L'energia oscura e il secondo principio della termodinamica

Ammasso di galassie

Tutte le galassie, o meglio gli ammassi di galassie, si allontanano l'una dall'altra accelerando;  si deduce che nell'universo non esiste alcun sistema di riferimento inerziale. Ciò premesso come possiamo considerare ancora perfettamente valido il primo principio della dinamica? Se ogni corpo, in ogni luogo, è soggetto alla forza dell'energia oscura per caso si dovrebbe rivedere anche il secondo principio della dinamica a livello cosmico?

Domenico Annunziata
10 gennaio 2008

Il primo principio della dinamica si riferisce al moto di un corpo di prova nel caso limite (e ideale) in cui nessuna forza è presente (ossia, tutte le interazioni sono "spente", inclusa ovviamente l'interazione gravitazionale). Come qualunque altro "principio" astratto la sua validità può essere messa in discussione solo dalle conseguenze che se ne traggono, e non dalle difficoltà (più o meno marcate) di realizzare in pratica una situazione che rispecchi esattamente quanto descritto dal principio stesso. Per cui il primo principio rimane perfettamente compatibile con la dinamica osservata su grande scala, indipendentemente dal fatto che le galassie stiano attualmente accelerando o decelerando sotto l'azione del campo gravitazionale cosmico. Altrettando dicasi per la validità del secondo principio della dinamica, purché si abbia l'avvertenza di scrivere la relazione tra forza e accelerazione in modo da includere gli effetti relativistici e gli effetti geometrici dovuti alla curvatura dello spaziotempo.
Riguardo ai sistemi di riferimento inerziali, menzionati nella domanda, va infine osservato che un campo gravitazionale fisico (come quello presente a livello cosmico) certamente impedisce di definire sistemi inerziali globalmente validi su tutto lo spaziotempo, ma non impedisce di introdurre sistemi "localmente" inerziali, definiti cioè su una porzione limitata di spazio e di tempo, e rispetto ai quali riferire il moto libero dei corpi di prova.

Maurizio Gasperini Dipartimento di Fisica, Università di Bari

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