Si può identificare generalmente nello spazio, sia vuoto che pieno (ció con o senza atomi), una struttura fondamentale? (Matteo Lulli)

La struttura dello spazio-tempo è un concetto fondamentale della fisica, che si è evoluto nel tempo con il progredire delle conoscenze scientifiche. Nella fisica classica era prevalsa la visione sviluppata da Isaac Newton alla fine del Seicento: lo spazio e il tempo sono grandezze "assolute", indipendenti dalla natura e dal moto della materia che contengono. Secondo Newton, lo spazio costitusce una specie di arena immutabile in cui avvengono i fenomeni fisici. Questa visione, che rimane accettabile ancora oggi se si considerano fenomeni in cui i corpi si muovono a velocità molto più piccole di quella della luce, fu scardinata da Albert Einstein nel 1905 con la teoria della relatività ristretta. In questa interpretazione, la struttura dello spazio-tempo dipende dall'osservatore: in particolare, la distanza spaziale o temporale tra due eventi risulta diversa a seconda che l'osservatore che la misura sia fermo oppure in movimento rispetto agli oggetti osservati. Questo effetto è molto piccolo (al limite trascurabile) per i fenomeni fisici della vita quotidiana, ma diventa molto importante per quegli oggetti che (come la particelle elementari) si muovono a velocità molto vicine a quella della luce. Una seconda rivoluzione molto importante è avvenuta nel 1915, sempre ad opera di Albert Einstein, con la teoria della relatività generale. Secondo questa teoria la natura dello spazio-tempo è intimamente connessa con la quantità e la qualità della materia presente. In pratica, lo spazio-tempo si modifica e si curva a seconda del moto dei corpi che contiene. Questo effetto è reciproco (i corpi nei loro movimenti seguono la curvatura dello spazio e a sua volta lo spazio si modifica quando i corpi si muovono) e matematicamente viene descritto dalle famose "equazioni di Einstein", che possono essere tradotte in parole nella seguente uguaglianza: curvatura dello spazio = densità di massa/energia della materia. Un esempio concreto in cui questa relazione è stata osservata è la dinamica complessiva del nostro universo. Le equazioni con cui gli scienziati descrivono il moto di pianeti e galassie, oltre che dell'universo nel suo complesso, sono proprio quelle di Einstein. In conclusione, nella visione relativistica moderna lo spazio-tempo non ha una natura fondamentale, mentre ce l'aveva nella visione classica newtoniana.

Francesca Rosati - Fisico