L’esperimento cruciale e l’esito “nullo”

L’esperimento cruciale e l’esito “nullo”

Horror vacui, la natura rifugge il vuoto. È forse per questo che i fisici inventarono l’etere. Anzi, gli eteri. Perché in cosa può propagarsi un fulmine, se non nell’etere elettrico? E l’attrazione tra due calamite, se non nell’etere magnetico? E la luce del Sole? Non può certo viaggiare sino a noi nel vuoto! Così, ecco comparire l’etere luminifero. Tre mezzi che non interagivano con nulla se non con ciò che dovevano mediare, dalle proprietà stranissime ed esotiche, introdotte ad hoc per giustificare ciò che si osservava: sostanze impalpabili, rigidissime, invisibili, onnipresenti.

Quando Maxwell nel 1865 dimostrò che luce, elettricità e magnetismo altro non sono che facce di una stessa medaglia – le onde elettromagnetiche – fu acclamato come il nuovo Newton! Per l’impianto teorico che proponeva, che permetteva di fare previsioni nuove e accurate. Per l’idea di simmetria e semplicità che prospettava: sostituiva infatti un insieme di leggi, casi, eccezioni, esperimenti, possibilità con sole quattro equazioni. Ma anche perché riuniva i tre eteri in un unico mezzo: l’etere elettromagnetico.

Fu in quel momento che Michelson e Morley proposero un esperimento per rilevarlo: montare su una lastra di pietra adagiata su mercurio uno strumento che osservava l’interazione di due raggi laser[1] su di uno schermo. L’idea era di far ruotare la strumentazione osservando lo schermo: visto che la Terra, ruotando attorno al Sole, attraversa l’etere, una sorta di vento avrebbe dovuto investire la strumentazione facendo cambiare il disegno sullo schermo.

Per evitare che una qualsiasi vibrazione potesse disturbarne l’esecuzione, ottennero – leggenda vuole – di bloccare il traffico di New York per un giorno intero. Ma nessuna variazione fu segnalata. Nessuna rilevazione di vento d’etere. Nulla.

L’esito nullo mise in crisi il gotha della fisica, spingendo i grandi a proporre giustificazioni, ancora una volta, ad hoc. Lorentz suggerì che, interagendo con l’etere, le strumentazioni dovevano subire contrazioni che mascheravano i reali effetti. Stokes propose L’esperimento cruciale e l’esito “nullo” che forse l’etere, così come avviene per l’aria sul ponte delle navi, si facesse trascinare e che quindi vicino a terra non si percepisse effetto alcuno. Gli stessi Michelson e Morley ipotizzarono di essere semplicemente stati sfortunati: di tutti i giorni che potevano scegliere, in quello dell’esperimento – causa la combinazione di traslazione, rivoluzione, rotazione – la Terra era ferma rispetto all’etere.

Tentativi interessanti non solo perché fantasiosi, ma perché non è sempre negativa la resistenza al cambiamento del sapere scientifico: una simile resilienza mette alla prova le nuove teorie, rafforza le vecchie, porta a impensate scoperte.

E poi un giorno, un giovane Albert Einstein, con una semplice idea, rivoluzionò il modo in cui vediamo il mondo, dimostrando che l’etere non solo non esiste, ma anche che non ce n’è bisogno alcuno.

Ma questa è un’altra storia.

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Il presente articolo è stato pubblicato sulla rubrica “Fisica? Un gioco.” – Sapere, febbraio 2018 – ed. Dedalo.

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[1] In realtà il laser fu inventato 80 anni dopo l’esperimento cruciale. Ciò che fu usato fu una semplice fonte di luce coerente separata nei due raggi citati dallo specchio semiargentato di figura. Si ringrazia Pietro Zonca per la segnalazione del refuso.