1.

Introduzione

Azione a distanza In fisica, concetto che indica una modalità di interazione tra corpi che non si trovano a diretto contatto l’uno con l’altro. Storicamente, il concetto fu introdotto per la prima volta in una teoria scientifica da Isaac Newton, nella teoria della gravitazione universale; in essa lo scienziato britannico ammetteva che due corpi distanti come la Luna e la Terra potessero interagire, pur senza venire in contatto, esercitando una forza attrattiva l’uno sull’altro e influendo sul rispettivo moto orbitale.

2.

L’azione a distanza prima di Newton

Prima della teoria della gravitazione di Newton, l’idea di azione a distanza era vista con sospetto da scienziati e filosofi naturali. Per spiegare come fosse possibile l’interazione tra corpi lontani, a suo tempo Aristotele aveva ipotizzato l’esistenza di un mezzo invisibile, incorruttibile e impalpabile chiamato etere – il quinto elemento oltre ad aria, acqua, terra e fuoco – che avrebbe permeato tutto l’universo stabilendo un contatto tra i corpi. Questo antichissimo concetto venne ripetutamente riproposto e reinterpretato nel corso della storia della fisica, tutte le volte che si rese necessaria la spiegazione di un’interazione a distanza di qualche natura.

3.

Nasce il concetto di campo

Le continue conferme che seguirono alla pubblicazione della teoria della gravitazione di Newton sembravano avvalorare l’ipotesi dell’azione a distanza. Erano molti, tuttavia, gli scienziati che continuavano a contestarla; ad esempio, Gottfried Leibniz e Christiaan Huygens (fu quest’ultimo a riproporre il concetto di etere nella sua teoria della propagazione della luce). Un’ipotesi alternativa a quella dell’azione a distanza fu quella di Michael Faraday, a cui si deve una prima formulazione del concetto di campo. Oggetto degli studi di Faraday erano le interazioni di tipo elettrico e magnetico, e in particolare il comportamento delle correnti elettriche in presenza di magneti. La teoria che egli propose scaturì dall’osservazione delle configurazioni assunte dalla limatura di ferro intorno a una calamita. Faraday riteneva che le linee di forza messe in evidenza dalla limatura di ferro avessero una consistenza propria, che fossero modificazioni elastiche del mezzo materiale in cui aveva luogo l’esperimento, capaci di mediare le interazioni tra corpi lontani.

L’idea di Faraday fu ripresa e completata da James Clerk Maxwell, che nel 1873 formulò la teoria del campo elettromagnetico. Questi escluse definitivamente la possibilità dell’azione a distanza, sostenendo che le forze elettromagnetiche sono veicolate dalle onde elettromagnetiche - perturbazioni del campo elettrico e magnetico, che viaggiano nell’etere a una velocità pari a quella della luce.

4.

La relatività e la propagazione delle interazioni

Se ancora, dopo la teoria del campo elettromagnetico di Maxwell, poteva essere rimasto qualche dubbio circa la possibilità che i corpi interagiscano a distanza, con la formulazione della teoria della relatività ristretta di Albert Einstein, qualunque dubbio di questo tipo dovette cadere definitivamente. La modalità di azione a distanza, infatti, presuppone che le interazioni viaggino a velocità infinita, vale a dire, che un corpo possa risentire istantaneamente della forza esercitata su di esso da un secondo corpo a distanza. Ma il postulato cardine di tutta la relatività ristretta – l’esistenza di un limite superiore alle velocità di qualunque corpo o ente fisico (la velocità della luce nel vuoto) – esclude che le interazioni possano propagarsi a velocità infinita. Inoltre, con l’esperimento di Michelson e Morley fu dimostrato definitivamente che l’etere non esiste: la radiazione elettromagnetica è in grado di viaggiare nello spazio vuoto, senza bisogno di alcun supporto materiale.

5.

Le interazioni nel Modello Standard

In seguito alla formulazione della meccanica quantistica, anche la teoria delle interazioni ha subito un’ulteriore evoluzione: oggi si ritiene che tutte e quattro le forze fondamentali della natura agiscano attraverso specifiche particelle mediatrici, che vengono scambiate tra i corpi al momento dell’interazione. Per la forza elettromagnetica, la particella mediatrice è il fotone; per l’interazione debole, i bosoni W e Z, per l’interazione forte, i gluoni, e per la forza gravitazionale, il gravitone, ancora da scoprire.