Antigravità

Illustrazione di copertina della rivista Electrical Experimenter (maggio 1916) che presenta un misterioso "raggio antigravità" in grado di sollevare una nave.

L'antigravità è la capacità di liberare un corpo dall'influenza della forza di gravità. In tal senso non ci si riferisce a sistemi che contrastano la forza di gravità con una forza uguale e contraria da essi stessi prodotta, come ad esempio con l'elicottero, bensì a situazioni in cui l'influenza della gravità venga annullata dall'effetto di altre forze con azione a distanza, da effetti dovuti ad accelerazione centripeta o, nel campo della fantascienza, da qualche tipo di tecnologia.

Nella legge di Newton sulla gravitazione universale, la gravità era una forza esterna trasmessa da mezzi sconosciuti; questa teoria venne superata nel XIX secolo dalla relatività generale di Einstein in cui la gravità non è più vista come una forza ma è il risultato della geometria dello spaziotempo. Sotto la relatività generale, l'antigravità è impossibile eccetto che in circostanze forzate. I fisici quantistici hanno postulato l'esistenza di gravitoni, particelle elementari senza massa che trasmetterebbero la forza gravitazionale, ma la possibilità di creare o distruggere questi non è chiara.

Quello dell'antigravità è un tema ricorrente nell'ambito della fantascienza e molti autori hanno utilizzato questo concetto in particolare nel descrivere veicoli o ambienti che potessero in sostanza spostarsi o galleggiare liberamente nell'aria.

Nonostante siano stati intrapresi studi e ricerche in questo senso, attualmente non è noto alcun sistema o teoria che possa bloccare o annullare l'effetto della gravità.

Indice

Teoria

La gravità è una delle forze fondamentali della fisica, per vincere la quale occorre l'azione di un'opportuna forza agente nella medesima direzione, avente uguale intensità e verso opposto. Alla gravità può essere opposta una forza isotropa e perpendicolare alla velocità della massa, nell'ambito della stessa meccanica newtoniana quale la forza centrifuga generata dal moto circolare uniforme di un grave intorno alla massa che si intende spostare; se il grave rotante è dotato di carica elettrica ed è presente un campo magnetico uniforme, si somma una forza di Lorentz, anch'essa perpendicolare alla velocità e allo spostamento. Altri approcci tentano di ridurre l'effetto della gravità, ad esempio con l'utilizzo di un forte campo magnetico, secondo la relatività in grado di deformare lo spazio-tempo nell'intorno del corpo che si intende sollevare. Oppure ricorrendo alla fisica del plasma, avente leggi completamente diverse dalla fisica classica: intorno al corpo si distribuisce un materiale radioattivo come bario o tallio in grado di creare ioni nel mezzo circostante, in modo da rallentare l'azione della forza di gravità: secondo la teoria della relatività sono impossibili le forze simultanee agenti a distanza usate nella fisica di Newton e tra due fenomeni fisici esiste sempre un prima e un dopo, seppure separati da una quantità di tempo infinitesimale; inoltre, se l'informazione è trasmessa da particelle materiali che, per giungere dal mittente al punto destinatario, impiegano comunque una velocità e tempo finiti, essendo finita la velocità massima raggiungibile da un punto materiale (quella della luce nello spazio vuoto): appunto secondo la teoria dei gravitoni, particelle puntiformi prive di massa, l'informazione/azione della forza di gravità si propagano a una velocità finita nel mezzo. Secondo Einstein, la velocità della luce è la massima raggiungibile anche da un segnale ondulatorio, oltreché da un punto materiale, per cui la forza di gravità impiega un tempo finito per azione, anche se a propagarla è un'onda e non la particella dei gravitoni. Secondo un certo approccio all'antigravità, questa velocità diventa via via minore se tra l'aria e il corpo in movimento si crea uno strato di ioni allo stato di plasma, inesistente o molto raro nel mondo naturale, fino a bloccare l'azione della gravità, senza opporvi una forza uguale ed opposta.
In secondo luogo, la forza di Lorentz citata prima è utilizzata in altro modo con la presenza di materiale conduttore (come bario e tallio, rispetto all'aria che ha una scarsa permeabilità elettrica e magnetica, mentre la ionizzazione si ottiene con la corrente prodotta al contatto con questi da due elettrodi e da un campo magnetico.

Il termine antigravità è anche talvolta usato per descrivere una forza gravitazionale repulsiva invece che attrattiva come nel caso della gravità vera e propria. La sua esistenza, basata su alcune soluzioni della relatività generale di Einstein, potrebbe derivare da alcune situazioni estremamente speculative, che implicano l'uso di concetti esotici quale l'energia negativa, da non confondere con l'antimateria.

Einstein formulò l'ipotesi di un universo piatto, in alternativa alle due altre soluzioni accettate ai suoi tempi, e cioè quella di un universo aperto, in cui tenderebbe ad espandersi all'infinito e quella di universo chiuso, nella quale collasserebbe nuovamente a causa del sopravvento della forza di gravità.

Dovendo giustificare la sua teoria di un universo stabile e statico, Einstein introdusse un termine alle sue equazioni chiamato "termine cosmologico" o costante cosmologica (anche se non tutti i fisici concordano che si possa trattare di una costante), in grado di produrre una forza repulsiva estesa a tutto lo spazio, che si può definire come una sorta di antigravità, avente il compito primario di stabilizzare l'universo.

Anche più recentemente, intorno alla fine degli anni settanta, il dilemma della "costante cosmologica" ritornò in auge quando gli astronomi si accorsero, durante i loro calcoli della velocità di espansione dell'universo, che esisteva una discordanza tra l'età dell'universo e l'età di alcuni oggetti al suo interno, che sembrerebbero addirittura più antichi dell'universo stesso.

Ancora alla fine degli anni novanta gli esperti si sono domandati se le cause di questo contrasto cronologico potessero dipendere da una imprecisione dei modelli cosmologici o di quelli riguardanti l'evoluzione delle stelle.

In risposta a questi dilemmi, gli scienziati attualmente hanno accantonato l'ipotesi di un universo piatto, propendendo invece per quella di un universo aperto, e hanno assegnato alla costante cosmologica il ruolo di "controllore" del destino dell'universo, in funzione del valore che assume.

Nella cultura di massa

Illustrazione da L'altro mondo o Gli stati e gli imperi della luna (Histoire comique contenant les États et Empires de la Lune, 1657) di Savinien Cyrano de Bergerac, in cui l'autore descrive il proprio viaggio immaginario verso la Luna.

• Un primo tentativo di immaginare una sostanza in grado di vincere la gravità si deve a Savinien Cyrano de Bergerac, che ne L'altro mondo o Gli stati e gli imperi della luna (Histoire comique contenant les États et Empires de la Lune, 1657) effettua un primo tentativo di raggiungere la Luna utilizzando una cintura fatta di ampolle piene di rugiada la quale, evaporando attratta dal sole, lo solleva in cielo.

• Nel romanzo Across the Zodiac (1880) di Percy Greg, il protagonista raggiunge il pianeta rosso su un'astronave ad antigravità, compiendo uno dei primi viaggi immaginari su Marte statunitensi.

• Lo scrittore italiano Ulisse Grifoni, nel romanzo del 1887 Dalla Terra alle stelle. Viaggio meraviglioso di due italiani ed un francese, immagina la scoperta casuale di una vernice in grado di sconfiggere la gravità, grazie alla quale costruisce una nave spaziale in grado di giungere fino al pianeta Marte, dove incontrano i suoi abitanti.

• Un'analoga sostanza, la cavorite, viene immaginata dallo scrittore britannico H. G. Wells nel suo romanzo I primi uomini sulla Luna (1901), sostanza che, inventata dal prof. Cavor di cui prende il nome, permette a quest'ultimo di giungere sulla Luna, assieme al suo compagno di avventure, scoprendo che il satellite della Terra, contro ogni aspettativa, è abitato.

Bibliografia

• Rees Martin, Prima dell'inizio, Milano, Raffaello Cortina, 1998.