Buonasera, il mio dubbio riguarda la Relatività Generale che descrive l’interazione gravitazionale. Secondo Newton, in particolare secondo la legge di gravitazione universale, due masse si attraggono e la forza di un corpo massivo verso, ad esempio, la Terra è quella che noi chiamiamo forza peso. Neanche Newton riuscì a determinare cosa generasse questa forza attrattiva ma con la Relatività Generale, Einstein, ci ha mostrato che lo spazio-tempo si deforma in presenza di massa ed energia ed è proprio a causa di questa deformazione che noi osserviamo questa forza attrattiva. Ora, se consideriamo un oggetto che inizialmente si muove con velocità costante verso la Terra, questo, quando entrerà nello spazio-tempo, è come se percorresse uno spazio inferiore perché la massa terrestre comprime lo spazio-tempo e quindi la metrica punto per punto cambia ed è a causa di questa compressione sempre più intensa che si percepisce l’attrazione gravitazionale terrestre che accelera il corpo. Se invece consideriamo un corpo con velocità iniziale nulla immerso nello spazio-tempo deformato da una massa, come è possibile che il corpo subisca un’accelerazione verso il centro della massa? Spero che lei possa chiarire il mio dubbio. Saluti. Alfredo
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Come cade allora la navicella verso la Terra? Lo fa seguendo una geodetica nello spaziotempo, che è una generalizzazione del tragitto più breve tra un punto di arrivo e un punto di partenza. A causa della curvatura indotta dalla massa della Terra la traiettoria nello spaziotempo di una navicella in quiete a ogni istante non è una geodetica. Il moto di caduta libera di una particella in Relatività Generale è dunque determinato in modo completamente geometrico, e non richiede di introdurre il concetto di forza.
Nella domanda si sottointende chiaramente un'altra idea di accelerazione, che ha a che fare con la variazione della coordinata radiale del corpo. Non c'è niente di male a considerare quantità di questo tipo, ma occorre tenere presente che le conclusioni che si traggono dipendono dall'osservatore. Un esempio estremo è la caduta della navicella verso l'orizzonte di un buco nero. Dal punto di vista del passeggero la variazione della coordinata radiale è accelerata, e si giunge all'orizzonte in un tempo finito. Dal punto di vista di un osservatore in quiete che osserva la caduta da lontano la coordinata radiale decelera, e la navicella non giunge mai all'orizzonte.
LEGENDA FIGURA: All'interno di una navicella in caduta libera (a sinistra) non si sperimenta alcun effetto della gravità. Ciò non accade se la navicella è mantenuta in quiete (ad esempio con dei razzi). Solo nel secondo caso la navicella non si muove lungo una traiettoria geodetica, e quindi è accelerata.
Maggiori approfondimenti al Percorso Divulgativo Relatività Generale
Giancarlo Cella, fisico
ultimo aggiornamento aprile 2019

