DOI 10.1393/gdf/i2015-10217-8

GIORNALE DI FISICA VOL. LVI, N. 1 Gennaio-Marzo 2015

Sul concetto di etere in elettromagnetismo e relativita

Giuseppe Vatinno (∗)

Via Alberto Litta Modignani, 32 00144 Roma

Riassunto. L’articolo vuole ripercorrere criticamente una storia del concetto dietere, dalla filosofia degli antichi greci ai giorni nostri. In esso mi soffermo parti-colarmente sull’ “etere luminifero” in relazione all’elettromagnetismo di Maxwelle alla teoria della Relativita, sia Speciale che Generale di Albert Einstein passan-do per la concezione dell’etere in Lorentz e Poincare. Sono presenti anche alcuneconsiderazioni di tipo filosofico su una possibile “necessita” culturale del concettodi etere al di la di una sua effettiva rilevanza fisica.

Abstract. The article revisits critically the history of the concept of aether fromthe philosophy of the Ancient Greeks up to the present days. In this process Ishall linger particularly on the “luminiferous aether” in relation to the electro-magnetism of Maxwell and to the theory of the Relativity, both Special andGeneral, of Albert Einstein, going through the concept of aether by Lorentz andPoincare. Some considerations of philosophical nature on the possible “culturalnecessity” of the aether concept are present also beyond its effective physicalimportance.

1. Introduzione

Il concetto di etere (dal greco α,ıϑηρ), nasce dalle speculazioni dei filosofi dell’an-

tica Grecia dove era ritenuto la “quintessenza” dopo i quattro elementi noti indicatioriginariamente da Empedocle: terra, acqua, aria e fuoco; elemento imponderabile,era considerato il costituente delle sfere e dei corpi celesti. I primi riferimenti all’eterepossono essere rintracciati nel filosofo Ferecide di Siro (VI secolo a.C.), autore di unaTeogonia (Le sette caverne o Eπταμυχoς) e nell’ insegnamento della scuola pitagorica(a partire sempre dal VI secolo a. C.), anche se il concetto viene espresso chiaramentea partire dal Timeo di Platone (T

,ıμαıoς) del IV secolo a. C.; in Aristotele (sempre

IV secolo a. C.) sara chiamato τ o πρωτoν σωμα, cioe “sostanza prima” e nella suafilosofia trovera poi piena cittadinanza grazie all’opera La Fisica (Φυσικη). In Plo-tino (III secolo d. C.) il concetto di etere assumera il ruolo di “sostanza mistica”mediatrice tra anima e corpo. Nel Medio Evo continua l’influenza di Aristotele men-tre nel Rinascimento (XIV–XVI secolo d. C.) il suo ruolo cambia ancora e divienequello di intermediario tra Dio e la Natura mentre con l’avvento della fisica comescienza sperimentale (XVII secolo d. C.) il ruolo dell’etere perde il suo connotatomistico che lo aveva caratterizzato in Plotino e nel neoplatonismo rinascimentale perridivenire un costituente basilare della fisica, inteso come supporto immateriale che

(∗) E-mail: vatinno g@camera.it

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Fig. 1. – Un’onda elettromagnetica piana polarizzata (commons.wikimedia.org/wiki/File:Ondeelectromagnetique.svg).

pervade ogni cosa. Cartesio ne faceva derivare la necessita dal solo fatto che esistonocorpi distanti. In questa accezione prima Newton (1) con il suo “spazio assoluto” epoi i fisici-matematici studiosi di onde come d’Alembert considereranno l’etere comeuna presenza reale che permette, ad esempio, di propagare le vibrazioni. In fisica sonoesistiti altri “eteri”creati ad hoc per spiegare particolari fenomeni: ad esempio quelloelettrico, quello magnetico, quello calorico che confluirono, nel XIX secolo, in un’unicaconcezione di etere che li conteneva tutti ([1], p. 133). In questo lavoro ci occupere-mo di “etere luminifero” (2) per la sua stretta implicazione con l’elettromagnetismo(fig. 1) e la relativita speciale.

2. L’etere luminifero

La luce e uno degli elementi piu noti della realta fisica ma nonostante questo lasua origine e stata per lungo tempo misteriosa. La disputa sulla natura della luce (3)si accese tra Newton fautore dell’ipotesi corpuscolare e Huygens (entrambi nel XVIIsecolo), che invece riteneva la luce un fenomeno ondulatorio. Questa disputa compor-tava tutta una serie di conseguenze per spiegare il fenomeno stesso. Mentre la teoriacorpuscolare di Newton non aveva bisogno di alcun mezzo di propagazione, la teoriadi Huygens e dei suoi sostenitori aveva bisogno (si credeva) di un mezzo trasmissi-vo che permettesse alle vibrazioni luminose di propagarsi. Questo mezzo trasmissivodoveva essere —pensavano i filosofi naturali a partire dal XVII secolo— un elementoimponderabile dotato pero di estrema elasticita (le onde luminose sono trasversali) epervasivita. Poiche alcuni fenomeni fisici osservati (come la rifrazione e la diffrazione)erano meglio spiegati con l’ipotesi ondulatoria invece di quella corpuscolare si ritenne

(1) Newton parla di etere non solo in senso di spazio assoluto ma lo utilizza come differenze dipressione per tentare di spiegare la gravita.

(2) Maxwell alla voce “Etere” scritta per l’ Encyclopaedia Britannica parla di “funzioni siaaltamente metafisiche (. . . ) sia mondane svolte dagli eteri” [1], p. 123. L’etere luminifero si identifica

con quello di Huygens.(3) Tipici fenomeni luminosi sono la diffrazione, l’interferenza, la polarizzazione, la riflessione e

la rifrazione. In meccanica quantistica la natura duale della luce e ancora piu caratterizzata come sipuo osservare nell’effetto fotoelettrico e nell’esperimento a doppia fenditura.

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di dover supporre l’esistenza di questo mezzo trasmissivo, come l’aria per il suono ol’acqua per le onde di un fluido. Era strettamente necessaria questa ipotesi? In realta,dal punto di vista razionale e dell’economia della cause no. Infatti lo era solo in unavisione puramente meccanicistica (4) in cui la meccanica, appunto, aveva un ruoloassolutamente prominente nella spiegazione di tutti i fenomeni naturali. Si pensavache tutta la fisica potesse ridursi solo alla meccanica e questo, paradossalmente, pro-prio grazie ai successi della meccanica di Newton descritta nel Philosophiae NaturalisPrincipia Mathematica del 1687 (che invece propendeva, come visto, per una ipotesicorpuscolare (5)). Oltre a questa necessita del supporto di propagazione della lucec’era anche un altro fatto rilevante di natura piu sottile e propriamente matematica.Infatti le onde erano descritte dall’equazione differenziale alle derivate parziali dettadi d’Alembert (1746) che scrisse nel caso bidimensionale. Ebbene ci si era presto resiconto che questa equazione non e invariante per trasformazioni di Galilei e questo si-gnifica che l’equazione stessa, “scritta” da un osservatore in moto rettilineo uniformerispetto ad un altro (cioe in quello che e definito un sistema di riferimento inerziale)cambia forma e compaiono dei termini spuri; fisicamente la forma d’onda varia e que-sto e contrario al principio di relativita di Galilei. Da notare che mentre per le ondeacustiche e marine (e di altri tipi) la cosa si poteva risolvere praticamente scrivendol’equazione rispetto ad un riferimento supposto in quiete e cioe, ad esempio, l’aria el’acqua, per le onde elettromagnetiche la cosa non era cosı evidente perche tale mez-zo trasmissivo, appunto l’etere, non si mostrava. E fu allora che si iniziarono degliesperimenti per rivelarlo; tuttavia, tali esperimenti, furono tutti negativi e gettarononello sconforto i fisici dell’epoca in quanto questo poteva significare solo tre cose tutteforiere di profondi cambiamenti sulla visione della natura: 1) la meccanica di Newtonera “sbagliata”; 2) l’elettromagnetismo di Maxwell (fig. 2) era “sbagliato”; 3) la mec-canica di Newton e l’elettromagnetismo di Maxwell erano corretti ma il principio direlativita valeva solo per la meccanica e non per l’elettromagnetismo. La strada su cuici si mosse fu sostanzialmente la prima; la meccanica newtoniana non doveva esserecorretta in qualche punto che sembrava avere a che fare con il concetto di velocita.Fu su questa linea che si mossero dapprima Lorentz e Poincare e poi Einstein.

3. La particolarita dell’elettromagnetismo

Pur essendo i fenomeni elettrici e magnetici (che, ricordiamolo, erano consideraticome separati fino a Maxwell) noti fin dall’antichita essi non ricevettero tutte quel-le attenzioni che invece furono tributate alla meccanica e questo, presumibilmente,perche quest’ultima era ben piu presente nelle attivita umane rispetto ai fenomeni

(4) Lorentz tento, di fatto, di ridurre la meccanica all’elettromagnetismo visto che il tentativoinverso era fallito. In questo “programma” fu supportato da fisici come Abraham, Wien, Kaufmann,Bucherer in Germania e Langevin in Francia.

(5) Descritta nell’opera Optikis (1704).

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Fig. 2. – James Clerk Maxwell (immagine tratta. The Life of James Clerk Maxwell, McMillan andCo., London, 1892 - incisione di G. J. Stodart da una fotografia di Fergus of Greenock).

elettrici e magnetici. La prima opera che potremmo definire scientifica sull’argomen-to e il De Magnete di William Gilbert pubblicato nel 1600. Fu poi nel XIX secoloche si inizia uno studio sistematico della materia con i fondamentali lavori di Biot eSavart, Ampere, Coulomb, Ørsted, Faraday ed infine Maxwell. Quest’ultimo pubblicaA Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (1865) e A Treatise on Electricityand Magnetism (1873) anche se le famose equazioni furono scritte dal 1856 al 1864.Dunque Maxwell giunge a un sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali elineari che descrive il comportamento dei campi elettrici e magnetici nello spazio e neltempo. Le equazioni erano una mirabile sintesi dello stato dell’arte delle conoscenzedell’epoca sull’elettrostatica e sull’elettrodinamica e mostravano chiaramente che laluce poteva interpretarsi appunto come un’onda elettromagnetica propagantesi conuna velocita caratteristica che era una costante, la velocita c di circa 299.792 km/s.Le esperienze successive di Hertz confermarono la teoria dando luogo anche ad unavera rivoluzione tecnologica. Quindi dal punto di vista diciamo cosı “pratico” l’e-lettromagnetismo funzionava ma vi erano dei problemi di fondo che sembravano dinatura teorica e che non erano spiegati completamente. Infatti, tali equazioni, comedel resto tutte quelle sulle onde (anche meccaniche ed acustiche) non sono invariantiper trasformazioni di Galilei e questo implica che deve esistere un sistema di riferi-mento privilegiato in quiete, l’etere, rispetto alle quali esse sono valide e la velocita

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della luce e costante (6). Per rendere invariante un’equazione d’onda (e quindi anchequelle di Maxwell nella loro forma piu generale non omogenee (7)) occorreva intro-durre nuove trasformazioni di coordinate cosa che fece per primo Voigt ([1], p. 135).nel 1887 sempre pero nell’ambito di una teoria elastica dell’etere. Successivamentequeste trasformazioni (a meno di riscritture per un fattore di scala) sono divenuteuniversalmente note come “trasformazioni di Lorentz nel 1904” (8).

Dunque ci si mise alla ricerca dell’etere. Alcune osservazioni come quella dell’a-berrazione della luce stellare di Bradley (9) (1729) ed alcuni esperimenti (10) comequello di Fizeau ([2], p. 73). (1851) e la relativa teoria di Fresnel e soprattutto diMichelson-Morley (11) (1887), diedero risultati contrastanti sullo stato dinamico del-l’etere. Per spiegarli, infatti, si poteva pensare ad un trascinamento del suppostoetere da parte della Terra in moto, ma qui sorgeva un altro problema perche, adesempio, nel caso di Michelson-Morley l’etere doveva essere trascinato completamen-te mentre in quello dell’esperimento di Fizeau solo parzialmente e nell’osservazionedell’aberrazione doveva essere in quiete.

Una soluzione proposta per primo da Fitzgerald (1889) e poi da Lorentz (12)(1892) fu quella di adottare un etere in quiete in cui gli oggetti si contraessero nelladirezione del moto. Questo “salvava” (e direi “salva” tuttora dal punto di vistalogico) l’esistenza di un etere luminifero. Nei prossimi paragrafi ci occuperemo dei treapprocci alla relativita utilizzati da Einstein, Lorentz (fig. 3) e Poincare.

4. La Relativita Speciale (RS) di Einstein

Einstein si occupo fin da adolescente dell’etere e dell’elettromagnetismo. Infattia soli 16 anni, nel 1895, si chiese cosa avrebbe visto se avesse potuto “inseguire” unraggio di luce ([1], p. 147). Inoltre, sempre alla stessa eta, scrisse un manoscritto

(6) Nel caso acustico o di un fluido, ad esempio, il sistema di riferimento “privilegiato” e quelloin cui l’aria e l’acqua sono in quiete.

(7) La prima dimostrazione dell’ invarianza (o meglio covarianza) delle equazioni di Maxwell nonomogenee fu data da Poincare nel 1905 correggendo un precedente errore di Lorentz ([1], p. 145).

(8) In realta il primo che derivo quelle che saranno note (grazie a Poincare) come “trasformazionidi Lorentz” nella forma usuale fu Larmor nel 1900 nel saggio Aether and Matter ([1], p. 142).

(9) Bradley spiego il fenomeno con la teoria corpuscolare della luce ma Young (1804) la spiegoinvece con l’etere luminifero.

(10) Diamo per scontato che il lettore conosca gli esperimenti citati che del resto si trovano inqualsiasi testo di fisica.

(11) Un primo esperimento fu svolto dal solo Michelson gia nel 1881, ma fu criticato per l’ese-

cuzione sperimentale dallo stesso Lorentz e fu quindi ripetuto successivamente nel 1887 insieme a

Morley tenendo conto delle critiche mosse. L’esperimento fu poi ripetuto diverse volte fino al 1929

dando sempre un risultato negativo. Nel 1904 Morley e Miller lo ripeterono su una collina sempre

con risultati negativi. Questo serviva a mostrare che la densita dell’ipotetico etere non variava con laquota. Naturalmente, restando nell’ambito dell’esperimento di Michelson-Morley il risultato negativopoteva essere spiegato con il fatto che l’etere fosse trascinato totalmente dal moto della Terra, oppureche la Terra fosse immobile; tuttavia queste due spiegazioni sono in contrasto con l’esperienza.

(12) Solo nel 1894 Lorentz viene a conoscenza del precedente articolo di Fitzgerald grazie ad unarticolo di Lodge del 1893 ([1], p. 139).

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Fig. 3. – Einstein e Lorentz fotografati da Eherenfest a Leida, 1921 (Fonte: Museum Boerhaave,Leiden).

(mai pubblicato) che invio ad un parente dal titolo esemplificativo: L’indagine sullostato dell’etere in un campo magnetico (ivi) (13). Le conoscenze dell’epoca sulle onderispondevano che avrebbe visto un raggio di luce “fermo” e cioe i campi elettrico emagnetico “congelati” nel tempo, ma questo non era compatibile con quanto inve-ce si poteva dedurre dalle equazioni di Maxwell in cui la velocita della luce era unacostante. Tale domanda aveva a che fare naturalmente con il concetto di etere (edi sistema di riferimento assoluto) e la sua possibile rilevazione strumentale. Tut-tavia Einstein (14) nella genesi della RS non fu influenzato molto dal fatto che gli

(13) In questo lavoro Einstein comincia a studiare il problema che circa 10 anni dopo l’avrebbeportato alla RS e cioe gli effetti elettrodinamici di un corpo in movimento ([1], p. 147).

(14) Un interessante articolo filosofico di Einstein sull’etere e [3].

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esperimenti non riuscivano a rivelare l’ipotetico etere ma da considerazioni generalidi fisica: secondo lo scienziato tedesco, impregnato dalle idee di Mach, non potevaesistere un moto assoluto ma solo un moto (e quindi una velocita) relativa. Questaidea fu la base concettuale della RS. Einstein nel famoso articolo del 1905, Sull’e-lettrodinamica dei corpi in movimento, fa notare come ci siano delle asimmetrie noninerenti i fenomeni fisici nella descrizione dell’azione reciproca tra un conduttore edun magnete in moto. Per descrivere lo stesso fenomeno fisico e cioe la comparsa di unacorrente nel conduttore, si utilizzavano spiegazioni completamente diverse a secondasi considerasse in movimento il conduttore o il magnete. Einstein considera solo ilmoto relativo risolvendo l’asimmetria ([4], p. 20) legata alla presenza dell’ipoteticoetere e da questo fatto sviluppa la RS utilizzando le trasformazioni di Lorentz chevanno a sostituire quelle di Galilei. Utilizzando tali trasformazioni le equazioni diMaxwell sono invarianti come e invariante l’equazione di Newton (opportunamenteriscritta in formalismo quadridimensionale).

La RS si basa su due postulati: 1) il principio di relativita generalizzato e 2) lacostanza della velocita della luce nel vuoto.

La RS di Einstein e inizialmente “solo” una possibile spiegazione (tra le tante)dell’elettrodinamica dei corpi in movimento (15) e solo successivamente diviene unpunto di riferimento anche per una nuova meccanica (quella relativistica) che peronon include la gravitazione. Si noti come la RS spiega tutti i fenomeni noti e neproponga altri ma che essa e sperimentalmente indistinguibile dalla Teoria di Lorentzdell’elettrone e cioe della “relativita” lorentziana basata sul concetto di etere e dicontrazione di Lorentz-Fitzgerald.

5. La “relativita” di Lorentz

La teoria di Lorentz [5]. prende le mosse dallo studio di una particella moltopopolare alla fine del XIX secolo e cioe l’elettrone. Come detto, Lorentz modifica letrasformazioni di Voigt per rendere invariante l’equazione d’onda di Maxwell e conesse sostituisce quelle di Galilei. In pratica parlare di moto dell’elettrone equivale aparlare di elettrodinamica dei corpi in movimento qualora si usi l’accortezza di asse-gnare un sistema di riferimento solidale all’elettrone stesso. La teoria di Lorentz parteda un fenomeno base e cioe dal fatto che i regoli rigidi in moto si contraggono nelladirezione del moto (16) di un fattore caratteristico dipendente dal valore del rapportoal quadrato tra la velocita (rispetto all’etere) e la velocita della luce e questo perchedeve spiegare (al contrario della teoria della RS di Einstein) il risultato dell’espe-rimento di Michelson-Morley. Questa contrazione e l’assunzione principale della suateoria che in Einstein, invece, e solo una conseguenza del moto; quindi si tratta di una

(15) Tanto che l’ultima parte dell’articolo di Einstein e dedicata proprio alla “dinamicadell’elettrone”.

(16) Per questa contrazione Lorentz elabora una teoria in cui le molecole si contraggono a causadell’azione di forze molecolari modificate rispetto allo stato di quiete.

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rilevantissima differenza di tipo filosofico-epistemologico che tuttavia, come detto, daluogo alla “stessa” fisica. Le due teorie non sono sperimentalmente distinguibili e Lo-rentz continuera sempre a ritenere reale l’esistenza dell’etere. Un punto fondamentaleche differenzia le due teorie e che in quella di Lorentz, che presuppone un etere (chepervade non solo tutto lo spazio ma le particelle stesse ([4], p. 42)) in quiete rispettoad un sistema di riferimento assoluto, gli effetti relativistici come al contrazione dellelunghezze e la dilatazione dei tempi non sono simmetrici [6]. ma sono invece assolutie cioe avvengono solo per l’osservatore che si trova in quiete nel sistema dell’etere ariposo. Al contrario (e questa e la fonte di tutti i “paradossi” della RS einsteniana)per la RS i fenomeni sono simmetrici e reciproci e cioe la contrazione delle lunghezzee la dilatazione dei tempi (effetti dedotti dalla trasformazioni di coordinate) avvienesia per l’osservatore in moto sia per quello in quiete in quanto i ruoli possono (anzidevono a causa del principio di relativita) essere del tutto invertibili (17). In questola relativita lorentziana e simile alla Relativita Generale (RG) di Einstein dove i feno-meni di contrazione/dilatazione non sono piu simmetrici ma riguardano unicamentel’osservatore che sperimenta il campo gravitazionale o per il principio di equivalen-za, una accelerazione uniforme). Lorentz cerca di ricondurre all’elettromagnetismol’intera fisica ([4], p. 40) ma considera le trasformazioni di coordinate note con il suonome solo come un artificio matematico. E tuttavia impossibile accertare tale motoassoluto perche gli apparati di misurazione (ad esempio i bracci dell’interferometro diMichelson-Morley) si contraggono nella direzione del moto e compensano esattamentel’effetto cercato cioe in questo caso lo spostamento delle frange di interferenza ([7],p. 67).

6. La “relativita”di Poincare

Poincare (fig. 4) che, ricordiamolo, era un matematico e un fisico-matematico,diede formalita matematica alle trasformazioni di Lorentz introducendo il concetto digruppo e considero la validita del principio di relativita dal punto di vista fisico ma nonepistemologico della teoria [8]. Fece questo in modo piu netto e distinto da Lorentz,anzi contrapponendosi spesso alle sue spiegazioni “ad hoc” dei fenomeni come quellodella contrazione delle lunghezze nella direzione del moto che sembrava una ipotesicreata solo per “spiegare” l’esito negativo dell’esperienza di Michelson-Morley. InoltrePoincare sottopose il concetto di simultaneita ad una critica profonda (come del restofece Einstein (18)) ma mantenne comunque l’ipotesi dell’etere anche se concepito piu

(17) Faccio notare che, a questo punto, l’unica conseguenza osservabile diversa tra le due teoriedi Lorentz ed Einstein riguarda gli effetti di contrazione delle lunghezze e della dilatazione dei tempie che dunque una possibile esperienza volta a determinare l’esistenza o la non esistenza dell’etere e

quella di verificare la simmetria o no degli effetti relativistici.(18) Si noti come la “sincronizzazione degli orologi” necessaria a definire il concetto di “simulta-

neita” risponda ad una scelta convenzionale di definire la velocita della luce di “andata” e “ritorno”uguali (che singolarmente non sono misurabili fisicamente) come fece notare per primo Poincare.

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Fig. 4. – Henri Poincare (immagine tratta da Popular Science Monthly, vol. 82, 1913, p. 412).

in una dimensione teorica e matematica che realmente fisica. Per Poincare il principiodi Relativita non e basilare come lo e per Einstein; anzi Poincare e pronto a rinunciarvise smentito dagli esperimenti ([8], p. 146). Il fisico francese dunque accettera la teoriadell’elettrone di Lorentz cercando di rafforzarla nei suoi punti deboli ma non rinunceramai al concetto di etere e di spazio e tempo assoluti (19). Tuttavia, pare che Poincarenon avesse capito pienamente la RS se ancora nel 1909 ai due postulati di Einsteinaggiungeva un terzo sulla contrazione dei regoli in movimento ([1], p. 183).

7. Einstein, la RG e l’etere

Come abbiamo visto Einstein proveniva da una visione concettuale, quella del XIXsecolo, che considerava determinante l’esistenza di un substrato materiale che condu-cesse le vibrazioni dell’ onda luminosa. Tuttavia, influenzato dalla visione positivista

Einstein stranamente fissa come postulato della sua RS la costanza della velocita della luce di an-

data e ritorno, che e in realta e misurabile fisicamente e non la costanza della velocita della luce disola andata e solo ritorno come sarebbe necessario.

(19) Scriveva nel 1889: “Che l’etere esista o no, poco importa-lasciamo che se ne occupino imetafisici: cio che per noi e essenziale e che ogni cosa accada come si esistesse. . . ”.

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di Mach (20) era poco propenso a introdurre entita fisiche che agissero sugli gli eventidel mondo reale (ad esempio la contrazione/dilatazione (21)) ma che a sua volta nonpotesse esserne influenzato. Inoltre, per motivi puramente di carattere generale, di-remmo filosofici, Einstein era convinto della non esistenza di un moto assoluto e quindinon c’era piu bisogno di avere un etere che facesse da tramite alle vibrazioni dell’ondaluminosa: si poteva avere una descrizione del fenomeno elettromagnetico puramenterelativa. Questo non significa che Einstein ritenesse non esistente l’etere ma solamenteche lo ritenesse non necessario nella descrizione dei fenomeni fisici. SuccessivamenteEinstein si espresse in modo meno drastico sull’etere e disse che probabilmente erastato troppo sbrigativo nel liquidarlo (22). Ma questo avvenne solo dopo che pubbliconel 1916 la RG (Sui fondamenti della teoria della Relativita Generale) e si allontanosempre piu dall’influenza giovanile di Mach. In effetti, l’Einstein della RG arriva adammettere un “etere” che e lo spazio dotato di proprieta metriche o “qualita fisichedello spazio” ([3], p. 1); si noti tuttavia che questo “etere” dell’Einstein tardo nonha piu molto in comune con l’etere di fine XIX secolo. E un “etere modernizzato”(se mi si concede il termine) che non ha piu un ruolo fisico nel trasporto della lu-ce ma piuttosto e un nuovo scenario di fondo (potremmo dire “assoluto”) dotato diproprieta metriche e rispetto al quale avvengono i fenomeni fisici. E un etere perEinstein tuttavia accettabile in quanto risponde alla sua richiesta di bi-direzionalitanella interazione con i fenomeni fisici dovuti alla materia: infatti lo spaziotempo dellaRG e generato dalla materia ma a sua volta “dice” alla materia come muoversi. Sitratta in definitiva di un etere scolpito e generato dalle sue equazioni di campo eche ha perso ogni connotazione fisica (come, ad esempio, l’elasticita) per divenire unente puramente astratto e matematico. Significativa una lettera di Einstein a Lorentznel giugno 1916 sull’argomento: “Sono d’accordo con te che la teoria della RelativitaGenerale sia piu vicina all’ipotesi di etere che la teoria speciale. Questa nuova teoriadell’etere, tuttavia, non dovrebbe violare il principio di relativita perche lo stato diquesto tensore metrico = etere non dovrebbe essere quello di un corpo rigido in unostato indipendente di moto, ma ogni stato di moto dovrebbe essere una funzione dellaposizione determinata attraverso i processi materiali”.

8. Nuovi eteri e conclusioni

Dunque, abbiamo visto che il concetto di “etere” ha una storia lunga che provieneaddirittura dall’origine della civilta. Anzi, ci sarebbe da chiedersi se quello di “etere”non sia un concetto piu generale di quello unicamente fisico. Se cioe l’etere non sia

(20) “Mach cerco di evitare l’ ipotesi dell’ “etere della meccanica”, cercando di ridurre l’inerzia

all’interazione immediata tra la massa considerata e tutte le masse dell’universo” in Einstein ([3],

p. 2).(21) Piu generalmente l’effetto principale dello spazio assoluto di Newton e quello di “procurare

inerzia” alla materia; invece l’etere di Lorentz “agisce” sulla materia con la contrazione/dilatazione.(22) Nell’articolo citato [3] Einstein parla esplicitamente di un etere nella teoria della RS e della

RG, p. 4, ed addirittura afferma: “. . . non potremmo fare a meno in fisica teorica dell’etere”, p. 6.

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in realta un fantasma mentale delle costruzioni teoriche umane che necessitano diun substrato “assoluto” a cui riferirsi. Da mezzo materiale ineludibile per costruireuna “meccanica della luce” l’etere e stato prima negato dalla RS e poi trasformatodalla RG in un ente puramente matematico fatto di relazioni metriche bidirezionalicon i corpi materiali. Negli ultimi anni l’etere e continuato a (ri-) presentarsi indiverse forme ma sempre in relazione a qualcosa di assoluto. Ad esempio si e pensatoche oltre allo spaziotempo della RG una nuovo etere poteva essere identificato nelfondo a microonde che pervade l’universo come residuo del Big Bang (23). Dunquela fisica ha bisogno di un etere? La domanda in realta sottintende, come gia detto,un quesito ancor piu fondamentale: la fisica ha bisogno di un assoluto oppure bastasolo una visione relativa? La partita non e da poco perche in effetti, sul piano questavolta filosofico, i portati di una scelta o di un’altra sono determinanti nell’impiantoconcettuale che tenta di descrivere la realta (o la Realta?).

* * *L’Autore ringrazia il Prof. Vincenzo Barone, Universita del Piemonte Orientale,

per la parte piu tecnica delle formule relativistiche; il Prof. Umberto Bartocci, Uni-versita di Perugia, per le interessanti discussioni filosofiche sul concetto di etere e dellaradiazione di fondo come possibile Sistema di Riferimento assoluto; il Prof. Gianni

Battimelli, Universita La Sapienza di Roma, per la consultazione della sua tesi dilaurea sul concetto di etere; il Prof. Silvio Bergia, Universita di Bologna, per il con-tinuo scambio di idee; il Prof. Carlo Bernardini, Universita La Sapienza di Roma,per l’analisi dei concetti fondamentali di spazio, tempo, materia ed energia; il Prof.Carlo Rovelli, Centre de Physique Theorique de Luminy, Marsiglia, per la discus-sione sui Sistemi di Riferimento Inerziali e alcuni aspetti biografici di Albert Einstein.

Bibliografia

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(23) Infatti dai dati osservativi del satellite COBE si e dedotta una asimmetria di dipolo nella

radiazione cosmica riferibile ad un effetto Doppler dovuto al moto della Terra rispetto ad un possibile

“sistema di riferimento assoluto” individuabile come quello dove detto effetto non si manifesta.