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OGNI LOCALITA’ DELLO SPAZIO IN ESPANSIONE, E’ IL SISTEMA DI RIFERIMENTO PRIVILEGIATO PER L'EVENTUALE OGGETTO CHE VI STESSE TRANSITANDO

1. INTRODUZIONE

L'esperimento di Michelson e Morley (MM) del 1887, avrebbe dovuto rilevare il cosiddetto vento d'etere, che sarebbe dovuto al moto della Terra rispetto all'etere. E cioè al mezzo nel quale si manifesterebbe la luce, e quindi il solo rispetto al quale la sua velocità sarebbe isotropa.
Per questa ragione l’etere sarebbe stato considerato come il Sistema di Riferimento (SR) privilegiato.
Ma l'esperimento rilevò che la velocità della luce risultava isotropa e, quindi, non rilevò alcun vento d'etere.

Per giustificare questo risultato negativo, Lorentz ipotizzò che tutti gli oggetti che si muovono nell’etere, subiscano un rallentamento del tempo ed una contrazione della lunghezza nella direzione del moto, in funzione della loro velocità rispetto all’etere, facendo così risultare la velocità della luce come isotropa, anche se in realtà non lo è.
Per approfondire questo esperimento cliccare qui.

Però nel 1905 intervenne Einstein, che non accettò la giustificazione di Lorentz, "cancellò" la necessità dell'etere e formulò la teoria della Relatività Ristretta (RR), nella quale ipotizzò che le onde luminose si propaghino nel vuoto e che la loro velocità sia isotropa in tutti i SR, qualunque sia il loro moto tra di essi.
Che sono ipotesi impossibili da accettare, sia perché le onde hanno bisogno di un mezzo per manifestarsi (lo stesso Einstein, in seguito, modificò le sue convinzioni su questa ipotesi), che perché se la velocità della luce è isotropa per un SR, non può esserlo anche per i SR che si muovono nei suoi confronti.
Per giustificare quest'ultima ipotesi Einstein affermò che l’isotropia della velocità della luce “non è nella realtà né una supposizione né un'ipotesi circa la natura fisica della luce, bensì una convenzione che io posso fare a mio arbitrio al fine di giungere a una definizione di simultaneità".
Quindi Einstein ipotizzò che la velocità della luce sia isotropa in tutti i SR, non perché effettivamente possa esserlo, ma per convenzione.

Ma ora, come dimostrerò qui di seguito, è possibile rilevare il SR privilegiato e cioè quello in cui la velocità della luce è realmente isotropa, consentendo così di considerare come reali sia il rallentamento del tempo che la contrazione degli oggetti, in funzione della loro velocità nei suoi confronti, come ipotizzato da Lorentz.
Quindi ora la RR risulta sostituibile da una teoria che non si basa sulla sopra citata convenzione. Una teoria per la quale le onde luminose si manifestano in un mezzo e la cui velocità non è isotropa in tutti i SR, qualunque sia la loro velocità l'uno rispetto all'altro. Una teoria dalla quale derivare ulteriori teorie sui vari fenomeni dell'Universo e che, quindi, apre un'altra strada verso la verità sul funzionamento dell’Universo.


2. DIMOSTRAZIONI

2.1  Dimostrazione tramite la radiazione cosmica di fondo 

Dalle osservazioni risulta che lo spazio, che considero come una "sostanza" nella quale si manifestano sia i fotoni che la materia, si sta espandendo in tutto l’Universo.
In base alla teoria del Big Bang, circa 379.000 anni dopo l’inizio della sua espansione, l’Universo è diventato trasparente alla radiazione, per cui un’enorme quantità di fotoni ha iniziato a propagarsi liberamente.
I fotoni sono partiti da località diverse dell'Universo ed hanno viaggiato in direzioni casuali, per cui una parte di essi ha viaggiato in direzione della Terra.
Da allora tali fotoni, che vengono denominati come radiazione cosmica di fondo (abbreviata in CMBR, dall'inglese Cosmic Microwave Background Radiation), hanno continuato ad arrivare sulla Terra, a cominciare da quelli partiti dalle località più vicine e poi via via, da quelle sempre più lontane.

A causa dell'espansione dello spazio, la loro lunghezza d’onda è notevolmente aumentata, e quindi la loro frequenza è diminuita, fino al valore attualmente rilevato di circa 1.100 volte, che è lo stesso per tutti i fotoni, salvo alcune lievissime anisotropie dell'ordine di una parte su 100.000.
Oltre a dette anisotropie, che sono di natura intrinseca alla CMBR (essendo di natura intrinseca, esse non influenzano la presente teoria e, quindi, non ne terrò sempre conto qui di seguito), è stata rilevata una particolare anisotropia di ben maggiore ampiezza rispetto alle altre (di circa una parte su 1.000 ), che dipende dalla direzione di provenienza della CMBR e che risulta dovuta al moto della Terra (di circa 370 km/s) rispetto ad una determinata località nella quale detta anisotropia non verrebbe rilevata, e che viene denominata “anisotropia di dipolo”.
Per cui in tale località risulterebbe che la frequenza della CMBR sarebbe isotropa (senza tener conto delle sopra citate lievisime anisotropie) o, più precisamente, che non sarebbe influenzata dall'anisotropia di dipolo. Ma anche la sua velocità risulterebbe isotropa, in quanto l'esperimento di MM ha dimostrato che la velocità dei fotoni (quindi compresi quelli della CMBR) risulta isotropa in qualunque località la si misuri.
Quindi in detta località sia la velocità che la frequenza della CMBR (senza tener conto delle sopra citate lievisime anisotropie), risulterebbero isotrope, come è ragionevole che sia in realtà. Perché non è accettabile ipotizzare che la frequenza della CMBR, dipenda dalla sua direzione di provenienza e che, nello spesso tempo, la sua velocità non dipenda dalla direzione di provenienza e, quindi, risulti isotropa (vedasi il prossimo paragrafo per una dimostrazione di questa affermazione).
Quindi se nella Terra risulta che la frequenza della CMBR, dipende dalla sua direzione di provenienza e, invece, che la sua velocità è isotropa, significa che una delle due misure non è corretta.

La località dove sia la velocità che la frequenza della CMBR (senza tener conto delle sopra citate lievisime anisotropie), sarebbero isotrope, non può che essere quella dove la frequenza della CMBR viene misurata, e cioè quella dove la Terra sta transitando nel momento della misura.
Ma se in detta località la velocità dei fotoni della CMBR, è realmente isotropa, anche la velocità di tutti gli altri fotoni, quelli della luce compresi, deve essere realmente isotropa.
E se la velocità dei fotoni è isotropa rispetto alla località che stanno percorrendo, non può esserlo realmente anche nei confronti della Terra, perché essa è in moto rispetto alla località.
La velocità dei fotoni non può essere isotropa neanche rispetto a località diverse da quella che i fotoni stanno percorrendo, perché a causa dell’espansione dello spazio, le altre località si stanno allontanando da detta località e, quindi, risultano in moto rispetto ad essa (questo ragionamento verrà approfondito nel prossimo paragrafo).

In conclusione se nella Terra la velocità dei fotoni risulta isotropa, come nell'esperimento di MM, significa solo che nella Terra gli strumenti non sono in grado di misurarla correttamente per le ragioni ipotizzate da Lorentz, e non che essa sia realmente isotropa. Pertanto la velocità dei fotoni è isotropa solo nei confronti della località dello spazio dove la Terra sta transitando che, quindi, costituisce il suo SR privilegiato.


2.2 Dimostrazione tramite esperimenti mentali

Per dimostrare più chiaramente le ipotesi sopra esposte, espongo qui di seguito due 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 (raffigurano le località dello spazio).
Si immaginino poi i fotoni della CMBR come degli insiemi di automobiline che si muovano sulla sua superficie a velocità costante, poniamo di 1 m/s.
Si noti che se la velocità di un’automobilina è di 1 m/s rispetto al punto in cui sta transitando, non può essere di 1 m/s anche nei confronti degli altri punti, in quanto essi, a causa dell’espansione della superficie della sfera, si stanno allontanando da tale punto. Quindi per determinare la sua velocità rispetto ad uno degli altri punti, bisognerà addizionare o sottrarre da 1 m/s, la velocità di allontanamento del punto interessato, in funzione della direzione del moto dell’automobilina rispetto a tale punto. Di conseguenza, rispetto a tale punto, le automobiline che vanno in direzione contraria a quella di allontanamento del punto, hanno una velocità superiore ad 1 m/s, e quelle che vanno nella stessa direzione del punto, hanno una velocità inferiore ad 1 m/s. Quindi la velocità delle automobiline che transitano in un determinato punto, non è isotropa rispetto ad un altro punto. Per il quale, naturalmente, è isotropa la velocità delle automobiline che transitano in esso. 
Si immagini poi un SR come un camioncino che si muova sulla superficie della sfera, ma ad una velocità inferiore ad 1 m/s, e poniamo che riesca a misurare la sua velocità nei confronti delle automobiline. Allora rileverebbe che esse gli si avvicinano a velocità diverse a seconda della direzione, e con adeguati calcoli potrebbe determinare la sua velocità rispetto al punto che sta percorrendo.
Per esempio se misurasse la velocità di due sole automobiline provenienti da direzioni opposte 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 sarebbe impossibile.

Ed ora espongo un altro esperimento mentale, solo un po’ più complesso.
Poniamo che in uno dei punti segnati sulla sfera, transitino due colonne di automobiline, provenienti da direzioni opposte e distanziate di 0,1 metri l’una dall’altra.
Un osservatore posizionato 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.
Ora ponendo che il camioncino si muova sempre 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 contraria. Quindi rileverebbe una differenza di 2 automobiline tra le due direzioni di provenienza (la differenza raffigura l'anisotropia di dipolo della CMBR). 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 da dietro, 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 dall’esperimento precedente.
In conclusione risulta che la velocità delle automobiline è realmente isotropa solo nei confronti del punto che stanno percorrendo, il quale, pertanto, costituisce il SR privilegiato per il camioncino.
Per completezza vorrei aggiungere che, naturalmente, ogni punto nel quale il camioncino transiterà durante il suo viaggio, nel momento del transito costituirà il suo SR privilegiato, ma non lo sarà più una volta superato.
 

3. SVILUPPI

3.1  Tempo e lunghezza

Dalle dimostrazioni sopra esposte si possono dedurre le leggi fisiche che seguono.

Ogni località dello spazio ha un proprio tempo, che qui denomino come tempo locale.
In un eventuale oggetto che transiti nella località, il tempo corrisponde al tempo locale dilatato in funzione della sua velocità rispetto alla località stessa, e si ottiene applicando la formula di Lorentz sulla dilatazione del tempo.
Di conseguenza conoscendo il tempo nell’oggetto, è possibile ottenere il tempo locale, applicando la formula di Lorentz inversa sulla dilatazione del tempo.

Un ipotetico oggetto a riposo rispetto ad una località dello spazio, assume la lunghezza massima.
Un oggetto che transiti nella località, subisce una contrazione nella direzione del suo moto, in funzione della sua velocità rispetto alla località stessa. La lunghezza contratta si ottiene applicando la formula di Lorentz sulla contrazione delle lunghezze.
Di conseguenza, conoscendo la lunghezza contratta, è possibile ottenere la lunghezza massima, applicando la formula di Lorentz inversa sulla contrazione delle lunghezze.

Lo strumento per misurare la velocità dell'oggetto rispetto alla località dove esso sta transitando, è costituito dall'anisotropia di dipolo della CMBR.

Le formule si possono trovare cliccando qui.
 

3.2 Differenze con la Relatività Ristretta

Nei confronti della RR, ci sono le differenze che seguono.

Per la presente teoria la velocità dei fotoni è isotropa solo rispetto alla località dello spazio che stanno percorrendo.
Per la RR essa è isotropa anche rispetto agli oggetti celesti che vi stanno transitando. 

Per la presente teoria ogni oggetto assume una conformazione in funzione della sua velocità nei confronti della località dello spazio nella quale sta transitando, nel senso che la sua lunghezza si contrae ed il suo tempo si dilata.
Per la RR ogni oggetto osserva gli altri oggetti che si contraggono ed il loro tempo che si dilata, in funzione della loro velocità rispetto a se stesso.


4. CONCLUSIONI

La velocità della luce rispetto alla Terra, non può essere isotropa per i motivi che seguono.
1. Da quanto risulta dalle "Dimostrazioni tramite esperimenti mentali", affinché la velocità dei fotoni della CMBR, possa essere isotropa, è necessario che anche la loro frequenza ondulatoria risulti isotropa, quindi dato che sulla Terra tale frequenza non risulta isotropa, ma dipende dalla direzione di provenienza, significa che neanche la loro velocità possa essere isotropa, ma che dipenda dalla direzione di provenienza.
2. Da quanto risulta dalle "Dimostrazioni tramite la radiazione di fondo", nella località dello spazio percorsa dalla Terra, sia la velocità che la frequenza della CMBR, sono isotrope. Il che significa che la loro velocità è realmente isotropa, per cui non può essere realmente isotropa anche rispetto alla Terra, dato che essa vi transita alla velocità di circa 370 km/s.
Naturalmente ciò che vale per i fotoni della CMBR, vale anche per tutti gli altri fotoni.
Quindi se nella Terra la velocità dei fotoni risulta ugualmente isotropa, come nell’esperimento di MM, significa solo che nella Terra gli strumenti non sono in grado di misurarla correttamente e non che essa sia realmente isotropa.
Pertanto la velocità dei fotoni è isotropa solo rispetto alle località dello spazio da essi via via percorse, che quindi possono essere definite come i SR privilegiati per gli eventuali oggetti che vi transitassero. 

Da queste dimostrazioni si ricava una teoria per la quale per ogni oggetto ed in ogni momento, esiste un SR privilegiato, che consiste nella località dello spazio dove esso sta transitando, rispetto al quale:
- la velocità dei fotoni è realmente isotropa;
- l’oggetto può misurare la sua velocità;
- l’oggetto si contrae in funzione della sua velocità;
- il tempo nell’oggetto si dilata in funzione della sua velocità.
Lo strumento per misurare detta velocità, è l’anisotropia di dipolo della CMBR.

P.S.
Per chi volesse leggere anche alcune altre mie ipotesi basate sulla presente teoria, ho pubblicato una relazione dal titolo  "
Un'altra strada verso la verità sul funzionamento dell'Universo".
 

Dino Bruniera

E-mail: dino.bruniera@gmail.com


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