Albert Einstein: vita e scoperte di un genio

Nonostante le difficili condizioni economiche, Einstein riprese gli studi nella scuola cantonale di Aarau e nel 1896 fu ammesso al politecnico di Zurigo dove ebbe tra i suoi maestri il fisico H. Minkowski; nel 1900 conseguì la laurea in matematica e fisica.

Nel 1901, assunta la cittadinanza svizzera, si sposò con una studentessa di origine serba e accettò un impiego, come perito tecnico, presso l'Ufficio federale dei brevetti di Berna, dove restò fino al 1909 quando divenne libero docente per la fisica teorica presso l'università di Zurigo.

Il periodo fra il 1902 e il 1911 fu quello della sua più originale produzione scientifica: si dedicò a ricerche sulla costituzione della materia, sulla teoria dei quanti elaborata da Planck, sulle applicazioni del calcolo delle probabilità alle leggi fisiche. Nel 1905 pubblicò una memoria negli Annalen der Physik, intitolata Zur Elektrodynamik bewegter Körper , nella quale erano esposti i princìpi della sua teoria della relatività ristretta che doveva sconvolgere le concezioni della fisica classica gettando le basi per una nuova impostazione delle ricerche scientifiche: la teoria si basa sul principio che le leggi fisiche devono essere le stesse per ogni sistema di riferimento inerziale e che la velocità della luce nel vuoto è una costante ed è indipendente da quella della sorgente luminosa.

Da questi princìpi Einstein giunse a numerose concezioni del tutto nuove che rivelarono i limiti della geometria euclidea, base della fisica classica. La conseguenza più importante, che ha favorito la scoperta e l'utilizzazione dell'energia nucleare, fu quella dell'equivalenza tra massa ed energia espressa dalla celebre formula E 0 = mc ², dove E 0 rappresenta l'energia, m la massa e c la velocità della luce nel vuoto. Successivamente egli pubblicò altre due memorie, nella prima delle quali formulò una nuova teoria della luce basata sull'ipotesi che le radiazioni elettromagnetiche (luce) sono costituite da quanti di energia, chiamati poi da Compton fotoni , la cui energia è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda. Questa teoria permise, tra l'altro, di spiegare l' effetto fotoelettrico , la cui interpretazione è impossibile nell'ambito della fisica classica. Nella seconda memoria espose una nuova formulazione matematica del fenomeno noto col nome di moto browniano , grazie alla quale fu possibile ottenere una diversa e diretta valutazione del numero di Avogadro . Nel 1911, infine, enunciò il principio di equivalenza delle forze inerziali e gravitazionali , che rappresenta un primo ampliamento della teoria della relatività ristretta.

Questi studi gli valsero la nomina a professore ordinario di fisica teorica presso l'università tedesca di Praga (1911-1912) e poi quella di professore ordinario di matematiche superiori presso il politecnico di Zurigo (1912-1913); nel 1913, senza rinunciare alla cittadinanza svizzera, accettò l'incarico per l'insegnamento della fisica e della matematica presso l'Accademia delle scienze prussiana; nel 1914 si stabilì definitivamente in Germania e nello stesso anno succedette a J. E. Van't Hoff nella direzione del Kaiser Wilhelm Institut, a Berlino: passò quindi a seconde nozze con una sua cugina. Nel 1916 nella memoria intitolata: Die Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie , espose in forma definitiva la sua teoria della relatività generale , dove, in base al postulato dell'equivalenza fra tutti i sistemi inerziali e non inerziali, formulò una nuova teoria della gravitazione in cui il campo gravitazionale generato da ogni corpo materiale è rappresentato come una modificazione delle proprietà geometriche dello spazio fisico. Come conseguenza di ciò, la geometria euclidea risultò insufficiente a descrivere le leggi secondo le quali i corpi si comportano nello spazio: infatti, la curvatura dello spazio , ipotizzata dalla teoria, induce a considerare la retta, il piano e le altre entità geometriche, il principio d'inerzia e le altre leggi classiche della teoria newtoniana della gravitazione universale, come casi limite validi solo, con grandissima approssimazione, per lo spazio del nostro sistema planetario.

La formulazione matematica della teoria fu possibile, in quanto Einstein adottò la nuova matematica non euclidea formulata da Riemann. La validità delle affermazioni contenute nella teoria della relatività generale fu confermata sperimentalmente dalla rotazione delle ellissi delle orbite planetarie intorno al Sole (constatata per Mercurio); dal fenomeno dello spostamento verso il rosso delle righe spettrali delle stelle; dalla curvatura dei raggi luminosi per effetto dei campi gravitazionali (constatata durante l'eclisse del 29 marzo 1919).

Dopo il 1920 Einstein raggiunse una fama mai conseguita prima da alcuno scienziato; nel 1921 ricevette solennemente il premio Nobel per la fisica; nonostante ciò egli subì persecuzioni razziali da parte dei nazisti e dei nazionalisti tedeschi che mal tolleravano le sue convinte posizioni umanitarie e pacifiste. Nel 1933 lasciò la Germania rifugiandosi prima in Francia, poi in Belgio, in Gran Bretagna e infine negli Stati Uniti, dove ebbe una cattedra di fisica teorica presso l'Institute for Advanced Study di Princeton; nel 1934 il governo nazista della Germania gli tolse la nazionalità tedesca e confiscò tutti i suoi beni. Stabilitosi definitivamente negli Stati Uniti, Einstein continuò le sue ricerche e, conseguentemente ai propri ideali, rifiutò di partecipare alle ricerche per la fabbricazione della bomba atomica; tuttavia, con una lettera indirizzata a F. D. Roosevelt (1939) appoggiò Fermi e Szilard nella loro richiesta di finanziamenti, convinto che l'uranio poteva essere utilizzato quale importante fonte di energia per il bene dell'umanità. Nel 1940 assunse la cittadinanza americana e nel 1945 si ritirò dall'insegnamento pur continuando fino all'ultimo nelle sue ricerche teoriche. Nel 1950 pubblicò un'appendice alla terza edizione del suo libro The Meaning of Relativity , in cui formulava alcune ipotesi sul problema cosmologico affermando, tra l'altro, che l'asserzione di un inizio dell' espansionedell'universo va considerata solo una singolarità in senso matematico; che lo spazio quadridimensionale è isotropo rispetto a tre dimensioni; che l'universo va inteso come un'entità finita in espansione; che l'età dell'universo è maggiore di quella della Terra (ipotesi, questa, poi confermata).

Nel 1953 pubblicò una seconda appendice alla stessa opera con la quale esponeva i princìpi di una generalizzazione della teoria della relatività ( teoria del campo unificato), mediante cui erano legate in una sola relazione le teorie della gravitazione e dell'elettromagnetismo, il che ricondurrebbe a un unico sistema tutti i fenomeni fisici macroscopici. Non fu possibile per Einstein giungere a controllare l'esattezza delle sue formulazioni, poiché non esiste una matematica in grado di risolvere il sistema di equazioni proposto per la verifica sperimentale della nuova teoria.

Convinto della giustezza delle sue idee, lo scienziato finì con l'isolarsi dalla maggior parte dei fisici, che egli giudicava soggetti a una concezione statica della materia e legati all'interpretazione probabilistica dei fenomeni fisici, da lui ritenuta, pur essendone uno degli ideatori, non soddisfacente. Per la genialità delle sue concezioni, per la profondità di pensiero, per l'influsso esercitato su intere generazioni di studiosi, Einstein deve essere considerato uno dei maggiori, se non il più grande, scienziato di tutti i tempi.