Parliamo di Scienza
da Galileo ai nosti giorni
di Michele Rocco

Quello che abbiamo sempre visto è una Terra piatta e un disco luminoso che si muove nel cielo. Occorre un "atto di fede" per pensare che la Terra sia sferica. Individualmente è difficile trovare elementi con cui l'uomo comune possa arrivare ad un convincimento proprio. Ci affidiamo a quello che troviamo scritto sui libri.
Non vorrei essere frainteso. La terra è sferica, gira intorno al Sole ed a 150 milioni di km da esso. Ma sono cose che l' uomo comune, individualmente, non ne può avere cognizione. Nemmeno del fatto che la Terra gira su se stessa e che, solo per questo movimento, viaggiamo ad oltre un migliaio di km/h. Quindi nel nostro, diciamo, subconscio, e non solo, non è facile pervenire (con esperienza individuale) a certe convinzioni sicure. È facile quindi che alcune "credibili" (ma erronee) affermazioni, che ci riportano all'esperienza dell'uomo primitivo, possano fare ancora colpo.

Teoria Eliocentrica o Copernicana. Diamo per certo che il Sole è al centro del sistema solare e che la Terra vi giri intorno. Una teoria, formulata da Copernico e che Galileo Galilei ha condiviso in pieno, al di la della vicenda dell'inquisizione.
Faccio una premessa. Non ho mai letto una biografia del grande scienziato Galileo "padre" della fisica moderna e del Metodo Scientifico sperimentale. Vado un pò a ricordo di quello che ho letto sui libri di scuola e, pertanto non posso assicurare che questa mia narrazione corrisponda a ciò che si sia veramente verificato. Ma il mio intento è di esprimere un concetto per quanto riguarda la Scienza e la sua evoluzione.
Galileo, oltre ad essere un matematico era anche un astronomo, col suo cannocchiale scrutava i cieli alla ricerca dei corpi celesti e dei loro movimenti. Certamente il suo cannocchiale non gli consentiva di andare molto oltre il Sistema Solare. E tranne l'addensamento di stelle della Via Lattea, gli altri punti luminosi nel cielo, erano semplicemente stelle.
Non credo che avesse capito fin da subito la natura della luce proveniente dai corpi celesti. Sicuramente, come facciamo noi oggi, quando osserviamo i fuochi d'artificio provenienti da una località distante, ci accorgiamo che ai bagliori, non segue subito lo scoppio, che ci arriva in modo ritardato. Al pari di quando vediamo il lampo e poi sentiamo il suono. Se ne può dedurre, come lo si poteva fare anche in passato, che il suono ha una sua velocità di propagazione, a differenza della luce che è istantanea. La semplice osservazione, non ci permette di pensare diversamente.
Torniamo a Galileo, nelle sue osservazioni, l'astronomo, mise una certa attenzione su una delle Lune di Giove. Era un osservatore, era un matematico e ne calcolò il periodo di rivoluzione intorno al pianeta più grande del sistema solare. Fece più volte queste osservazioni, fidando sul calcolo matematico e aspettando che la luna di Giove, comparisse dopo aver girato intorno al pianeta, dalla parte non visibile.
Ebbene rimase sorpreso dal fatto che la luna (di Giove), impiegava qualche minuto a comparire, quando i suoi calcoli la davano già visibile.
Cosa pensare? E da qui l'ipotesi. Se il suono ha una velocità di trasmissione è possibile che anche la luce ne abbia una. Velocità della Luce.
Provò a fare una serrie di esperimenti con specchi riflettenti che si scambiavano la luce l'un l'altro,ma non riuscì mai a misurare questa velocita. Ma è valsa l'intuizione.
Oggi noi sappiamo per certo che la luce viaggia ad una certa velocità, che è così elevata che Galileo, con gli strumenti dell'epoca non l'avrebbe mai potuta misurare.
La luce, infatti, ha una velocità di quasi 300.000 chilometri al secondo, qualcosa di impressionante. Se potesse girare intorno alla terra (la cui circonferenza è di circa 40.000 km), la vedremmo passare sulla nostra testa per ben sette volte in un solo secondo.
Per questa ragione la luce impiega anche poco più di un secondo per giungere dalla nostra Luna alla Terra (distanza circa 400.000 km).
Sempre la luce impiega circa 8 minuti dal Sole per raggiungere la Terra (distanza circa 150 milioni di km). Questo significa che quando il sole è tramontato, noi continuiamo a vederlo basso sull'orizzonte, ancora per otto minuti, prima che scompaia.
Sappiamo anche che la luce, dalla stella più vicina a noi (dopo il sole) dal nome di Alpha o Proxima Centauri (la denominazione dovrebbe farci capire dstanza e collocazione), ha una distanza così elevata che non è più possibile parlare di chiometri al secondo. Infatti è stata introdotta una nuova unità di misura, l'Anno Luce, che è la distanza che la luce percorre in un anno. Ebbene la stella più vicina a noi (dopo il Sole) dista ben dista 4 anni luce.
Se viaggiassimo con una navicella alla velocità della luce, impiegheremmo 4 anni a raggiungere questa stella. Ed è la più vicina! In verità con la velocità delle navicelle attuali, solo per raggiungere la Luna impiegheremmo giorni. Una navicella, dopo le famose missioni Apollo, è partita proprio in questi giorni (aprile 2026). Questa stessa navicella impegherebbe 100.00 anni per raggiungere la stella più vicina.
Ricordo in proposito quello che diceva il grande divulgatore televisivo Piero Angela: non ci possiamo arrivare fisicamente, ma se mandiamo un messaggio (che viaggia alla velocità della luce) del tipo "ci siete" e chi sta in un pianeta (immaginario) orbitante intorno a questa stella lo riceve, potrebbe risponderci, e dire "cosa hai detto?". Questa risposta arriverebbe fra otto anni, ma sarebbe comunque una risposta.
Fatto sta che da quando il nostro Guglielmo Marconi, ideò la prima Radio e mandiamo segnali nello spazio, ad oggi non abbiamo avuto alcuna risposta che ci possa far persare alla presenza di una civiltà che abbia, almeno le nostre caratteristiche. E' vero che sono pochi gli anni da cui facciamo trasmissioni radio, ma la speranza è che quelli che stanno nello spazio, su un altro pianeta, molto più evoluti, potrebbero aver trasmesso questi messaggi già da migliaia di anni fa. Si tratta solo di attendere...
Galileo, come detto, al tempo non disponeva di stumenti per queste misurazioni, ma gli bastò l'intuito per capire che anche la luce aveva una sua velocità.
Fin qui abbiamo parlato della cosidetta Fisica classica in cui valgono le osservazioni di Galileo e le Leggi di Newton sulla Gravitazione Universale.
Ma è proprio lo studio della luce, che nel tempo, porterà a "rivoluzionare" questi concetti di fisica classica (sempre comunque validi nell'ambito delle comuni osservazioni).
Naturalmente in queste nuove scoperte vi sono diversi artefici sia nel campo della fisica che dell'astronomia. Un fisico austriaco scoprì una caratteristica della luce in movimento, che porta il suo nome Effetto Doppler. Questo effetto tiene conto proprio del ritardo o dell'anticipo con cui arriva la luce (proprio perchè dotata di una sua propria velocità).
Torniamo per un momento al suono e alla sua velocità. Quando una sorgente sonora emette un suono, lo emette con una precisa frequenza. Se, però, la sorgente che emette il suono, è in movimento, questo suono arriva distorto, come se cambiasse frequenza. Ed in verità la cambia, ma a motivo del movimento.
Quando un aereo si stà avvicinando a noi, percepiamo un suono più acuto (frequenza maggiore, stridente), che diventa sempre più grave (frequenza minore, cupo) man mano che si allontana da noi. Avviene anche per il suono della sirena dell'ambulanza, o per il fischio di un treno.
Questo effetto (Doppler) aviene anche per la luce, quando ad emetterla è un corpo in movimento. Questo effetto come è noto, viene sfruttato nelle indagini mediche, ma ha anche un'importante applicazione in Fisica (da dove è nato) ed in Astronmia.
Orbene, il fenomeno è quello che abbiamo osservato per il suono. Se un corpo in movimento emette luce, questa ci arriva con una frequenza diversa da quella di emissione, a seconda che il corpo si stia avvicinando o allontanando da noi. In particolare, se il corpo si stà avvicinando, la luce ci arriva con una frequenza minore. Posto che la sorgente generi una luce gialle, questa luce, a noi, arriverà con una frequenza più bassa, e ci apparirà deviata verso il rosso.
Se il corpo che emette la luce si allontana da noi, questa, la luce, ci arriva con una frequenza maggiore, con tendenza verso il viola. Si tenga presente lo spettro elettomagnetico.
Cosa significa questo? Noi sappiamo che gli elementi chimici che costituiscono la materia dell'Universo, sono gli stessi che troviamo sulla Terra. Se uno di questi elementi, tipo l'Idrogeno, bruciato ci dà una luce gialla, ci apettiamo che da una stella dell'universo la luce ci arrivi di questo colore.
In verità, osservando il cielo con i moderni radiotelescopi, questa luce ci arriva con una frequenza più bassa, spostata verso il rosso. Ora per quando detto prima, dobbiamo supporre che il corpo (stella) da cui proviene la luce, si stia allontanando da noi.
Questo fenomeno è alla base della Teoria dell'Universo in Espansione e della Teoria del Big Bang.
Ma gli studi sulla Luce non finiscono qui, perchè un certo signore, Einstein, con il solo uso della matematica, formula un'idea affascinante, la Teoria della Relatività.
Quello che più mi ha incuriosito di questa teoria, portata da trasmissioni divulgative, un pò alla portata di tutti, è il famoso Paradosso dei Gemelli. Einstein dice che viaggiando a velicità prossima a qulla della luce il tempo si dilata. E' proprio in base a questa teoria che la Scienza ha dovuto rivedere un pò alcune affermazioni della fisica tradizionale.
Poniamo i due gemelli, uno resta ad una consolle sulla Terra, a monitorare il viaggio dell'altro gemello che, intanto viaggia nello spozio, su una navicella, a velocità prossima a quella della luce.
Ebbene quando il gemello che sta sulla navicella si mette in comunicazione con il gemella che sta sulla Terra, sente la voce di questo gemello mollto affrettata, come quelle vocine che si ottengono mandando in accelerazione un audio (o un video sonoro). Viceversa, il gemello che sta sulla Terra sente l'altro con una voce molto grave.
Al ritorno dallo spazio, il gemello viaggiatore, è rimasto di apetto giovanile, come se non avesse per lui il tempo non fosse passato. Per lui, viaggiando alla velocità della luce, sono passati solo pochi minuti. Ma trova il gemello, lasciato sulla Terra, fortemente invecchiato, come se per lui fossero passati decine di anni.
Naturalmente è un esempio che non può avere corrispondenza nella realtà, ma serve a far capire come la luce con la sua velocità cambia l'idea che ci siamo fatto dei fenomeni che avvengono nell'Universo.