e risulta sempre attrattiva. Questa legge somiglia in modo impressionante a quella dell'interazione Coulombiana tra due cariche elettriche:

che però risulta attrattiva o repulsiva a seconda del segno delle cariche. La domanda sul perché di questa differenza sorge dunque spontanea ma bisogna stare attenti a non considerare troppo simili due fenomeni diversi solo perché regolati dalla stessa legge matematica.

Per esempio, le oscillazioni di un corpo sotto l'azione di una forza elastica e quelle di un circuito elettrico opportuno sono regolate dalla stessa legge e sussiste una perfetta analogia tra massa, molla e attrito (nel caso della forza elastica) e induttanza, resistenza e inverso della capacità (nel caso del circuito). Ma è chiaro che l'analogia si ferma qui e che, mentre possiamo immaginare una “resistenza elettrica negativa” (ossia un amplificatore), riesce difficile immaginare un attrito che amplifichi. In breve la risposta alla domanda potrebbe essere semplicemente: La gravità non è repulsiva perché la natura è fatta così!

Possiamo però porre la questione in modo più interessante: È possibile ipotizzare un mondo in cui la gravità sia anche repulsiva? In altre parole, l'introduzione di "masse di segno diverso" entra in contraddizione con il resto delle leggi della fisica? Se la risposta è sì, allora abbiamo in un certo senso spiegato il perché della sola attrazione. Se invece è no lasceremo la porta aperta ad una possibile nuova scoperta.

Pur non avendo mai approfonditamente riflettuto sulla questione posta in tal modo direi che, a livello di fisica Newtoniana, è possibile immaginare la coesistenza delle due possibilità, così come nell'elettromagnetismo classico è possibile ipotizzare l'esistenza di monopoli magnetici (peraltro ancora non osservati) senza introdurre contraddizioni.

Senza dubbio però un mondo in cui questo fenomeno sia presente a livello macroscopico (stelle che si respingono, per intenderci) sarebbe molto diverso da quello in cui viviamo, tanto da poter dire che, se il fenomeno fosse presente, ce ne saremmo accorti da un pezzo. Resta la possibilità di interazioni strane a livello microscopico, atomico nucleare o più probabilmente subnucleare. In questo caso però non è più lecito rimanere nel campo della fisica Newtoniana. Occorre entrare nel mondo misterioso e poco intuitivo della meccanica quantistica, anzi più propriamente in quello della teoria quantistica dei campi. Dato che stiamo parlando di gravità per una trattazione coerente anche questa teoria dovrà essere quantizzata. Ma qui sorge una difficoltà per ora insormontabile: non possediamo ancora (a distanza di quasi cento anni dalla loro formulazione!) una soddisfacente teoria unificata della gravità e della meccanica quantistica. D'altra parte, arrivati a questo punto è evidente che comunque non siamo più nell'ambito della teoria Newtoniana e dobbiamo addentrarci nei meandri della relatività generale.

Siamo dunque alla seconda parte della risposta e qui abbiamo una sorpresa: la gravità repulsiva esiste eccome, anche se presenta degli aspetti esotici! Per capire la questione torniamo un momento alla formulazione Newtoniana. La legge sopra esposta può essere riformulata, anziché in termini di forza, in termini di energia potenziale. Si perviene in tal modo ad un'equazione (che non scrivo perché difficilmente comprensibile per i non addetti ai lavori) che lega l'energia potenziale di un corpo nel campo gravitazionale alla distribuzione di masse che lo generano. Per capirci, nel caso Terra-Sole avremo un legame tra l'energia potenziale della Terra e la densità di massa del Sole, che sarà massima al centro e via via in diminuzione man mano che ci si allontana, con una brusca caduta dalle parti del bordo.

Nella relatività generale questa equazione diventa molto più complessa. Semplificando moltissimo (al punto di introdurre una certa scorrettezza) si può dire che l'energia potenziale viene sostituita da una funzione, detta metrica, che stabilisce le proprietà dello spazio tempo, mentre la distribuzione di massa viene sostituita da un ente matematico, detto tensore energia-impulso, che tiene conto non solo della densità di massa ma anche della pressione.

La questione si presenta ora sotto un aspetto del tutto nuovo. Infatti, a causa della ben nota equivalenza tra massa ed energia, una massa negativa implica una energia negativa e questo è molto più difficile da accettare. Inoltre, il principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale ci costringerebbe, se volessimo introdurre masse negative, ad accettare anche masse inerziali negative è questo non ci piace proprio. In un certo senso, essendo la gravità Newtoniana un limite della relatività generale, questo spiega perché non possiamo introdurre masse negative. La presenza della pressione però cambia le carte in tavola: una pressione negativa può infatti controbilanciare l'attrazione dovuta alla massa e creare una gravità repulsiva.

Certamente una pressione negativa non fa parte dell'eperienza quotidiana anche se attualmente è attivamente studiata. L'esempio più semplice di pressione negativa è fornito dalla costante cosmologica. Si tratta di un termine aggiuntivo alle equazioni di Einstein, da lui introdotto per ottenere un universo di tipo statico (che allora si riteneva l'unica ragionevole possibilità). Presto abbandonata per la scoperta dell'espansione dell'Universo è stata riportata all'attenzione degli studiosi a causa della recentissima scoperta che esso non solo si espande ma addirittura accelera. Ora, se si considera solo una gravità attrattiva, anche in presenza di un Big Bang che imprime una velocità iniziale a tutte le componenti è chiaro che questa velocità può solo essere frenata. Una accelerazione si può verificare solo in presenza di una forza che favorisce l'espansione anziché contrastarla. La costante cosmologica opera proprio in tal senso. Se la si interpreta come densità di energia resta positiva ma, e questo è il punto chiave, fornisce una pressione negativa che ci dà l'effetto voluto.

Restano non pochi problemi che sarebbe arduo spiegare in questa sede. Al momento comunque trova sempre più consenso l'idea che la parte preponderante della “materia” che costituisce l'universo (addirittura circa il 70%) sia costituita da una sostanza misteriosa a pressione negativa (la costante cosmologica è solo una delle svariatissime possibilità presenti in letteratura).
Per finire, direi che il concetto sopra esposto di gravità repulsiva è probabilmente diverso da quello inteso nella domanda. Il fatto è che, nella visione moderna della gravità, l'idea di repulsività è ottenuta considerando la possibilità di un'azione contraria alla attrazione la cui origine è in effetti diversa da quella generata dalla pura densità di materia-energia ma che rientra comunque nell'ambito di un'unica teoria.