La velocità della luce non può essere realmente isotropa rispetto alla Terra
Dino Bruniera
e-mail: dino.bruniera@gmail.com
SOMMARIO
Nel 1887 è stato eseguito l’esperimento di
Michelson e Morley, che avrebbe dovuto rilevare il moto della Terra rispetto
all'etere (che corrisponde allo spazio) e cioè al mezzo nel quale si
manifesterebbe la luce, e quindi il solo rispetto al quale la sua velocità
potrebbe essere realmente la stessa in tutte le direzioni, e cioè realmente
isotropa.
Ma l'esperimento ha rilevato che la velocità della luce risulta isotropa anche
rispetto alla Terra e, quindi, non ha rilevato alcun moto rispetto all’etere.
Per giustificare questo risultato negativo, Lorentz ha ipotizzato che tutti gli
oggetti che si muovono nell’etere, subiscano un rallentamento del tempo ed una
contrazione della lunghezza nella direzione del moto, facendo così risultare la
velocità della luce isotropa, anche se in realtà non lo è.
Invece Einstein ha giustificato detto risultato sostenendo che la luce si
propaga nel vuoto e che la sua velocità è isotropa in tutti i sistemi di
riferimento, qualunque sia il moto tra di essi, precisando però che si tratta di
una convenzione e, quindi, non di un fenomeno reale, per cui l’isotropia può
essere solo apparente. Ma in seguito Einstein ha considerato detta isotropia
come reale e così la considera ancora la comunità scientifica, prepotentemente,
dato che non accetta di mettere in discussione questa sua tesi.
In verità è proprio grazie al reale rallentamento del tempo e alla reale
contrazione della materia, che la velocità della luce appare isotropa. Ed è
un’apparenza molto utile, perché in base ad essa è possibile di far funzionare
il sistema GPS. Che non può funzionare in base alla realtà, perché non si
conosce la velocità precisa della Terra rispetto all’etere e, quindi, neanche la
reale velocità della luce rispetto alla Terra, che servirebbe per far funzionare
il GPS.
Ma detta apparenza non consente di calcolare correttamente anche velocità e
distanze degli oggetti celesti, per cui, usandola ugualmente, la comunità
scientifica ha ottenuto un modello di Universo complicato e incompatibile con le
osservazioni, la cui espansione risulta in accelerazione, anziché in
decelerazione, come dovrebbe essere in base alla realtà.
Keywords: Michelson e Morley, Einstein, Lorentz, etere, spazio, Relatività Ristretta, espansione Universo, radiazione di fondo, sistema di riferimento, GPS
Abbreviazioni:
CS: Comunità Scientifica;
MM: Michelson e Morley;
RF: Radiazione di Fondo;
RR: Relatività Ristretta;
SR: Sistema di Riferimento.
1. INTRODUZIONE
Nel 1887 è stato eseguito il famoso
esperimento di Michelson e Morley (MM) (1), che avrebbe dovuto rilevare che la
velocità della luce non è la stessa in tutte le direzioni (e cioè isotropa) e,
quindi, il cosiddetto vento d'etere. Che sarebbe dovuto al moto della Terra
rispetto all'etere (che corrisponderebbe allo spazio) e cioè al mezzo nel quale
si manifesterebbe la luce, e quindi il solo rispetto al quale la velocità della
luce può essere realmente isotropa.
Ma dall'esperimento è risultato che la velocità della luce è isotropa anche
rispetto alla Terra e, quindi, non è stato rilevato alcun vento d'etere.
Per giustificare questo risultato negativo, prima George FitzGerald (nel 1889) e
poi Hendrik Lorentz (nel 1892), hanno ipotizzato che tutti gli oggetti, in
funzione della loro velocità rispetto all’etere, oltre a subire un rallentamento
del loro tempo, subiscano anche una contrazione della lunghezza nella direzione
del moto, per cui il braccio dell’interferometro di MM posto nella direzione del
moto, si sarebbe contratto, facendo così risultare la velocità della luce come
isotropa, anche se in realtà non lo è (2).
Però nel 1905 è intervenuto Einstein, che in un suo articolo ha eliminato la
necessità dell'etere ed ha sviluppato la teoria della Relatività Ristretta (RR)
(3), il cui secondo postulato afferma che “La velocità della luce nello spazio
vuoto è sempre la stessa, indipendentemente dal moto della sorgente o del
ricevitore della luce”, che significa che essa sarebbe isotropa rispetto a tutti
i Sistemi di Riferimento (SR), quindi Terra compresa. Ma in detto articolo
Einstein ha anche affermato che viene assunto “per definizione che il 'tempo'
che la luce impiega per andare da A a B è uguale al 'tempo' che essa impiega per
andare da B ad A” e che quindi si tratta di una velocità media di andata e
ritorno. Inoltre nell’esposizione divulgativa della relatività ha affermato che
detta isotropia è dovuta a una convenzione e, quindi, non alla realtà (4).
Infatti, come viene dimostrato in un video di Veritasium (5), la velocità della
luce in una sola direzione non è neanche misurabile, e quella ufficiale di
299.792.458 m/s è solo la velocità media di andata e ritorno, come Einstein
aveva previsto nel suo articolo del 1905.
Per cui bisogna prendere atto che la velocità della luce può essere realmente
isotropa solo rispetto al mezzo nel quale essa si manifesta e quindi non può
esserlo anche rispetto a qualunque SR, Terra compresa, in moto rispetto al
mezzo. Per cui può solo apparire isotropa rispetto ad ogni SR.
Ma nel capitolo 2 ho dimostrato che la velocità della luce può essere realmente
isotropa solo nei confronti del mezzo, anche in base alle osservazioni della
Radiazione cosmica di Fondo (RF).
In verità il sistema GPS può funzionare solo in base all’apparenza, e cioè
considerando la velocità della luce isotropa rispetto alla Terra. Ma questo è
possibile proprio grazie al reale rallentamento del tempo e alla reale
contrazione della materia, che consentono di considerare l’apparente isotropia
della velocità della luce come fosse reale anche se non lo è. Quindi questa
apparenza può essere considerata come una specie di dono della natura.
Infatti non è possibile far funzionare il GPS in base alla realtà, in quanto non
è possibile conoscere la velocità precisa della Terra rispetto al mezzo e,
quindi, neanche la reale velocità della luce rispetto alla Terra, che sarebbe
necessaria per far funzionare il sistema GPS in base alla realtà.
Per cui, in questo caso, è ben giustificabile considerare isotropa la velocità
della luce rispetto alla Terra, ma per i soli calcoli delle distanze terrestri,
non perché lo sia realmente. Ma questa apparenza non consente di calcolare anche
le velocità e le distanze degli oggetti celesti dalla Terra. Infatti, usandola
ugualmente, la Comunità Scientifica (CS) ha ottenuto un modello di Universo
complicato e incompatibile con le osservazioni, la cui espansione non sarebbe in
decelerazione, com’è ragionevole ipotizzare, ma in accelerazione (6).
Ma nonostante tutte le argomentazioni
sopra riportate, la CS sostiene prepotentemente che la velocità della luce sia
realmente isotropa in tutti i SR, Terra compresa.
Infatti personalmente ho provato ad ottenere dai fisici della CS che ho potuto
contattare in rete, una giustificazione plausibile di quanto sostengono, ma
oltre che qualche “presa in giro” (per non dire di peggio) da parte di qualche
persona, da un professore di fisica ho ricevuto la risposta che “Le parole
'apparente' e 'reale' andrebbero bandite dalla fisica o quanto meno usate con
precise avvertenze.”, ma senza precisare quali sarebbero dette avvertenze.
Invece, almeno a mio parere, è proprio per aver considerato l’apparente come
reale, che la CS ha ottenuto un modello di Universo complicato e incompatibile
con le osservazioni.
Comunque sono riuscito ad ottenere la pubblicazione di un mio articolo che
dimostra che il secondo postulato della RR non è compatibile con le
osservazioni, in una rivista scientifica dopo una revisione paritaria (7).
Ciò significa che qualcosa sta cambiando nella CS?
2. Dimostrazione che la velocità della luce non può essere realmente isotropa rispetto alla Terra.
2.1 Dimostrazione tramite la Radiazione di Fondo
In base alla teoria del Big Bang,
l’Universo è in espansione e circa 380.000 anni dopo il suo inizio è diventato
trasparente alla radiazione, per cui un’enorme quantità di fotoni (pacchetti di
onde elettromagnetiche che vengono percepite come luce dal nostro cervello) ha
iniziato a propagarsi liberamente (8, 9). Pertanto essi, a differenza degli
altri fotoni che vengono emessi da oggetti celesti in moto rispetto allo spazio,
è come se fossero stati emessi dallo spazio stesso. Quindi, poiché la frequenza
ondulatoria dei fotoni è isotropa nei confronti dell'emittente, sono gli unici
fotoni la cui frequenza ondulatoria risulta isotropa nei confronti dello spazio.
I fotoni sono partiti da luoghi diversi dell'Universo ed hanno viaggiato in
direzioni casuali, per cui una parte di essi ha viaggiato in direzione del luogo
dove in futuro ci sarebbe stata la Terra.
Da allora tali fotoni, che vengono denominati come Radiazione cosmica di Fondo,
hanno continuato ad arrivare sul luogo della Terra, a cominciare da quelli
partiti dai luoghi più vicini e poi via via, da quelli dei luoghi più lontani.
A causa dell'espansione dello spazio, la
loro lunghezza d’onda all’arrivo sulla Terra risulta aumentata, e quindi la loro
frequenza risulta diminuita, di circa 1.100 volte rispetto a quella di partenza,
ed è la stessa per tutti i fotoni, salvo alcune lievissime anisotropie
dell'ordine di una parte su 100.000 (8).
Oltre a dette anisotropie, che sono di natura intrinseca alla RF, è stata
rilevata una particolare anisotropia di circa una parte su 1.000, che dipende
dalla direzione di provenienza della RF e che risulta dovuta al moto della Terra
di circa 370 km/s rispetto ad un determinato luogo nel quale detta anisotropia
non verrebbe rilevata, e che viene denominata “anisotropia di dipolo” (8, 9).
Per cui in tale luogo risulterebbe che la frequenza ondulatoria dei fotoni della
RF sarebbe isotropa o, più precisamente, che non sarebbe influenzata
dall'anisotropia di dipolo. Ma anche la loro velocità sarebbe isotropa, perché
tale luogo fa parte dello spazio e, quindi, del mezzo nel quale i fotoni si
manifestano.
Quindi in detto luogo sia la velocità che la frequenza della RF, risulterebbero
isotrope.
Ragionevolmente detto luogo non può che essere quello dove la frequenza della RF
viene misurata e cioè quello dove la Terra sta transitando nel momento della
misura.
Pertanto, per quanto riguarda la Terra, la
velocità dei fotoni che viaggiano sulla sua superficie, è isotropa solo nei
confronti del luogo dello spazio dove la Terra sta transitando e non anche nei
confronti della Terra.
2.2 Dimostrazione tramite esperimenti mentali
Si immagini l’Universo in espansione come
una grande sfera di gomma che si stia gonfiando continuamente e sulla cui
superficie siano segnati moltissimi punti, che raffigurano i luoghi dello
spazio.
Si immaginino poi i fotoni della RF come delle file di automobiline ognuna delle
quali rappresenta un’onda, che si muovano sulla sua superficie a velocità
costante, poniamo di 1 m/s.
Si immagini poi un SR (che potrebbe essere la Terra) come un camioncino che si
muova sulla superficie della sfera, ma ad una velocità molto inferiore ad 1 m/s,
e poniamo che riesca a misurare la velocità delle automobiline nei suoi
confronti. Allora rileverebbe che esse gli si avvicinano a velocità diverse a
seconda della direzione, e sapendo che la loro
velocità è isotropa rispetto al punto dove stanno transitando, con
adeguati calcoli potrebbe determinare la propria velocità rispetto al punto che
sta percorrendo.
Per esempio se misurasse la velocità di due sole automobiline provenienti una da
dietro e l’altra di fronte, rispetto alla direzione del suo moto, e questa fosse
rispettivamente di 0,9 e 1,1 m/s, la differenza sarebbe di 0,2 m/s e la sua
velocità rispetto a tale punto, risulterebbe della metà, e cioè di 0,1 m/s.
Ma se il camioncino rilevasse la velocità di 1 m/s per tutte e due le
automobiline (il che raffigurerebbe l'esperimento di MM), significherebbe che
non ha gli strumenti adeguati per rilevare l’esatta velocità e non che le
automobiline gli vengano incontro realmente a 1 m/s, in quanto ciò è
impossibile.
Ed ora si immagini che in uno dei punti
segnati sulla sfera, transitino due file di automobiline, provenienti da
direzioni opposte e distanziate di 0,1 metri l’una dall’altra.
Un camioncino fermo in tale punto, in un secondo conterebbe 10 automobiline
provenire da una direzione e 10 dall’altra, e misurerebbe una velocità di 1 m/s
per ciascuna di esse.
Pertanto sia la frequenza di automobiline che la loro velocità, gli
risulterebbero isotrope.
Ed ora si ponga che il camioncino si muova alla velocità di 0,1 m/s verso una
delle due direzioni. In un secondo conterebbe 11 automobiline provenire dalla
direzione verso la quale si sta muovendo e 9 automobiline dalla direzione
opposta. Quindi rileverebbe una differenza di 2 automobiline tra le due
direzioni di provenienza (la differenza raffigura l'anisotropia di dipolo della
RF). E se misurasse correttamente la velocità delle automobiline rispetto a sé
stesso, troverebbe che quelle provenienti dalla direzione frontale, avrebbero
una velocità di 1,1 m/s, mentre quelle provenienti dal retro, avrebbero una
velocità di 0,9 m/s.
Pertanto sia la frequenza che la velocità delle automobiline, dipenderebbero
dalla direzione di provenienza e, quindi, gli risulterebbero anisotrope.
Ma se misurasse la loro velocità isotropa (1 m/s) e la frequenza anisotropa (11
e 9), significherebbe che una delle due misure non sarebbe corretta, e cioè
quella della velocità, come risulta nella dimostrazione esposta nel paragrafo
2.1.
In conclusione risulta che la velocità
delle automobiline è realmente isotropa solo nei confronti del punto nel quale
si stanno muovendo e non anche nei confronti del camioncino in movimento.
E poiché il camioncino raffigura la Terra e le automobiline le onde dei fotoni,
quelli della luce compresi, significa che la velocità della luce non può essere
realmente isotropa nei confronti della Terra.
RIFERIMENTI
1. Max Born –
“La sintesi einsteiniana” – Capitolo 5, paragrafo 14 - “L’esperimento di
Michelson e Morley”. 1973; 257-262.
2. Boschetto – Esperimento di Michelson e
Morley
http://www.fmboschetto.it/tde/approfondimento_1.htm
3. Albert Einstein – Relatività Ristretta
https://it.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A0_ristretta
- L’elettrodinamica dei corpi in movimento
https://spazioinwind.libero.it/estebansementa/articles/Einstein.pdf
4. Albert Einstein – Relatività: Esposizione divulgativa – Capitolo 1,
paragrafo 8 – “Sul concetto di tempo nella fisica”. 1996;
58-61.
5. Veritasium -Why
No One Has Measured The Speed Of Light
https://www.youtube.com/watch?v=pTn6Ewhb27k
6. Espansione dell’Universo in decelerazione e relatività
https://www.academia.edu/118170636/Espansione_dellUniverso_in_decelerazione_e_relativit%C3%A0
7.
The Second Postulate of Special Relativity is Incompatible with Observations
https://www.tsijournals.com/articles/the-second-postulate-of-special-relativity-is-incompatible-with-the-observations.pdf
8. Wikipedia, edizione italiana – Radiazione cosmica di fondo –
Caratteristiche.
https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_cosmica_di_fondo#:~:text=La%20radiazione%20di%20fondo%20%C3%A8,%C3%A8%20considerata%20una%20conferma%20chiave.
9.
Wikipedia, edizione inglese - Cosmic Microwave Background - CMBR dipole
anisotropy
https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background
Dino Bruniera
E-mail:
dino.bruniera@gmail.com