Luglio-Agosto 2001
La forza di gravità: riflessioni di Newton
(Rosa M. Mistretta)

Isaac Newton: genio inglese, vissuto nel periodo classico della scienza moderna (1642-1727), definito da J. Lagrange (1736-1813) "...il più fortunato dei mortali", riconosciuto da A. Einstein nella sua autobiografia scientifica "...un uomo d'altissimo intelletto e potere creativo".

1642: nell'anno della morte di Galileo Galilei nasce Isaac Newton. Vissuto nel podere agricolo dei genitori, dimostrando scarsissime doti di contadino, nel 1661 viene iscritto all'Università di Cambridge per intraprendere gli studi legislativi. Ma le letture di Copernico, Keplero, Galileo e Cartesio lo appassionano assai di più. Durante la peste, dilagata nel 1665, ritorna nella casa in campagna, dove potrà riflettere in solitudine.

Isaac Newton
È in questo periodo che inventa il procedimento matematico del calcolo differenziale e che si cimenta con esperimenti inerenti la scomposizione della luce bianca nei colori dell'arcobaleno. Ma non solo ...

Newton giunge a descrivere il comportamento dinamico degli oggetti materiali, fornendo la relazione esistente fra una forza "F", agente su un corpo di massa "m", e l'accelerazione "a", acquisita dal corpo stesso come conseguenza dell'applicazione di tale forza. Si tratta dell'equazione fondamentale della Meccanica, "F = m a", pubblicata successivamente, nel 1687, nei famosi "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica".

Si narra che in una sera di plenilunio, il grande scienziato, seduto sotto un melo, vedendo cadere una mela, abbia iniziato a riflettere sulla natura della forza gravitazionale.

Perché tutti gli oggetti cadevano verso il basso? Probabilmente ciò era possibile, pensò Newton, perché una forza (a quel tempo sconosciuta) agiva sulla mela, accelerandola verso il suolo. E questo si verificava, qualunque fosse l'altezza dell'albero da cui cadeva la mela!

I Principia di Newton
Ed ecco, allora, la brillante intuizione dello scienziato: se questa forza raggiungeva la sommità degli alberi più alti, poteva andare anche oltre e, perché no, coprire la distanza Terra-Luna! In altre parole: la mela e la Luna non dovevano essere poi così diverse ... La stessa forza, che accelerava gli oggetti sulla Terra, facendoli cadere al suolo, doveva agire sulla Luna: ma allora, perché la Luna non cadeva sulla Terra?

Newton risolse l'enigma immaginando di sparare con un cannone, posto su un'alta montagna , dei proiettili con velocità iniziali via via maggiori. Galileo aveva già dimostrato che, in conseguenza di ciò, i proiettili sarebbero caduti al suolo sempre più lontani dal cannone. Nell'esperimento immaginario di Newton, nulla impediva di pensare che, ad un certo punto, con un opportuno valore della velocità iniziale, il proiettile sarebbe riuscito a cadere tanto lontano da ... compiere un giro completo intorno alla Terra, senza mai toccare il suolo! In altre parole, il proiettile avrebbe cominciato a orbitare intorno alla Terra.

La conclusione di Newton era la seguente: così come il proiettile poteva arrivare a compiere un giro completo attorno alla Terra, "cadendo" continuamente verso il suolo, senza mai toccarlo, la Luna "cadeva" verso la Terra, perchè soggetta alla medesima forza che agiva sul proiettile, descrivendo un'orbita ellittica attorno a essa.

Gli oggetti terrestri e quelli celesti erano soggetti alla stessa legge della Natura.

Lo scienziato formulò in termini matematici l'espressione della forza di gravità (dal latino "gravitas", che significa "pesantezza") che imponeva ai corpi sulla Terra di cadere al suolo, e alla Terra stessa e agli altri pianeti di "cadere" verso il Sole, compiendo attorno ad esso delle orbite più o meno ellittiche: gli oggetti si attraggono in misura direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato delle loro distanze.

Non solo una buona idea ... (gif - 293 kb)
Ogni corpo esercita una forza di attrazione nei confronti di un altro. Nel caso della Luna, questa è attratta dalla Terra ma, a sua volta, esercita un'attrazione su quest'ultima, che si manifesta con il fenomeno delle maree.

Ma volgiamo lo sguardo alla vita quotidiana ... Ogni giorno milioni di persone applicano costantemente e inconsciamente lo stesso principio. In che modo? Si esegua un piccolo esperimento esemplificativo: ci si alzi in piedi con le gambe unite e si cominci a camminare, mettendo via via un piede dinanzi all'altro. Camminare è del tutto spontaneo. Ma, se ci soffermiamo un istante, ci accorgiamo che, ogni volta, avviene un piccolo sbilanciamento in avanti: se non ponessimo in tempo il piede in avanti, cadremmo per terra, analogamente ai pianeti che tendono a cadere verso Sole, senza però raggiungerlo mai.

La legge universale della gravitazione scoperta dal grande scienziato unisce, dunque, cielo e Terra, applicandosi in qualsiasi contesto del vivere quotidiano. L'impatto della sua scoperta nel mondo scientifico fu senza precedenti.

Prima di morire, disse: "Io mi vedo come un bambino che, giocando sulla spiaggia, ha trovato qualche bella conchiglia e dei bei sassolini, mentre il mare infinito della verità giaceva inesplorato davanti a me".

La ricerca della verità era soltanto agli inizi.





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