Il sacerdote che corresse Einstein

È in corso presso la Specola Vaticana a Castel Gandolfo la conferenza scientifica Buchi Neri, Onde Gravitazionali e Singolarità dello Spazio-Tempo (Black Holes, Gravitational Waves and Space-Time Singularities, 17-21 giugno). Il convegno intende celebrare l’eredità scientifica del grande sacerdote e scienziato monsignor Georges Lemaître.

Lemaître fu un fervente sacerdote. Apparteneva alla Fraternità Sacerdotale degli Amici di Gesù, fondata dal cardinale Mercier vescovo di Malines, che in quegli anni cercò di promuovere un rinnovamento della spiritualità sacerdotale e lo ordinò sacerdote. Lemaître fu anche un validissimo scienziato tanto da essere nominato presidente della Pontificia Accademia delle Scienze dal 1960 al 1966. Studioso di cosmologia, da tutti considerato uno dei fautori, se non il padre del Big-Bang.

Intorno al 1920, le osservazioni astronomiche avevano ormai mostrato che la Via Lattea non era l’unica galassia presente nell’universo. Esistevano molte altre galassie o nebulae, che inspiegabilmente si allontanavano l’una dall’altra. Lemaître fu il primo nel 1927 a spiegare il moto di recessione delle galassie come dovuto all’espansione dell’universo stesso, e non come un loro moto peculiare. Risolvendo le complesse equazioni dell’allora giovanissima teoria della Relatività Generale formulata da Einstein nel 1915 e confrontando i risultati con i pochi dati sperimentali a sua disposizione, Lemaître propose che la velocità di recessione fra due galassie fosse proporzionale alla distanza fra le stesse. Grazie ad osservazioni più accurate, l’astronomo statunitense Edwin Hubble nel 1929 poté stimare con maggior precisione la costante di proporzionalità che venne quindi chiamata costante di Hubble, sebbene la legge fisica fosse stata formulata da Lemaître due anni prima. Dal 2018, i meriti di Lemaître sono stati giustamente riconosciuti dalla Unione Astronomica Internazionale e la legge di recessione delle galassie viene adesso chiamata legge di Hubble-Lemaître.

Einstein aveva letto l’articolo di Lemaître A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae (Un universo omogeneo di massa costante e raggio crescente, che spiega la velocità radiale delle nebulose extragalattiche), e lo trovava estremamente interessante ma non era convinto che l’universo si espandesse e glielo fece presente a Bruxelles, durante il convegno Solvay nel 1927. Einstein non voleva accettare che l’universo fosse dinamico e nel 1917 aveva introdotto nelle sue equazioni una costante, attualmente indicata come costante cosmologica o energia oscura, che permetteva una cosmologia “apparentemente” sferica e perfettamente statica. Ma Lemaître, con il suo risultato, dimostrava esattamente il contrario, pur usando la stessa costante. Nonostante Einstein stesso l’avesse introdotta, poi se ne voleva sbarazzare, tanto da ritenerla il più grande errore della sua vita … scientifica. Lemaître, invece, sosteneva che non andasse eliminata, anzi la riteneva una grande scoperta. Lemaître aveva capito che la costante cosmologica produceva un effetto di “gravità repulsiva” che oggi viene utilizzato per motivare la cosiddetta “inflazione cosmica” nelle fasi iniziali e spiegare l’accelerazione cosmica nella fase attuale. Questa accelerazione è stata poi effettivamente misurata nel 1998, tra gli altri, da Adam Riess, uno dei relatori della conferenza. Einstein dovette ammettere che l’articolo di Lemaître era matematicamente corretto, ma rimase in forte disaccordo con l’interpretazione fisica del sacerdote e cosmologo belga.

La ragione per cui Lemaître è diventato famoso, tuttavia, è la sua teoria dell’Atomo Originario, poi passata alla storia come Big-Bang. Già nel 1931, egli capì che, estrapolando indietro nel tempo la soluzione cosmologica, che aveva trovato nel 1927, si poteva dedurre che l’universo originariamente si era trovato in uno stato “singolare” con densità di materia e di energia elevatissime. Per evitare questa singolarità, egli ipotizzò che ci dovesse essere stata una fase inziale in cui l’universo era racchiuso in un “Atomo originario” da cui tutto aveva avuto inizio. Nel gennaio del 1933 Lemaître incontrò nuovamente Einstein al Caltech, a Pasadena. A quel punto, Einstein aveva accolto l’idea di un universo in espansione, ma era contrario alla teoria della singolarità iniziale e dell’inizio del tempo perché gli sembrava troppo simile al racconto della creazione nella Genesi. Tuttavia, si trattava proprio del fondamento del modello cosmologico oggi noto come “Big-Bang caldo”, che ha dato il via alle ricerche sulla gravità quantistica (Quantum Gravity) che ancora rappresenta un problema arduo, scottante e dibattuto nella comunità scientifica. Erano quelli gli anni (1931-33) in cui si comprendeva meglio anche il decadimento beta dei nuclei atomici, dovuto alla disintegrazione dei neutroni. Nella concezione di Lemaître l’“atomo originario” avrebbe dovuto dare origine all’universo tramite un tipico fenomeno quantistico, simile ad un decadimento beta.

Nel 1933 i due si incontrarono la terza volta in Belgio, dove Einstein si era rifugiato in seguito all’ascesa del nazismo in Germania. Einstein tenne alcune lezioni sulla teoria degli spinori che Lemaître seguì con profitto. In quell’occasione si può dire che i due divennero amici.

Il quarto e ultimo incontro avvenne nel 1935 a Princeton. Lemaître ammirava i tentativi di Einstein di unificare la gravità con le altre forze fondamentali, ma si rendeva anche conto — e faceva gentilmente notare all'amico — che tali tentativi potevano essere ostacolati dalla tendenza di Einstein a escludere i concetti che non si adattavano al suo ideale estetico.

Interessante è anche il cammino di fede di monsignor George Lemaître. In gioventù fu concordista, cioè credeva che nella Sacra Scrittura fossero, in nuce, nascoste verità scientifiche. Successivamente, nella sua vita di fede arrivò alla conclusione che scienza e fede sono due cammini distinti e separati. Capì che era errato utilizzare argomenti scientifici per trovare tracce dell’esistenza di Dio e arrivò alla conclusione che il Dio della Rivelazione mantiene alcune caratteristiche del Deus Absconditus. Non si riesce a descrivere completamente il mistero di Dio attraverso la sola ragione umana, tantomeno con la sola verità scientifica.

La conferenza scientifica ora in corso a Castel Gandolfo si ispira a questa tradizione di ricerca e dialogo di Lemaître e vuole favorire interazione tra 40 scienziati di tutto il mondo. Fra di loro figurano i premi Nobel Adam Riess e Roger Penrose; i cosmologi e fisici teorici Andrei Linde, Joseph Silk, Wendy Freedman, Licia Verde, Cumrun Vafa, Gabriele Veneziano e il vincitore della Medaglia Fields Edward Witten.

I temi in discussione vanno dalla cosiddetta tensione nelle misure della costante di Hubble, all’enigmatica natura delle singolarità spazio-temporali (compresi Big Bang e buchi neri), fino alle onde gravitazionali e all’affascinante ricerca della gravità quantistica e delle sue connessioni con l’entanglement e i fondamenti della teoria dei quanti.

Il comitato locale per l’organizzazione del convegno, composto da Massimo Bianchi, Sergio Cacciatori, Matteo Galaverni, Gabriele Gionti, s.j., Fabio Scardigli, è fiducioso che la conferenza favorirà la nascita di nuove idee e linee di ricerca.

(Gli organizzatori della conferenza Lemaître 2024).