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Ma se le forze inerziali compaiono soltanto quando la descrizione del moto avviene in sistemi di riferimento non inerziali, cioè che si muovono rispetto alle stelle fisse di moto vario (cioè non rettilineo e uniforme), viene da pensare che la loro esistenza sia legata ad un’azione ‘non nota’ delle stelle fisse. D’altra parte, il principio d’inerzia è un principio fisico, cioè un’asserzione non dimostrabile, la cui verità è garantita soltanto dal fatto che nessuna esperienza finora l’ha smentita. In altri termini, esso dice che le cose stanno ‘così e così’, cioè stabilisce un ‘dato’, ma non spiega perché stanno ‘così e così’: spiegarlo significherebbe correlare quel ‘dato’ con altri in modo che sia derivabile da un altro dato ‘finale’, vale a dire significherebbe detronizzare se stesso da ‘principio’, assegnando tale titolo onorifico ad un’altra asserzione da cui discenderebbe. Come spiegare il principio d’inerzia e l’esistenza delle forze inerziali? Cos’è che fa muovere di moto rettilineo uniforme un corpo inerte? In altri termini, cosa determina questa strana proprietà della materia che chiamiamo ‘inerzia’? Una possibile spiegazione, che ricorda curiosamente l’astrologia, fu proposta dal grande fisico e filosofo Ernst Mach (1838-1916), che ipotizzò un’azione globale, a noi non nota, delle stelle fisse sui corpi, in grado di determinarne lo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme sancito dal principio d’inerzia. Dunque, lo spazio agirebbe sui corpi condizionandone il movimento, quasi come un contenitore in grado di guidare gli oggetti in esso contenuti, secondo invisibili solchi, e le stelle fisse (che sono anch’esse corpi) agirebbero sullo spazio creando tali sue caratteristiche, dette ‘metriche’.
Per comprendere questa asserzione, apparentemente ‘circolare’, conviene spiegare il concetto di ‘campo’ in fisica.
Una carica elettrica modifica lo stato fisico dello spazio, in maniera tale che, se in un punto si dispone un’altra carica elettrica, questa subisce l’azione di una forza, detta elettrica. Lo spazio, quindi, ha alterato il suo stato fisico, presentando nuove proprietà (elettriche) in ogni suo punto ed è diventato un ‘campo elettrico’, cioè uno spazio in ogni punto del quale tale alterazione è rilevabile per mezzo (e soltanto) di altre cariche elettriche. E come una carica elettrica modifica lo stato fisico dello spazio circostante e tale modificazione produce essa stessa un’azione su altre cariche elettriche disposte nello spazio, così un magnete crea nello spazio circostante un ‘campo magnetico’, rilevabile tramite (e soltanto) altri magneti, e una massa (secondo la fisica classica) crea nello spazio circostante un ‘campo gravitazionale’, rilevabile tramite (e soltanto) altre masse. Ma le masse dei corpi producono nello spazio un’altra modificazione, che si manifesta attraverso quelle proprietà che denominiamo ‘geometriche’: creano un ‘campo metrico’, concetto analogo a quelli di ‘campo elettrico’, campo magnetico’ e campo gravitazionale’.
Questa reciprocità d’azione, dello spazio sui corpi e dei corpi sullo spazio, congeniale all’idea di simmetria nella natura tanto cara ad Albert Einstein(1879-1955), fu delineata per la prima volta dal grande matematico, fisico e filosofo Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866), come riconoscerà Einstein[1] stesso e com’è esplicitamente testimoniato da queste parole del matematico Hermann Weyl ( 1885-1955): “Riemann rifiuta l’opinione prevalsa fino al suo tempo, cioè che la struttura metrica dello spazio è fissa e intrinsecamente indipendente dai fenomeni fisici a cui servirebbe di sfondo, e che il contenuto reale prende possesso di questo spazio come il locatario di un appartamento d’affitto. Egli asserisce, al contrario, che lo spazio in se stesso non è che un molteplice tridimensionale privo di ogni forma; esso acquista però una forma definita grazie all’intervento di un contenuto materiale che lo riempie, e determina la sua struttura metrica.”[2] Lo spazio, per Riemann, è di per sé è ‘amorfo’ e viene in qualche modo modellato, nelle sue proprietà geometriche, dai corpi in esso contenuti: sono questi che determinano la sua ‘metrica’, vale a dire qual è la geometria (euclidea o non-euclidea) che esso manifesta. Più tardi, il grande matematico e filosofo francese Henry Poincaré (1854-1912) concorderà con Riemann, affermando che “la relatività dello spazio va intesa in senso molto ampio; lo spazio è in realtà amorfo e solo le cose che sono al suo interno gli danno una forma”[3]. Insomma, se le stelle fisse fossero distribuite diversamente, lo spazio avrebbe un’altra ‘metrica’, cioè proprietà geometriche diverse da quelle attuali, con la conseguenza che la forma dei corpi in esso contenuti sarebbe diversa e anche l’inerzia dei corpi seguirebbe una legge diversa.
(Fine)
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[1] A. Einstein – Spazio, etere e campo.
[2] H. Weyl – Spazio, tempo e materia.
[3] H. Poincaré – La relatività dello spazio.