fondamentale per la fisica teorica, Einstein non fece mistero della difficoltà incontrata nel tradurre il suo pensiero in termini matematici adeguati; in realtà si trovava nella stessa condizione di un individuo che non riesca ad esprimersi con i giusti vocaboli. Il vecchio amico di studi Marcel Grossmann, divenuto un matematico di rilievo, il cui intervento fu già provvidenziale per l’impiego presso l’Ufficio brevetti di Berna, si rese di nuovo disponibile ad aiutarlo.
Grossmann dopo una attenta ricerca, individuò con grande perizia i lavori fatti da due matematici italiani riferiti a un nuovo sistema di analisi matematica: Tullio Levi Civita (1873-1941) e Gregorio Ricci Curbastro (1853-1925). Quest’ultimo, in particolare, professore all’Università di Padova aveva sviluppato il calcolo tensoriale, ma che era scarsamente considerato negli ambienti scientifici dell’epoca.
Al contrario, per Einstein, il complicatissimo e fine calcolo, rappresentò una provvidenziale opportunità che gli permise finalmente di formulare una legge fisica valevole in tutto l’universo, indipendente dal sistema di riferimento stabilito, generando l’ampliamento della relatività ristretta, denominata poi relatività generale. In essa era introdotto l’effetto gravitazionale stabilendo le basi per una rivoluzionaria rappresentazione dello spazio-tempo. Invero, nel campo gravitazionale prodotto da un corpo celeste, l’attraversamento della luce proveniente dalle stelle, avrebbe seguito un percorso non più rettilineo bensì curvo, vale a dire, una prefigurazione della “curvatura dello spazio”, cioè una distorsione dello spazio originata dalla presenza di materia.

Nel 1917 scrisse “Considerazioni cosmologiche sulla teoria della relatività generale” un ulteriore ampliamento della relatività. Considerato come l’origine della cosmologia moderna. Formulò infatti il primo modello cosmologico relativistico rappresentato da un universo con spazio finito ma illimitato analogo alla superficie bidimensionale della sfera. Tutto esprimibile con una geometria non euclidea. Conseguentemente, una delle più importanti elaborazioni fatte sulle equazioni di Einstein relative ad un campo gravitazionale di forma sferica, fu fatta dall’astronomo tedesco Karl Schwarzschild (1873-1916) che con la formula: Rs = 2 G M/c² (dove Rs è il raggio dell’oggetto, G è la gravità, M la massa e c la velocità della luce) espresse, da una prospettiva fisico-matematica, la possibilità di calcolare la grandezza (raggio) di oggetti sferici altamente densi; queste singolarità del cosmo previste dallo stesso Einstein, furono successivamente riconsiderate dal fisico americano John Archibald Wheeler (1911-2008) che nel 1967 denominò “Black Hole” (buchi neri). Se tuttavia, per molti anni i “buchi neri” furono considerati una speculazione fisico-teorica, negli anni ’60, durante lo studio delle bande d’emissione dei raggi X si ebbero delle conferme sull’esistenza di oggetti spaziali che assorbissero qualsiasi tipo di radiazione fosse passata vicino ad essi.

Oggi, gli astrofisici definiscono “il buco nero” come una regione dello spazio-tempo delimitata da un orizzonte degli eventi o anche una parte dell’universo dove ordine e caos regnano assieme. Ancora una predizione della relatività generale fu nelle cosiddette “Lenti gravitazionali“ : oggetti massivi che con il loro intensissimo campo gravitazionale, curvano lo spazio deflettendo i raggi luminosi provenienti dalle stelle. Un fenomeno che si verifica quando un corpo di grande massa si posiziona fra un fascio di luce ed uno osservatore. Con ciò, le radiazioni luminose sono deviate in maniera da produrne l'amplificazione similmente ad una lente ottica, provocando in certi casi, la deformazione dell'oggetto osservato con immagini multiple. Tuttavia, con lo studio delle “lenti gravitazionali” che ha dato inizio alla nuova disciplina dell’ottica gravitazionale, si celano ancora molti enigmi che dovranno essere risolti dai cosmologi.

Contemporaneamente, per Einstein, non così altrettanto brillantemente trascorreva la sua vita privata. La moglie Mileva, intellettuale, intensamente affascinata dalla matematica, non riusciva a conciliarsi con la vita quotidiana. D’altro canto lo stesso Einstein era completamente assente e avrebbe avuto bisogno invece di una moglie che lo avesse maggiormente curato nelle faccende di ordinaria amministrazione incontrate normalmente nella vita familiare. Proverbiale la sua distrazione: si racconta che il giorno del matrimonio, Einstein, avesse smarrito addirittura le chiavi di casa.
Di fatto, i due coniugi avevano in comune solo un forte interesse allo studio. Mileva inoltre, soffriva di depressioni e in molte occasioni ostacolò i rapporti del marito con i figli in modo particolare anche dopo il loro divorzio. Nel 1913 si separò da Mileva per trasferirsi a Berlino a seguito della nomina di direttore del Kaiser Wilhelm Institut für Physik, dove ritrovò (volontariamente) la cugina Elsa Löwenthal (1876-1936) ospite presso i genitori. Elsa era stata vicino ad Einstein durante l’infanzia e aveva conservato per lui un ottimo rapporto affettuoso, fra l’altro ricambiato con varie attenzioni nonostante fosse sposata e madre di Ilse (1897-1934) e Margot (1899-1986). Si consolidò presto una reciproca attrazione per la quale, dopo le sentenze di divorzio emesse per entrambi nel 1915, si risposarono nel 1919 andando ad abitare in una lussuosa casa nella capitale tedesca.
Elsa si occupò dei piccoli problemi casalinghi e dimostrò un attenzione assidua verso lo scienziato, rallegrandolo soprattutto con il piacevole carattere che possedeva e l’interesse ad una vita mondana, alla quale lo stesso Einstein inizialmente si dimostrò favorevole.

Comunque, proprio in quegli anni, la teoria della relatività generale, ottenne la prima inconfutabile conferma. Il giorno favorevole fu il 9 marzo 1919, quando si presentò l’occasione di una eclisse totale di Sole in condizioni ottimali. In realtà, l’esperimento era stato preteso soprattutto dagli scienziati inglesi, noti per il loro tipico empirismo. Furono così organizzate due missioni: una nella parte settentrionale del Brasile e l’altra nel Golfo di Guinea (Isole Principe). Il fisico e astronomo inglese sir Arthur Stanley Eddington, (1882-1944) autore fra l’altro, di una stesura completa e divulgativa della relatività generale di Einstein, condusse la seconda missione nella quale verificò, per mezzo di una serie di fotografie del campo stellare, eseguite prima e dopo l’eclisse, la previsione einsteiniana dello spostamento di 1.73 secondi d’arco della luce proveniente dalle stelle diretta verso la Terra passante nel campo gravitazionale del Sole. L’esperimento confermò l’esistenza della prevista curvatura dello spazio. A tre mesi di distanza dall’avvenimento, sia alla Royal Society of Sciences, sia alla Royal Astronomical Society, il fisico inglese Joseph J. Thomson (1856-1940) dichiarò all’intera platea degli scienziati, l’esito positivo della prova. Con ciò, per Einstein fu l’inizio di una popolarità, oltre che fra la comunità scientifica internazionale, anche fra il pubblico comune, pari a quella di un divo dello spettacolo e negli anni ‘20 conquistò una fama internazionale mai raggiunta da nessun altro scienziato.

Tuttavia, nei confronti della relatività, nonostante l’avvenuta sperimentazione astronomica, perdurava ancora una certa incomprensione da parte dei fisici dell’epoca, e ciò giustificò la motivazione del Nobel per la Fisica per l’anno nel 1921 a soli 42 anni assegnatogli per i contributi alla fisica teorica riferita alla legge sull’effetto fotoelettrico, anzich� per la teoria della relatività (in realtà, l’annuncio gli fu dato solo nel novembre del 1922, assieme al Nobel di Niels Bohr).

Negli anni seguenti, emergeva l’altro aspetto di Einstein che lo vedeva impegnato socialmente, tra il 1923/26 intraprese una serie di viaggi in Palestina, Spagna e Sud america professando il suo impegno sociale di fervente pacifista. Ricevette la medaglia Copley e la medaglia d’oro della Royal Astronomical Society. Incontrò grandi personalità fra le quali Gandhi.

Nel periodo trascorso in Germania, nonostante fosse stato soggetto alle persecuzioni razziali da parte delle autorità per le sue dichiarate posizioni umanitarie e pacifiste, lo fu anche, con suo grande rammarico, da parte degli stessi fisici tedeschi che lo sottoposero a continue manifestazioni d’intolleranza. Pertanto, non fu più in grado di sopportare l’imperante odio verso gli ebrei che insorgeva violentemente nella Germania nazista e decise allora di abbandonare il suo paese natale per la seconda volta definitivamente nel 1933. Successivamente gli fu tolta la cittadinanza tedesca e gli furono confiscati tutti i suoi beni, bruciati i suoi scritti per le strade di Berlino e fu additato come un nemico della patria.

Negli Stati Uniti……

Giunse finalmente negli Stati Uniti a ottobre del stesso anno dove gli fu affidata la cattedra di Fisica teorica all’Institute for Advanced Study a Princeton nel New Jersey.
Princeton, piccolo centro distante circa cinquanta chilometri da New York, dalle costruzioni che richiamavano a grandi linee lo stile gotico inglese, lontano dal frastuono metropolitano, faceva riaffiorare in Einstein la tranquillità della vecchia Svizzera.
L’Istituto, che gli assicurò uno stipendio di 15000 dollari annui, lo accolse temporaneamente nella Fine Hall, situata nel Campus dell’Università di Princeton. In seguito, dopo un paio d’anni si stabilì definitivamente in un appartamento situato al 112 della Mercer Street di Princeton, assieme ad Elsa con le due figlie, Ilse e Margot avute dal primo matrimonio e la fedele segretaria Helen Dukas.

Per Einstein, Princeton rappresentò il luogo che fece da sfondo all’ultimo periodo della sua esistenza; è li, dove seguitò a svolgere la sua attività di ricerca confinandosi letteralmente con le sue equazioni. La giornata tipica dello scienziato, descritta dalla segretaria Dukas, si apriva di solito con l’esecuzioni di alcuni pezzi al suo violino battezzato “Lina” e dopo una rapida colazione, prendeva visione della corrispondenza proveniente da tutto il mondo recandosi poi al suo ufficio, con la solita trascuratezza nel vestire. Tuttavia nonostante il suo lavoro, riusciva a dedicarsi anche ai suoi hobby preferiti: le lunghe passeggiate e la vela praticata sul lago Carnegie.

In realtà la vita coniugale anche con la seconda moglie non trascorse priva di contrasti più che altro di genere domestico e questo lato umano dello scienziato, effettivamente, lo aveva sempre tormentato. Comunque, dopo pochi anni, Elsa si ammalò gravemente per una complicazione cardiaca e morì il 20 dicembre del 1936. Tutta la sua delusione per la vita coniugale, Einstein, la espresse in una lettera di condoglianze inviata alla famiglia del grande amico Michele Besso, morto il 21 marzo 1955 (a meno di un mese dalla sua) nella quale dichiarava “Quello che più ammiravo in lui (Besso) è che fosse riuscito a vivere molti anni non solo in pace, ma costantemente in armonia con una donna , un’impresa nelle quale io, per due volte ho fallito”.

Nel 1940, Einstein, diventò cittadino americano dopo aver chiesto la concessione della cittadinanza americana al Console delle Bermuda secondo la legge vigente all’epoca sull’emigrazione verso gli Stati Uniti. In realtà nonostante l’impegno profuso con tutta la volontà eccezionale dimostrata, nel nuovo Paese che lo ospitò anche con innumerevoli riconoscimenti, si deve notare un abbassamento della creatività che Einstein aveva avuto in Europa; l’astro einsteniano, però, brillava ancora in virtù del suo ineguagliabile successo nel mondo scientifico acquisito negli anni precedenti.

A Princeton, uno dei più assidui collaboratori di Einstein fu il fisico polacco, Leopold Infeld (1898-1968) ex collaboratore di Max Born (1882-1970) a Cambridge. Fra i due ci fu uno scambio di vedute a volte contrastanti, circa le nuove teorie quantistiche, ma sempre con la massima considerazione l’uno dell’altro.
Proprio in quegli anni, lo scienziato continuò con tenacia nell’ampliamento delle teorie già enunciate ma ebbe l'intenzione di trattenersi dall’attività di ricerca finalizzata alla costruzione di un ordigno nucleare. In realtà Einstein non ebbe alcuna partecipazione tecnica al progetto della bomba, vale a dire al “progetto Manhattan”.

Tuttavia, il coinvolgimento alla costruzione dell’arma atomica, di cui si pentirà incessantemente per il resto della sua vita, avvenne il 2 agosto del 1939, quando scrisse la storica lettera indirizzata al Presidente americano Frank D. Roosevelt, per appoggiare l’iniziativa dei fisici Leo Szilard (1898-1964) ed Enrico Fermi (1901-1954), circa la richiesta a un finanziamento speciale per anticipare la Germania nazista, ormai minacciosa in Europa, nella realizzazione di una bomba atomica.

Dopo due anni dall’attacco giapponese del 7 dicembre del 1941 alla base militare di Pearl Harbour (Hawai) e la conseguente entrata in guerra degli Stati Uniti, paradossalmente ad Einstein gli fu affidato l’incarico di consulente nell’Ufficio approvvigionamento della U.S Navy. Trascorsi quattro anni, la guerra stava avviandosi verso la conclusione con una delle pagine più drammatiche che avrebbero pesato non poco sull’intera umanità: il giorno 6 agosto 1945, alle ore 2,45 dalla base statunitense nell’isola di Tinian nelle Marianne settentrionali, il B-29“Enola gay” pilotato dal cap. Paul Tibbts, si dirigeva fatalmente su Hiroshima per sganciare alle ore 8.15 AM la bomba “Little boy” all’uranio 235, di potenza pari a 15 kilotoni di TNT, causando la morte di oltre 200000 persone. Dopo tre giorni, il 9 agosto, alle ore 11.02 AM, si ripeteva la stessa tragedia su Nagasaki, con la bomba “Fat Man” al plutonio 239, pari a 22 kilotoni di TNT, causando questa volta 150000 vittime.

Hiroshima polverizzata dalla bomba atomica il 6 agosto 1945.

 

Einstein ne fu duramente colpito al punto di essersi sentito responsabile ripensando alla lettera inviata al presidente degli Stati Uniti il 2 agosto 1939. (La lettera a fondo pagina). Anche il fisico statunitense Julius Robert Oppenheimer (1904-1947) capo del “progetto Manhattan” rimase sconvolto dalle terribili conseguenze; scrisse infatti: “Noi scienziati ci siamo spinti in questi anni fino al limite della temerarietà. Abbiamo conosciuto il peccato”.
Gli fece eco Einstein: "Sono profondamente convinto che uccidere sotto il mantello della guerra non sia altro che un atto di assassinio".
"Io non so con che armi si combatterà la Terza Guerra Mondiale, ma so che la Quarta sarà combattuta con i bastoni e le pietre".

Einstein, nel corso dell’anno 1945, si ritirò dall’insegnamento attivo per concentrarsi nei suoi studi e mantenere costantemente il suo impegno nel movimento pacifista con numerosi interventi a favore della pace mondiale che nuovamente era in pericolo per la nascita del blocco sovietico antioccidentale. Dal dopoguerra alla sua morte Einstein si dimostrerà favorevole ad un governo mondiale soprattutto indirizzato al controllo delle armi nucleari.
Altri lutti lo colpirono: il 4 agosto 1948 moriva la prima moglie Mileva a Zurigo. A giugno del 1951, a Princeton, moriva la sorella Maja che gli aveva reso più lieve la solitudine degli ultimi anni di vita.

Nel 1950, scrisse “The Meaning of Relativity” (Il significato della relatività) dove erano chiarite alcune ipotesi cosmologiche già enunciate nel 1917, circa la visione di un universo finito ma illimitato. Questa configurazione di universo globalmente statico, al quale era giunto Einstein con le sue equazioni della relatività generale, sarebbe destinato ad implodere a causa della propria gravità. Aveva quindi bisogno d’introdurre una forza repulsiva che avesse contrastato il collasso. Escogitò pertanto, una finezza matematica da lui chiamata “costante cosmologica”, indicata con (lambda), con la quale, maggiore di zero, avrebbe agito come un’ipotetica forza repulsiva impedendo l’implosione dell’universo. Ma proprio quando dal mondo scientifico, emergeva inconfutabilmente un tipo di universo in continua espansione, questo espediente matematico, rappresentò per lo scienziato, l’errore più grande della sua vita, da egli stesso riconosciuto con una sincera autocritica, e ciò, non fece che aumentargli la considerazione presso la comunità dei fisici.

Tuttavia, oggi è nuovamente oggetto di studio in occasione dell’osservazione di particolari supergalassie; Einstein potrebbe ancora una volta avere ragione ?
Al contrario della relatività che fu enunciata dal solo Einstein, la teoria dei quanti, inerenti le leggi che regolano le interazioni fra le particelle elementari della materia, fu il prodotto del pensiero sinergico di ben otto premi Nobel: Max E. Planck (1858-1947) - Niels Bohr (1855-1962) - Louis de Broglie (1892- 1987) - Erwin Schrödinger (1887-1961) - Werner Heisenberg (1901-1976) - Paul A. M. Dirac (1902-1984) - Wolfang Pauli (1900-1958). Indubbiamente il contributo di Einstein alla teoria dei quanti fu determinante e dischiuse ulteriormente i presupposti per ulteriori sviluppi nel campo della meccanica quantistica che fino ai nostri giorni perdurano.
A differenza di Planck, negli ultimi decenni della sua vita, l’opera di Einstein fu fermamente rivolta alla formulazione di una possibile teoria fisica che avesse unificato tutte le costanti della natura, segnando la fine della scienza fondata sull'induzione. Nel 1953 iniziò il suo ultimo lavoro: “La teoria del campo unificato” (oggi Teoria del Tutto) nella quale i fenomeni dell’elettromagnetismo dovevano essere formulati in modo analogo alla gravitazione trattata nella relatività generale, nella quale collegare anche la teoria dei quanti. All’inizio le idee di Einstein furono sostenute da De Broglie ed altri fisici, ma contemporaneamente fu contrastata da altri numerosi ricercatori attratti dal una nuova visione probabilistica dei fenomeni meccanicistici.

In realtà Einstein non fu molto interessato alla forza debole della radioattività e quella forte nucleare che trascurò. Come osserva il matematico inglese John D. Barrow (1952) dell’Università di Cambridge, Einstein, nella sua ricerca “mise in gioco solo metà dei pezzi del rompicapo”. Tuttavia “la teoria del campo unificato” rimase incompleta.
Malgrado il suo enorme acume, Einstein, non riuscì mai ad accettare la nuova visione della fisica teorizzata da Heisenberg con il suo “Principio d’indeterminazione” alla base della meccanica quantistica, per quanto Einstein stesso, ne fosse stato uno dei fondatori.
Nella meccanica classica, fino allora, un evento era ben determinato dalle coordinate spazio-temporali, per Heisenberg, non era possibile valutare contemporaneamente la posizione e la velocità di un elettrone poich� proprio i quanti di luce, vettori dell’informazione, ne avrebbero modificato la realtà. Entrava pertanto in gioco in maniera preponderante il concetto statistico probabilistico di un dato evento; quello condizione dei fenomeni fisici ai quali Einstein si rifiutava di pensare.
Per Einstein, fu inammissibile che la misurazione dei fenomi fisici fosse dipesa da uno stato di incertezza. Il suo dissenso verso una visione quantistica della meccanica s’intendeva nella sua memorabile frase “Dio non gioca a dadi” sembra rivolta a Planck. E ciò, negli ultimi anni della sua vita, lo allontanò lentamente dalla comunità degli scienziati, rinchiudendosi nel suo ufficio di Priceton, limitando l’accostamento ai pochissimi collaboratori.

Nonostante ciò, l’unico scienziato che lo avvicinò negli ultimi tempi e con il quale intrattenne rapporti di sincera amicizia, fu un grande genio della logica matematica: il boemo Kurt Gödel (1906-1978). Einstein, considerava la fisica una scienza fortemente intuitiva, verificabile, positiva, mentre riteneva la matematica il mezzo per esprimere le leggi che governavano gli eventi. Nonostante le differenti personalità, Einstein generalmente ironico e tendenzialmente al paradosso, Gödel, ipocondriaco, costantemente triste e diffidente verso gli altri, i due scienziati avevano intessuto una relazione intellettuale imperniata principalmente sulla comune posizione di rifiuto nei confronti della meccanica dei quanti.
Negli anni ’50 nel parco di Princeton, erano visti spesso passeggiare assieme e discutere animatamente nella loro lingua d’origine, conseguenza della limitata conoscenza dell’inglese. Kurt Gödel fu per la matematica quello che Einstein fu per la fisica. Il suo teorema d’indecidibilità, che ha rappresentato la terza rivoluzione scientifica del XX sec. assieme alla relatività e alla meccanica quantistica, ampliò un nuovo orizzonte del pensiero scientifico.

Nel 1931, Gödel dimostrò che dato un qualsiasi sistema formale (assiomi e regole di procedure) come l’aritmetica o la geometria euclidea, esiste sempre una proposizione vera che faccia parte dello stesso sistema ma non dimostrabile con gli assiomi costituenti il sistema stesso; in pratica la matematica non sarebbe stata più un sistema chiuso, completo, autoconsistente, come fino allora la si considerava, bensì, aperto, perch� la sua incompletezza avrebbe favorito ulteriori relazioni logiche con l’ammissione di nuovi enti. Ne consegue che una teoria logica è vera solo se è incompleta.

Fra “i due di Princeton”, come erano soprannominati dai colleghi, esisteva un legame originato dalla pari convinzione contro la meccanica quantistica, oltre che uniti da una schietta amicizia. Sempre più angoscioso, invece, diventava il ricordo della sua partecipazione alla lettera inviata a Roosevelt nel 1939: a tale proposito sostenne: ” Se avessi saputo che i tedeschi non fossero stati in grado di costruire una bomba atomica, non avrei alzato un dito”…
In realtà, lo scienziato con le sue teorie era persuaso di aver svelato alcuni segreti della natura unicamente allo scopo di lasciare all’umanità un potente strumento di progresso per la ricerca di una nuova fonte di energia. Tuttavia, per la questione della bomba atomica sorta durante il secondo conflitto mondiale, davanti al timore di una supremazia tedesca sul pianeta, fu l’unico motivo convincente ad appoggiarne la costruzione da parte degli Stati Uniti. Per lui che fu, fra l’altro, un deciso antimilitarista ed un fervente umanitario, ciò rappresentò per il resto della sua vita un episodio che lo tormentò ma che nello stesso tempo palesò costantemente in tutte le occasioni il suo pentimento. Nel pensiero del grande scienziato tedesco, non era possibile che celasse una minima, volontà offensiva verso la vita umana.

Ancora un suo giudizio sull’atomica: "Io non mi considero il padre dell'energia atomica. La mia parte in questo campo è stata molto indiretta. Non ho previsto, infatti, che si potesse arrivare a produrre l'energia atomica entro il corso della mia vita. Essa diventò un fatto possibile grazie alla scoperta accidentale della fissione nucleare da parte di Otto Hahn e Lise Meitner del Kaiser Wilhelm Institut di Berlino; e questo fu un evento che io non avrei potuto prevedere. In realtà, Hahn non comprese subito esattamente ciò che avesse scoperto ma fu la Meitner colei che fornì la corretta interpretazione per mezzo della equazione E=mc², riparandosi poi in Svezia per affidare l'informazione nelle mani di Niels Bohr”

Nonostante tutte le giustificazioni avanzate dallo stesso Einstein nei confronti della bomba atomica, indubbiamente sincere, ne è rimasto ancora dopo tanti anni uno dei diretti responsabili. Se si passa dalle parti di Hiroshima, si può vedere esposta una copia delle famosa lettera inviata al Presidente Roosevelt.

Durante gli anni ’50, negli Stati Uniti, sempre per la questione atomica, emersero altri problemi. Si registrò una reazione governativa verso le organizzazioni sorte per la pace e per il disarmo nucleare delle due superpotenze del momento: USA e URSS. Il senatore Joseph McCarthy, responsabile del fenomeno culturale ed inquisitorio (maccartismo) non ignorò gli scienziati, e si rese promotore di molte indagini a loro carico; anche Einstein fu sottoposto ad una serie di controlli da parte del “Federal Bureau of Investigation” ma fu il fisico statunitense Robert Oppenheimer ad essere al centro delle attenzioni degli agenti federali e fu quello a subirne maggiormente le conseguenze.
Tutto, era nato dalla diffusa la convinzione che una parte dei fisici atomici, per una questione di equilibrio politico mondiale, avrebbero voluto che la bomba atomica non fosse restata dominio di una sola delle due superpotenze del momento. Tuttavia trascorso questo periodo infausto per gli scienziati, Einstein continuò sempre più convinto nel suo impegno antinucleare.

Nel 1952 fu invitato ad assumere un incarico di grande prestigio politico: la presidenza dello Stato d’Israele. Ma declinò con molta decisione; lapidarie furono, anche in quella occasione, le sue parole che esprimevano tutto il suo disinteresse nei confronti della politica: “Per me è impossibile dividere il tempo fra la politica e le equazioni ; la politica è per oggi, le equazioni sono per l’eternità”.

Nell’aprile del 1955 il grande matematico e filosofo inglese Bertrand Russel (1872-1970) inviò ad Einstein una lettera-manifesto contenente una supplica per sensibilizzare tutto il mondo sulla pericolosità delle armi atomiche. Ne riportiamo alcuni brani più significativi:
“Nella tragica situazione che affronta l’umanità, noi riteniamo che gli scienziati dovrebbero riunirsi in un congresso per valutare i pericoli che sono sorti come conseguenza dello sviluppo delle armi di distruzione di massa e per discutere una risoluzione nello spirito della seguente bozza di documento.”
“In considerazione del fatto che in una qualsiasi guerra futura saranno certamente usate armi nucleari e che queste armi minacciano la continuazione dell’esistenza umana, noi invitiamo i governi del mondo a rendersi conto, e a dichiararlo pubblicamente, che il loro scopo non può essere ottenuto con una guerra mondiale, e li invitiamo di conseguenza a trovare i mezzi pacifici per la soluzione di tutti i loro motivi di contesa.”
“Facciamo un appello come esseri umani ad altri esseri umani: ricordate la vostra umanità e dimenticatevi del resto. Se riuscirete a farlo si aprirà la strada verso un nuovo Paradiso; se non ci riuscirete, si spalancherà dinanzi a voi il rischio di un’estinzione totale.”

La lettera-manifesto pervenne ad Einstein il giorno 11 aprile; era quello che aveva sempre pensato sulla questione delle armi nucleari. L’approva sottoscrivendola, come seconda persona e la rispedisce al mittente in Inghilterra. Successivamente sarà firmata dai più grandi intellettuali del momento: Max Born, Percy W.Bridgman, Lepold Infeld, Fr�d�ric Joliot-Curie, Hermann J.Muller, Linus Pauling, Cecil F.Powell, Joseph Rotblat, Hideki Yukawa. L’atto fu reso pubblico il 9 luglio del 1955 con un notevole impatto morale sulle alte personalità della politica. La condivisione di tale dichiarazione costituì per Einstein l’ultimo atto del suo credo di fervente pacifista; morirà infatti pochi giorni dopo.

LA MORTE

Einstein considerò la morte come un evento naturale distante da qualsiasi reazione emotiva. Alla fine rifiutò la continuazione delle terapie e ai suoi medici curanti disse: “La vita è uno spettacolo entusiasmante, se sapessi di morire fra tre ore, metterei tranquillamente al posto le mie carte e mi sdraierei pacificamente in attesa.”
Le sue ultime parole furono: “Qui finisce il mio compito”. Morì alle ore 13.15 di lunedì 18 aprile 1955. Il corpo fu cremato lo stesso giorno della morte e le ceneri furono disperse da due amici, Otto Nathan e Paul Oppenheimen in una località segreta presso Trenton nel New Jersey; modalità espressa dallo scienziato nelle sue ultime volontà, perch� la sua tomba non fosse diventata un luogo di culto. Forse un gesto di umiltà o di estrema solitudine.
Il nome di Einstein è stato attribuito ad una medaglia per la Fisica istituita nel 1979, a un asteroide nel 2001 e a un cratere lunare.

Ma .....Einstein, continua ad essere presente......

Indubbiamente, “Il sognatore della realtà” non avrebbe mai immaginato quanto i suoi più di trecento lavori scientifici, avessero potuto influire sulla vita delle successive generazioni. Il grande contributo che egli ha reso alla scienza nel XX sec. è sotto gli occhi di tutti. Il mondo scientifico ha accolto e ampliato tutte le sue teorie, traducendole nelle più avanzate realizzazioni tecnologiche. Grazie alla legge sull’effetto fotoelettrico, derivata dall’emissione controllata di elettroni espulsi da un metallo, sono stati realizzati sensori con applicazioni pratiche come l’apertura a distanza di porte, la regolarizzazione del toner nelle fotocopiatrici, l’aggiustamento del tempo/diaframma nelle macchine fotografiche e.... in particolare la tecnologia del fotovoltaico che trasforma energia solare in corrente elettrica.

Il giorno 6 ottobre 2009, la Reale Accademia svedese per le Scienze ha assegnato il Premio Nobel per la Fisica all'inglese d'origine cinese Charles K. Kao e agli statunitensi Willard S. Boyle e George E.Smith per i loro risultati nello studio sulla trasmissione della luce nelle fibre per la comunicazione ottica e per l'invenzione di un circuito semiconduttore per la riproduzione d'immagini nei sensori CCD. E' inutile sottolineare la presenza l'effetto fotoelettrico previsto da Albert Einstein.

Altra importante applicazione, relativa di un lavoro del 1917, inerente la teoria quantistica della luce sull'emissione stimolata dei fotoni, è il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Dispositivo che emette radiazioni luminose di tipo coerente, monocromatico, costituto quindi da una sola frequenza. I fotoni passano vicino agli atomi eccitati e generano il decadimento degli elettroni di livello energeticamente maggiore a quello inferiore con posteriore emissione di altri fotoni. Il LASER, inventato nell'ambito della ricerca sugli orologi atomici nel 1958 dal fisico statunitense, premio Nobel 1964, Charles H. Townes (1915) fu costruito per la prima volta negli anni ‘60. Una miriade di applicazioni su molti campi, dalla medicina alle telecomunicazione ed altro. Si ricorda che la prima misurazione della distanza lunare con uno scarto di pochi cm, fu eseguita per mezzo di un raggio LASER inviato da terra ad uno specchio riflettente sulla Luna, nella prima spedizione del 21 luglio 1969.

Non possiamo non menzionare il Global Positioning System che sarebbe notevolmente impreciso se non fosse applicata la Teoria della relatività ristretta. Il GPS è un sistema elettronico che permette la determinazione di longitudine, latitudine e quota di un punto sulla superficie terrestre dove è posto un ricevitore radio. Tutto il sistema si basa sulla estrema precisione della misurazione tempo e per evitare errori anche di un microsecondo, vengono impiegati i dispositivi più precisi per la misura del tempo. L’apparato consiste in una serie di 21 satelliti più 3 di riserva, orbitanti a circa 20 km di altitudine, dove a bordo vi sono collocati due orologi atomici al rubidio e due al cesio, sincronizzati reciprocamente mediante controlli periodici da una stazione terrestre centrale.
La rete sferica dei satelliti, effettuando continui rilievi di “trilaterazione” (senza tenere conto degli angoli) misurano il tempo di percorrenza per la distanza satellite-ricevitore dei segnali inviati a terra. Il procedimento diviene preciso, come detto, solo dopo una correzione relativistica. In realtà, si verificano due effetti temporali combinati: 7 microsecondi al giorno di rallentamento, segnato dagli orologi satellitari di bordo per effetto della velocità, e 45 microsecondi di anticipo dovuti alla minore gravità per la quota. In realtà, si verifica un anticipo temporale di 38 microsecondi che se fosse ignorato farebbe spostare la posizione del punto da localizzare sulla terra di oltre 10 km; considerando il “fattore relativistico” si può raggiunge uno scarto massimo di 0.50 metri.
Sul GPS, tuttavia, potrebbero verificarsi altri tipi di imprecisioni, certamente non attribuibili alla relatività, bensì, all’eventuale qualità tecnica degli strumenti disponibili o da esigenze di sicurezza militare.

Concludiamo infine con la macchina più complicata realizzata per leggere i segreti dell’infinitamente piccolo, nelle quali la relatività la fa da padrona: l’acceleratore di particelle.
Proprio in Svizzera, luogo dove nacque la relatività, nell’anno 2008 è stato messo in funzione dall’Organizzazione europea di fisica nucleare CERN, il più grande anello acceleratore di particelle del mondo, lungo 27 km, alla periferia di Ginevra, tra il confine svizzero-francese, denominato LHC (Large Hadron Collider). Il complesso si compone di 1800 grandi magneti superconduttori raffreddati alla temperatura di -271° C, di poco sopra allo zero assoluto e di un rivelatore delle particelle denominato “Atlas”di circa sette tonnellate. Il LHC, è certamente una macchina valutata “superlativa” nel suo genere, in grado di accelerare le particelle ad una velocità prossima a quella della luce, producendo circa 600 milioni di collisioni al secondo finalizzate alla ricerca dell’introvabile bosone di Higgs denominato da alcuni particella di Dio.

Tutto ciò per studiare l’origine della materia, comprendere quel 96 % di universo finora sconosciuto, trovare quindi un’alternativa all’attuale Modello Standard (MS) della fisica delle particelle, che in realtà è insufficiente.
Come afferma il fisico Tullio Regge (1931) che ogni scienziato svelando una infinitesima parte del mondo fisico che ci circonda, non fa altro che creare nuovi interrogativi e nuove variabili, allontanando, paradossalmente, sempre più, l’orizzonte del tutto.
E occorre sottolineare che mai come ora la scienza ha bisogno di uno sforzo sinergico da parte di tutte le più brillanti menti del pianeta. Einstein molti anni prima, dichiarava: “La ricerca individuale è talmente dipendente dai predecessori dei contemporanei, che sembra risultare il prodotto anonimo di una intera generazione”.
Di conseguenza, l’opera einsteniana, pur nella sua unicità ed indispensabilità, è un anello della laboriosa catena evolutiva nel campo della fisica che protende verso altre scoperte ed invenzioni alle quali i futuri scienziati faranno fronte. Peccato che noi non ci saremo… ma consoliamoci perchè i nostri inconsapevoli protoni, secondo le ipotesi della fisica delle particelle, potrebbero esistere per un tempo medio di anni pari a 10 elevato alla 32ª potenza, per finire in elettroni e positroni, ma così, alla velocità della luce, troveremo finalmente un punto fermo nel tempo.

Alcune fonti informativa:

“ Einstein-Haus”, (Museum) Kramgasse 49, Bern - Schweiz - 2004
“Personaggi e scoperte della fisica contemporanea” di E. Segrè - Mondadori - Milano 1966
“Einstein e la cultura scientifica del XX secolo” di G. Holton - Il Mulino - 1999
”A. Einstein scienziato e filosofo” di P. A. Schilpp - Einaudi - Torino 1958
“Pensieri di un uomo curioso” di Calaprice e Dyson - Mondadori - Milano 1997
"Pensieri degli anni difficili" di Albert Einstein - Boringhieri - Torino 1965
“Sottile è il Signore: vita di Einstein” di Abrham Pais - Bollati Boringhieri - Torino 1986
“A. Einstein: Il lato umano” di Helen Dukas e Banesh Hoffmann - Einaudi - Torino 1979
“Autobiografia scientifica” di Albert Einstein - Boringhieri - Torino 1990
“Come io vedo il mondo” di Albert Einstein - Giachini - Bologna 1974
“ A B C della relatività” di Bertrand Russel - Longanesi - Milano 1982
“Dilemmi logici” di John W. Dawson jr. - Bollati Boringhieri - Torino 2002
“Le 5 equazioni che hanno cambiato il mondo” di M.Guillen - Longanesi - Milano 1997
“I numeri dell’ universo” di John D. Barrow - Mondadori – Milano 2003
“L’ universo senza fine” di Tullio Regge – Mondadori – Milano - 1999
“La teoria della relatività di Einstein” di Ernst Cassirer – Newton Compton ed. Roma 1981
“La scienza della fisica” di Fred Bueche – Zanichelli – Bologna 1980

Estensore: Rao Alessandro
[email protected]

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la lettera di Einstein a Roosevelt
( Fonte: Library of Congress U.S.A.)

Albert Einstein
Old Grove Rd.
Nassau Point
Peconic, Long Island

2 agosto 1939

F.D. Roosevelt,
Presidente degli Stati Uniti,
Casa Bianca
Washington, D.C.

Signore,
i risultati di alcuni recenti lavori di E. Fermi e L. Szilard, a me pervenuti in forma di manoscritto, mi portano a ritenere che l’elemento uranio possa essere trasformato, nell’immediato futuro, in un’importante fonte di energia. Alcuni aspetti della situazione che si è creata inducono alla vigilanza e potrebbe essere necessario un pronto intervento da parte dell’amministrazione. Credo sia mio dovere portare alla sua attenzione i seguenti fatti e farle delle raccomandazioni.

Durante gli ultimi quattro mesi – grazie al lavoro di Joliot in Francia e Fermi e Szilard in America – sembra sia stato possibile creare una reazione nucleare a catena in una grande massa di uranio, in cui si genererebbero un’enorme forza e grosse quantità di elementi simili al radio. Pare dunque che questo risultato sarà conseguito nell’immediato futuro.

Questo nuovo fenomeno potrebbe anche portare alla costruzione di bombe, ed è immaginabile – anche se non certo – che siano bombe estremamente potenti di un genere mai costruito. Un singolo ordigno di questo tipo, trasportato via mare e fatto esplodere in un porto, sarebbe in grado di distruggere l’intero porto e parte del territorio circostante. Tuttavia queste bombe sarebbero troppo pesanti per il trasporto aereo.

Gli Stati Uniti possiedono minerali di uranio in modeste quantità. Un certo quantitativo si trova in Canada e nella ex Cecoslovacchia, mentre le più importanti risorse sono nel Congo Belga.

In questa situazione lei potrebbe ritenere utile mantenere contatti stabili tra l’amministrazione e il gruppo di fisici che in America lavorano alla reazione a catena. Potrebbe incaricare a questo fine una persona di sua fiducia in veste non ufficiale i cui compiti sarebbero:
* essere vicino ai dipartimenti governativi e tenerli informati dei nuovi sviluppi, fornire suggerimenti per l’azione governativa, prestando particolare attenzione al problema di assicurare una fornitura di uranio agli Stati Uniti;
* dare impulso al lavoro sperimentale, ora portato avanti nei limiti del budget dei laboratori universitari, fornendo, nel caso, finanziamenti offerti da privati di sua conoscenza interessati a contribuire a questa causa, e cercando anche la collaborazione di laboratori industriali che abbiano le apparecchiature necessarie.

Sono a conoscenza che la Germania ha fermato la vendita di uranio delle miniere cecoslovacche, di cui ha oggi il controllo, e che forse la ragione di questa tempestiva decisione è la presenza del figlio del sottosegretario di stato, von Weizsäcker, al Kaiser-Wilhelm-Institut di Berlino, in cui vengono replicati alcuni degli esperimenti americani sull’uranio.

Sinceramente Suo
Albert Einstein

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