Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild(Francoforte sul Meno,9 ottobre1873–Potsdam,11 maggio1916) è stato unmatematico,astronomoeastrofisicotedesco. Legò il proprio nome all'astrofisicamoderna: dallaspettroscopiaalla teoria dell'evoluzione stellare,effettuando diversi studi su modelli teorici diatmosfere stellarigrazie alla scoperta dell'effetto fotograficoche porta il suo nome ( "effetto Schwarzschild") e che consiste nella perdita disensibilitàdelleemulsioni fotografichesensibili in condizioni di bassa luminosità o ditempi di posamolto lunghi.

Biografia

Karl Schwarzschild (inyiddish:קארל שווארצשילד) nacque il 9 ottobre 1873 aFrancoforte sul Menoda un'agiata famigliaebraica.Fu il fratello maggiore del pittoreAlfred Schwarzschild.A scuola dimostrò un'eccezionale abilità per lamatematicae le scienze correlate (fisicaechimicain primo luogo). Qui iniziò ad appassionarsi all'astronomiache continuò poi a studiare alle scuole superiori.

Nel1889-1890,adolescente, pubblicò i primi lavori sulla rivista Astronomische Nachrichten: due articoli sulla determinazione delle orbite distelle doppie.Nel1896ottenne il dottorato di ricerca in astronomia all'università di Monaco di Bavieracon la massima votazione possibile,summa cum laude.L'anno successivo, nel1897,fu assunto come assistente all'osservatorio Kuffner,alla periferia diVienna.Durante il periodo viennese pubblicò articoli sulla spettroscopia delle atmosfere stellari e sulla determinazione dellamagnitudinestellare.

Nel1900tornò aMonaco di Baviera.Pubblicò un articolo sul fenomeno della repulsione della coda dellecometeda parte delSoledurante l'avvicinamento alla nostra stella, in previsione del passaggio, nel1910,dellaCometa di Halley.Nel1901divenne direttore dell'osservatorio astronomico di Gottinga.Grande amico diDavid Hilberte diHermann Minkowski,amici che si stimavano reciprocamente, partecipò al progetto, ispirato da Hilbert, di matematizzazione della fisica, progetto al quale successivamente si aggregò anche Minkowski, il quale, dopo la pubblicazione nel 1905 della teoria di Einstein sulla Relatività, fu stimolato da Hilbert e da Schwarzschild ad indagare la struttura stessa della Relatività.

Nel biennio1907-1908scoprì l'effetto Schwarzschild,su cui si basano oggi i moderni metodi per fotografare le stelle più distanti. Questo preciso metodo fotometrico, basato su una scala cromatica, l'indice di colore di Schwarzschild, diventò indispensabile per classificare le stelle con un metodo quantitativo. Lo scienziato non richiese il brevetto sul metodo appena scoperto, che trovò, quindi, ampia diffusione a livello mondiale. Nel1909Schwarzschild ottenne il prestigioso incarico di direttore dell'osservatorio astrofisico di Potsdam,non lontano dalla capitaleBerlino,incarico che mantenne fino alla morte, nel 1916.

Nel lustro1911-1916,indipendentemente daArnold Sommerfeld,teorizzò le regole generali di quantizzazione, teorizzò la fisica degli spettri atomici contemporaneamente aNiels Bohre trovò una soluzione esatta delle equazioni di campo di Einstein, il cui articolo sulla relatività generale ebbe modo di leggere nel1915,mentre si trovava al fronte, mantenendosi a stretto contatto con la Scuola di Hilbert aGottinga.Pur ignorando (come tutti gli scienziati dell'epoca) la vera natura dell'energia stellare, Schwarzschild iniziò a studiarne i meccanismi di produzione e di trasporto energetico: concluse che le stelle non possono generare calore e luce tramite semplici reazioni chimiche, poiché esaurirebbero il loro combustibile in qualche decina di migliaia di anni: si sapeva da tempo che la vita di una stella come il Sole, una stella nana, è di circa 10 miliardi d'anni. Preconizzò, così, tutta la moderna teoria dell'evoluzione stellare (successivamente enunciata daEddingtonnel decennio1920-1930) esponendo il principio dell'equilibrio radiativo.

Durante questo periodo, dedicandosi alla risoluzione delle equazioni relativistiche di campo scoperte da Einstein, per primo ipotizzò quella che adesso costituisce la frontiera estrema della fisica: la possibilità di comprimere totalmente la materia entro un raggio sferico limitato da un fattore superiore a10¹⁴,prevedendo in tal modo la possibile esistenza, all'epoca un'ipotesi fantastica, deibuchi neri,e scoprendo la formula che ne definisce le proprietà, cioè la cattura gravitazionale al loro interno di tutte le radiazioni elettromagnetiche incidenti.

Pubblicò e divulgò le conclusioni dei suoi studi nella corrispondenza intrattenuta dal fronte con Einstein; il 15 novembre1915Albert Einsteinscoprì le equazioni di campo dellarelatività generale,poi stampate sul numero di novembre degli Atti dell'accademia delle scienze prussiana.Allora Schwarzschild rese note le sue soluzioni inviando ad Einstein, il 16 gennaio1916,un primo articolo nel quale presentava la prima soluzione esatta di quelle equazioni.

Nel settembre1914,iniziata da un mese laprima guerra mondiale,si arruolò volontario e fu spedito nelle retrovie delfronte occidentale,nelBelgiooccupato, dove diresse unastazione meteorologica.Successivamente, nel 1915,fu trasferito sul fronte orientale russo come tenente di artiglieria con l'incarico di eseguire calcoli balistici e dove scoprì le prime soluzioni esatte delleequazioni di campo einsteiniane.Lì contrasse ilpemfigo,una malattia autoimmune della pelle; gravemente malato e diventato invalido, tornò dal fronte russo nel marzo del 1916, morendo aPotsdamalcuni mesi dopo.

Anche suo figlioMartin Schwarzschildè stato un famoso astronomo.

Opere

I suoi studi di astrofisica teorica apportarono contributi fondamentali alla teoria dellarelatività generaledel contemporaneoAlbert Einstein:Schwarzschild riuscì a scegliere condizioni di approssimazioni tali che gli permisero di risolvere le equazioni di campo einsteiniane in maniera esatta, laddove Einstein medesimo aveva sostenuto che sarebbe stato difficile trovare soluzioni analitiche, meravigliandosi e complimentandosi con il collega per la fortunata scelta.

Come conseguenza delle sue soluzioni, nel 1938Robert OppenheimereLev Landautrattarono la prima teorizzazione dell'implosionedellamassastellare,prima parziale (stella di neutroni), poi totale, nella quale la stella, crollando sotto il proprio peso, si riduce fino alle dimensioni puntiformi delle "singolarità gravitazionali",entità che si trovano al limite delle possibilità descrittive della relatività e dellameccanica quantistica(concetto di "buco nero").

Schwarzschild affermò la realtà fisica della singolarità gravitazionale, che portò in tempi successivi alla convinzione dell'esistenza dei buchi neri, ma ammise che questi "mostri siderali" potevano essere frutto dimodelli matematicie quindi avrebbero potuto anche non esistere nella realtà. In effetti egli stesso si accorse che nella sua soluzione esistevano due tipi di singolarità: una effettivamente fisica, ineliminabile, l'altra eliminabile tramite un cambio di coordinate di riferimento. Oggi l'esistenza dei buchi neri è ampiamente accettata in astrofisica e resa evidente dalle osservazioni, come la fotografia dell'orizzonte degli eventidelbuco nero supermassiccioal centro dellagalassia Virgo A,ottenuta nel 2019 grazie airadiotelescopidell'Event Horizon Telescope.

Riconoscimenti

Gli è stato dedicato uncratere di 212 kmdi diametro sullaLuna.

Il suo nome è stato dato a una medaglia che viene assegnata ad astronomi e astrofisici, laMedaglia Karl Schwarzschild.

Voci correlate

• Soluzione di Schwarzschild
• Meccanica quantistica
• Teoria della Relatività
• Buco nero
• Evoluzione stellare
• Raggio di Schwarzschild
• Tachione

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Collegamenti esterni

• Schwarzschild, Karl,susapere.it,De Agostini.
• (EN)Karl Schwarzschild,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN)Karl Schwarzschild,suMacTutor,University of St Andrews, Scotland.
• (EN)Karl Schwarzschild,suMathematics Genealogy Project,North Dakota State University.
• (EN)Opere di Karl Schwarzschild,suOpen Library,Internet Archive.
• Biografia dello scienziato,sutorinoscienza.it.