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RELATIVITÁ NELLO SPAZIO IN ESPANSIONE – EDIZIONE DIVULGATIVA

COME FUNZIONA L’UNIVERSO - UN’ALTRA VERITÁ

Per chi volesse leggere una versione più scientifica (comprensiva di formule matematiche) può trovarla qui (la versione in italiano si trova da pagina 36 in poi):
https://vixra.org/abs/2007.0023
 

INDICE

PARTE  PRIMA  -  MOTO DEI SISTEMI DI RIFERIMENTO INERZIALI

1. INTRODUZIONE

2. MOTO RELATIVO ALLO SPAZIO
2.1 Introduzione
2.2 Esposizione del modello di Universo tramite esempi mentali

3. LEGGI FISICHE

4. CONCLUSIONI DELLA PRIMA PARTE

PARTE SECONDA – UN UNIVERSO IN ESPANSIONE

5. UN UNIVERSO DI QUANTI DI SPAZIO
5.1 Spazio in espansione
5.2 Introduzione al moto nello spazio in espansione
5.3 Velocità e frequenza dei fotoni, in funzione della densità dello spazio
5.4 Deflessione della luce quando passa vicino alle masse
5.5 Il moto di un oggetto nello spazio in espansione

6. MODELLO DI UNIVERSO
6.1 Esemplificazione del modello di Universo
6.2 Simulazione del viaggio dei fotoni di una galassia ad alto redshift
6.3 Simulazione del viaggio della radiazione di fondo
6.4 Evoluzione di questo Universo

7. CONCLUSIONI DELLA SECONDA PARTE
 

APPENDICE A - Confronto tra Relatività Generale e Relatività nello Spazio in Espansione

A1. Premessa

A2. Confronto
A2.1 Propagazione della luce
A2.2 Contrazione delle lunghezze e dilatazione del tempo
A2.3 Sistema di Riferimento della radiazione di fondo
A2.4 Simultaneità di due eventi
A2.5 Dimensioni dello spazio
A2.6 Deviazione della luce causata dalle masse
A2.7 Moto degli oggetti materiali
A2.8 Massa inerziale e gravitazionale
A2.9 Contrazione dei regoli posti radialmente rispetto ad una massa
A2.10 Energia oscura
A2.11 A cosa è dovuto il Redshift Cosmologico

A3. Conclusioni

APPENDICE B - Universo in espansione senza energia oscura e inflazione cosmica

B1. Problemi dei modelli di Universo compatibili con la Relatività Generale.
B1.1 Ingiustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo
B1.2 Rapporto troppo vicino ad 1, tra l’energia gravitazionale e quella del moto di espansione
B1.3 Teoria dell’Inflazione Cosmica

B2. Modello di Universo compatibile con la Relatività nello Spazio in Espansione
B2.1 Giustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo
B2.2 Rapporto tra energie

B3. Espansione in accelerazione

B4. Conclusioni

RIFERIMENTI

PARTE  PRIMA

MOTO DEI SISTEMI DI RIFERIMENTO INERZIALI

Questa parte è alternativa alla Relatività Ristretta.

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.
Ma l'esperimento rilevò che la velocità della luce risultava isotropa e, quindi, non rilevò alcun vento d'etere (1).
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 (2).

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 Sistemi di Riferimento (SR).
Che sono ipotesi non realistiche, soprattutto perché le onde hanno bisogno di un mezzo per manifestarsi, per cui la loro velocità può essere isotropa solo rispetto a detto mezzo, come è la velocità del suono rispetto all’aria.

2. MOTO RELATIVO ALLO SPAZIO

2.1 Introduzione

La presente teoria, invece, prevede che la velocità della luce sia isotropa solo nei confronti del mezzo nel quale essa si manifesta, che consiste nell’unica sostanza che compone l’Universo e che corrisponde a ciò che viene denominato come spazio.
Pertanto qui di seguito mi propongo di dimostrare che la velocità della luce è isotropa rispetto allo spazio e di esporre la modalità per rilevare la velocità con la quale un oggetto celeste, come per esempio la Terra, si muove rispetto allo spazio.
La presente teoria è compatibile con la Teoria dell’Etere di Lorentz (TEL) e, quindi, anche con le sue giustificazioni sui risultati dei vari esperimenti sulla velocità della luce, compreso quello di MM.

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 ha iniziato a propagarsi liberamente (5, 6). Per cui 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. Pertanto, poiché la frequenza dei fotoni è isotropa solo nei confronti dell'emittente, sono gli unici fotoni la cui frequenza risulta pressoché 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 della Terra.
Da allora tali fotoni, che vengono denominati come Radiazione di Fondo (RF), hanno continuato ad arrivare sulla Terra, a cominciare da quelli partiti dai luoghi più vicini e poi via via, da quelli relativamente più lontani.

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 (3).
Oltre a dette anisotropie, che sono di natura intrinseca alla RF, 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 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” (5).
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. Come è giustificabile dal fatto che detti fotoni è come se fossero emessi dallo spazio stesso, come ho dimostrato sopra. Ma anche la loro velocità è 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.
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.

La velocità dei fotoni non può essere isotropa neanche rispetto a luoghi diversi da quello che essi stanno percorrendo, perché a causa dell’espansione dello spazio, gli altri luoghi si stanno allontanando da detto luogo e, quindi, risultano in moto rispetto ad esso (questo ragionamento verrà approfondito nel prossimo paragrafo).
Pertanto, per quanto riguarda la Terra, la velocità dei fotoni è isotropa solo nei confronti del luogo dello spazio dove la Terra sta transitando e non anche nei confronti della Terra.
La velocità con la quale la Terra si sta muovendo rispetto al suo luogo di transito nello spazio (per brevità, d’ora in poi userò solo i termini “suo luogo” senza quelli “di transito nello spazio”), viene determinata dal valore dell’anisotropia di dipolo.
Naturalmente ogni oggetto celeste ha il suo luogo, rispetto al quale può rilevare la sua velocità.
Pertanto anche il Sole ha il suo luogo, nei confronti del quale dovrebbe muoversi a 340 km/s, 30 in meno rispetto al moto della Terra (che corrisponde alla sua velocità orbitale).
Ed anche il centro della Via Lattea ha il suo luogo, nei confronti del quale si dovrebbe muovere a circa 120 km/s, 220 in meno rispetto al moto del Sole, che si muove a tale velocità relativamente al centro della nostra galassia.

2.2 Esposizione del modello di Universo tramite esempi 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 i luoghi dello spazio).
Si immaginino poi i fotoni della RF 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 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.

Poniamo ora 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 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 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’esempio precedente.
In conclusione risulta che la velocità delle automobiline è realmente isotropa solo nei confronti del punto che stanno percorrendo.

3. LEGGI FISICHE

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

Ogni luogo dello spazio ha un proprio tempo (nel senso che esso scorre ad una determinata velocità), che qui denomino come tempo locale.
In un eventuale oggetto che transitasse in detto luogo, il tempo corrisponderebbe al tempo locale dilatato in funzione della sua velocità rispetto al luogo stesso.

Un ipotetico oggetto a riposo rispetto ad un luogo dello spazio, assumerebbe la lunghezza massima, che qui denomino come lunghezza locale.
Un oggetto che transitasse in detto luogo, subirebbe una contrazione della sua lunghezza nella direzione del suo moto, in funzione della sua velocità rispetto al luogo stesso.

Lo strumento per misurare la velocità dell’oggetto rispetto al luogo dove esso sta transitando, è costituito dalla anisotropia di dipolo della RF.

4. CONCLUSIONI DELLA PRIMA PARTE

La velocità della luce rispetto alla Terra, non può essere isotropa per i motivi che seguono.

1. Da quanto risulta dalle spiegazioni tramite esempi mentali, affinché la velocità dei fotoni della RF, possa essere veramente 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 può essere isotropa, ma che dipende dalla direzione di provenienza.

2. Da quanto risulta dal paragrafo 2.1, nel luogo dello spazio percorso dalla Terra, sia la velocità che la frequenza dei fotoni della RF, 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 se la velocità dei fotoni della RF non è isotropa, neanche la velocità degli altri fotoni può essere isotropa.

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 è realmente isotropa.
Pertanto la velocità dei fotoni è isotropa solo rispetto ai luoghi dello spazio da essi via via percorsi.

Da queste dimostrazioni si può ricavare una teoria, che afferma che nel luogo dello spazio dove un oggetto materiale sta transitando:
- 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 RF.

PARTE  SECONDA

UN UNIVERSO IN ESPANSIONE

Questa parte è alternativa alla Relatività Generale.

5. UN UNIVERSO DI QUANTI DI SPAZIO

5.1 Spazio in espansione

L’Universo si può immaginare come un’immensa sfera composta esclusivamente da un’enormità di piccolissime particelle indivisibili, contenenti una uguale quantità di spazio, che d’ora in poi denominerò come "quanti di spazio".

Per “spazio” intendo una sostanza continua, quindi non composta di particelle (che significa che le piccolissime particelle non sono a loro volta composte di ulteriori ancora più piccole particelle), che tende ad espandersi. In pratica si tratta dell’unica vera sostanza che compone l’Universo e che, pertanto, deve essere molto diversa dalla materia che noi possiamo osservare.

All’inizio del cosiddetto Big Bang, i quanti erano estremamente compressi e quindi hanno iniziato ad espandersi, causando l’espansione dell’Universo, che sta continuando tutt’ora.

La velocità di espansione dello spazio è la stessa in tutti i luoghi dell’Universo, per cui ogni luogo si allontana da ogni altro luogo con una velocità che dipende dalla distanza: più sono lontani e più velocemente si allontanano tra di loro.

Quindi ogni luogo può considerarsi come un centro dell’Universo, dal quale tutti gli altri luoghi si allontanano.

5.2 Introduzione al moto nello spazio in espansione

Tra i quanti di spazio non esiste alcun vuoto, per cui se un quanto si comprime, e quindi riduce le proprie dimensioni, i quanti adiacenti possono/devono aumentare le loro dimensioni e, quindi, espandersi.
La materia è una manifestazione fisica nei quanti di spazio.
Le particelle elementari del cosiddetto modello standard della fisica quantistica, sono dei fenomeni fisici che, tra l’altro, comprimono quanti di spazio e, pertanto, un oggetto materiale contiene moltissimi insiemi di quanti di spazio compressi, che fanno aumentare la compressione media dei quanti di spazio che lo compongono.
Così i quanti limitrofi all’oggetto, e cioè quelli in prima linea, grazie alla riduzione delle dimensioni dei quanti nell’oggetto, possono/devono espandersi di più. Ma poi vengono ricompressi parzialmente perché i quanti in seconda linea, che sono più compressi per non aver ancora “subito” espansioni, si espandono a loro volta verso quelli di prima linea. Poi anche i quanti di terza linea, ancora compressi, si espandono verso quelli di seconda linea. E così via fino ai quanti sempre più lontani dall’oggetto.
In poche parole la materia, comprimendo numerosi quanti di spazio, consente ai quanti vicini e poi via via anche a quelli sempre più lontani, di potersi espandere di più. Il risultato è un ambiente nel quale i quanti di spazio vicini alla materia sono più espansi di quelli via via più lontani dalla materia.

Nella figura 1 ho cercato di visualizzare in uno spaccato di uno spazio tridimensionale, come un oggetto celeste, che potrebbe essere il Sole, comprime i quanti di spazio al suo interno e, di conseguenza, fa dilatare quelli limitrofi in senso radiale.

FIGURA 1

Compressione dei quanti di spazio nella materia e dilatazione di quelli limitrofi

I quanti che compongono la materia, sono comunque più compressi rispetto ai quanti esterni ad essa però, per precisione, bisogna dire che è la compressione media dei quanti che compongono la materia, che è maggiore della compressione media dei quanti esterni alla materia. Perché all’interno degli oggetti materiali vi sono molti quanti che dovrebbero essere più espansi di quelli esterni, e cioè, per esempio, quelli tra le molecole, in quanto più vicini alle particelle elementari.

Gli insiemi di quanti che compongono le molecole, tendono a muoversi in direzione dei quanti più espansi (o meno compressi), perché trovano meno resistenza. Pertanto gli oggetti materiali, dato che sono composti da molecole, tendono a muoversi verso i quanti più espansi, e quindi in direzione di altri oggetti. Per questo motivo ogni oggetto tende a muoversi verso altri oggetti.

Però, più precisamente, non bisogna pensare a dei quanti che si muovono da un punto ad un altro, ma a delle compressioni di quanti che si muovono da un punto ad un altro o, meglio ancora, a delle manifestazioni fisiche che avvengono nei vari punti dello spazio e che producono delle compressioni di quanti di spazio.

5.3 Velocità e frequenza dei fotoni, in funzione della densità dello spazio

Il tempo scorre più o meno lentamente in funzione della distanza da un oggetto massivo, e cioè in funzione della densità dello spazio, come risulta anche dal sistema GPS.
Perché la densità dello spazio influisce sia sulla velocità della luce che sulla velocità del tempo, in modo tale che dividendo lo spazio percorso per il tempo impiegato, il risultato sia sempre una velocità di 299.792.458 m/s.

Una prova della misura del rallentamento della velocità della luce dovuta agli oggetti massivi, è l'esperimento di Shapiro (6), che riguarda il tempo di andata e ritorno della luce, tra la Terra e Venere, quando in mezzo c'è il Sole.
Secondo la presente teoria la frequenza dei fotoni è minore, e quindi la luce si propaga più lentamente, dove lo spazio è più espanso. Quindi se si misura il tempo che un segnale radar impiega a coprire la distanza tra due pianeti, questo tempo deve essere maggiore se lungo il tragitto il segnale è costretto a passare in prossimità del Sole, dove lo spazio è più espanso a causa della sua vicinanza.
In effetti col Sole in mezzo per il tragitto Terra-Venere (e ritorno) è stato misurato un ritardo di circa 200 microsecondi (su un tempo di percorrenza totale di circa 1.000 secondi), su quanto previsto, in ottimo accordo con quanto previsto dalla RG e quindi anche dalla presente teoria.

Quindi rispetto allo spazio non influenzato da oggetti massivi, nello spazio da essi influenzato:
(1) il tempo scorre più lentamente e la frequenza ondulatoria dei fotoni è minore.

Ma, per la presente teoria,
(2) tale fenomeno è dovuto all’espansione dello spazio, che è dovuto alla presenza dell’oggetto massivo.

Di conseguenza si può affermare che
(3) l’espansione dello spazio influenza lo scorrere del tempo.

Quindi nel passato,
(4) quando lo spazio era molto meno espanso, i fotoni avevano una velocità molto superiore a quella attuale, anche se ipotetici orologi di allora l'avrebbero misurata sempre a 299.792.458 m/s (perché avrebbero misurato il tempo più velocemente, perché lo spazio era meno espanso).
In altre parole, man mano che l’Universo si è espanso, la luce ha ridotto la sua velocità, ma anche ipotetici orologi avrebbero rallentato, facendo così misurare la velocità della luce sempre a 299.792.458 m/s.

(5) Oltre che ridurre la velocità dei fotoni, l’espansione dello spazio fa rallentare anche la loro frequenza ondulatoria senza che ipotetici orologi possano rilevarlo. Perché se così non fosse, la frequenza dei fotoni emessi da una determinata tipologia di fonte (per esempio dall’idrogeno) e misurata con uno stesso orologio, risulterebbe maggiore in cima ad una montagna (dove lo spazio è meno espanso), rispetto alla sua base (dove lo spazio è più espanso).

 
5.4 Deflessione della luce quando passa vicino alle masse

La luce si manifesta tramite onde elettromagnetiche, che sono senza massa. Per cui non tendono ad espandersi verso dove lo spazio è meno denso, ma dalle osservazioni risulta che deflettono comunque verso detta direzione.
La RG giustifica questo fenomeno con una curvatura dello spaziotempo su 4 dimensioni dovuta alla presenza di un oggetto massivo. Nel caso in cui detto oggetto sia il Sole, ha predetto che la deflessione corrisponda ad un angolo di 1,75 secondi d’arco, come poi è stato osservato nella realtà.
La presente teoria prevede anch’essa una curvatura, ma del solo spazio nelle normali 3 dimensioni, che comunque predice la stessa deflessione della RG.

FIGURA 2

Curvatura dello spazio

In pratica, come si può vedere nella figura 2, i quanti di spazio più lontani dalla materia hanno dimensioni identiche in quanto non sono influenzati da essa, quelli che formano la materia sono molto compressi e quelli limitrofi ad essa sono più dilatati in senso radiale a causa del “tiraggio” che subiscono dai quanti che la formano. Quindi cercando di allineare delle pile di quanti lontani dalla materia con delle pile di quanti vicini alla materia, e tirando delle linee tra i quanti che formano le pile, si può osservare la loro curvatura e, quindi, la curvatura dello spazio. La quale influenza il moto della luce e delle masse.
E la luce proveniente dagli oggetti celesti lontani, quando passa vicino al Sole, tende a seguire le linee formate dall’allineamento dei quanti di spazio, deflettendo così verso di esso.
Il che comporta che una stella la cui luce prima di arrivare sulla Terra passa vicino al Sole, ci appaia in una posizione diversa da quella reale (vedi figura 3), come è stato dimostrato durante un esperimento effettuato durante un’eclissi del Sole nel 1919, ma anche, sempre più precisamente, successivamente.

FIGURA 3

Deflessione della luce quando passa vicino al Sole

5.5 Il moto di un oggetto nello spazio in espansione

Come tutti i quanti di spazio, anche quelli sui quali si manifestano gli oggetti materiali, tendono ad espandersi.
Quando un oggetto materiale è a riposo rispetto allo spazio lontano da oggetti massivi, i quanti che lo compongono tendono ad espandersi con la stessa forza e trovano la stessa resistenza (dovuta ai quanti di spazio) in tutte le direzioni, pertanto l'oggetto non si muove.
Ma se esso viene urtato da un altro oggetto, le particelle elementari che lo compongono si conformano in modo tale che l'oggetto assuma una propria velocità e direzione, in funzione dell'urto subito. E poi continua a muoversi con la nuova velocità e direzione.

Ora poniamo che durante il suo moto l'oggetto rilevi dei quanti di spazio più espansi in una determinata direzione, a causa della presenza di un oggetto massivo. Allora le particelle elementari che lo compongono si conformano in modo da deviare verso tale direzione, e poi man mano che procedono verso l'oggetto celeste, continuano a conformarsi in modo adeguato alla nuove velocità e direzioni.
Fino a quando l’oggetto impatta con l'oggetto massivo.
A quel punto le sue particelle si conformano in modo "uguale" a quelle dell'oggetto massivo e concorrono a formare la sua massa.

Un’altra considerazione da fare è sulla differenza tra l’orbita dei pianeti calcolata in base alla teoria della gravità di Newton e quella della gravità della RG, che per essa è dovuta alla curvatura dello spaziotempo dovuta alla massa del Sole.
Poiché quanto dovuto alla tendenza a muoversi verso dove lo spazio è più espanso, dovrebbe corrispondere a quanto previsto dalla gravità di Newton, resterebbe da giustificare la differenza di orbita tra le due teorie sopra citate.
Poiché gli oggetti materiali sono formati da particelle elementari, che sono anche dei fenomeni ondulatori come dimostrato dall’esperimento della doppia fenditura, nel muoversi tra le varie densità dello spazio, subiscono anche il fenomeno della deflessione dovuta alla curvatura dello spazio.
Pertanto, per esempio, l’orbita dei pianeti solari è dovuta, oltre che alla velocità rispetto allo spazio già acquisita, sia alla tendenza delle loro masse a muoversi verso il Sole, che alla deflessione dovuta alla curvatura dello spazio, la quale causa una precessione del loro perielio.

6. MODELLO DI UNIVERSO

Il rallentamento della frequenza ondulatoria dei fotoni ed il conseguente allungamento della loro lunghezza d'onda, dovuta all’espansione dello spazio, viene denominata dai relativisti come “redshift cosmologico”.
Però nel paragrafo 5.3 ho sostenuto che assieme a detto rallentamento di frequenza, avviene anche un rallentamento degli orologi della stessa misura.
In conclusione, quindi, l'espansione dello spazio non fa misurare, almeno direttamente, alcuna riduzione della frequenza ondulatoria dei fotoni e, quindi, neanche il RC.
E allora a cosa sarebbe dovuto l’elevato valore del redshift rilevato nei fotoni provenienti dagli oggetti celesti molto lontani?
Come dimostrerò più avanti, è dovuto alla velocità di allontanamento del luogo dove viene ricevuto il fotone, rispetto al luogo dove è stato emesso.
Pertanto tale redshift è comunque dovuto all’espansione dello spazio, in quanto è detta espansione che fa allungare le distanze tra i luoghi dell’Universo e, quindi, fa aumentare le velocità di allontanamento dei luoghi dell’Universo, ma solo indirettamente.
 

A sostegno di queste ipotesi presento due tabelle:
- la prima, che simula il viaggio dei fotoni di una galassia ad alto redshift, anche utilizzando la luminosità apparente degli oggetti celesti ad alto redshift;
- la seconda, che simula il viaggio della radiazione cosmica di fondo. 

6.1 Esemplificazione del modello di Universo

Per far meglio comprendere le due simulazioni sopracitate, le faccio precedere da una esemplificazione, riprendendola da quelle già esposte nel paragrafo 2.3.

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 luoghi dello spazio).
Si immagini poi una galassia come un camioncino che si muova sulla superficie della sfera ad una velocità di 0,1 m/s, ma restando sempre vicino ad uno dei punti.
Poi si immagini la Terra come un altro camioncino, che si muova anch’esso nei pressi di un punto ad una velocità di 0,1 m/s.
A causa dell’espansione della sfera, i due punti citati si allontanano l’uno dall’altro ad una determinata velocità e, di conseguenza, anche i due camioncini si allontanano l’uno dall’altro alla stessa velocità (per precisione, più o meno qualcosa in funzione della direzione del loro moto).

Si immaginino poi i fotoni come un insieme di automobiline che si muovano sulla superficie della sfera a velocità costante, poniamo di 1 m/s.
Si osserverà che a causa della dilatazione della superficie della sfera, i punti si allontanano l'uno dall'altro, per cui ogni automobilina avrà una velocità di 1 m/s rispetto al punto sopra il quale sta transitando, ma una velocità diversa rispetto agli altri punti segnati sulla superficie della sfera.
Se un'automobilina parte dal punto del camioncino raffigurante la galassia e va verso il punto del camioncino raffigurante la Terra, alla partenza ha una velocità di 1 m/s rispetto al punto di partenza, ma inferiore rispetto a quello di arrivo, in quanto quest'ultimo si sta allontanando a causa della dilatazione della superficie della sfera.
Ma durante il viaggio aumenta sempre di più la sua velocità rispetto al punto di partenza, a causa del continuo aumento della distanza tra il punto sul quale essa sta transitando (sempre ad 1 m/s) ed il punto di partenza. Infine arriva alla velocità di 1 m/s rispetto al punto di arrivo, il quale ha una determinata velocità rispetto al punto di partenza. Pertanto l’automobilina avrà una velocità superiore ad 1 m/s, di detta determinata velocità, rispetto al punto di partenza.

6.2 Simulazione del viaggio dei fotoni di una galassia ad alto redshift

Come ho scritto sopra, lo spazio si sta espandendo alla stessa velocità in tutti i luoghi dell’Universo. Pertanto ogni luogo si sta allontanando da ogni altro luogo, con una velocità che dipende dalla distanza.
In pratica ogni luogo può considerarsi come al centro dell’Universo, in quanto tutti gli altri luoghi si allontanano da esso, ma anche perché i fotoni che lo percorrono, vi hanno la stessa velocità, e cioè di circa 300.000 km/s, in tutte le direzioni.
Ma se i fotoni hanno una velocità di circa 300.000 km/s rispetto al luogo che stanno percorrendo, ed i luoghi che via via percorrono si allontanano sempre più velocemente dal luogo della loro emissione, ne consegue che anche i fotoni aumentano sempre più la loro velocità rispetto al luogo di emissione.
Per esempio i fotoni emessi da una galassia e diretti verso la Terra, nel momento dell'emissione hanno una velocità di circa 300.000 km/s rispetto al luogo della galassia (per precisione dovrei scrivere “luogo dove si sta muovendo”, perché ogni oggetto celeste non è a riposo rispetto a detto luogo, ma per brevità scrivo solo ”luogo”), ma molto inferiore rispetto al luogo della Terra (più precisamente dovrei scrivere “luogo dove si starà muovendo la Terra nel momento dell’arrivo”, ma per brevità qui scrivo solo “luogo della Terra”), perché esso si sta allontanando dal luogo della galassia.
Ma man mano che i fotoni procedono verso il luogo della Terra, percorrendo luoghi che si allontanano sempre più velocemente dal luogo della galassia, i fotoni aumentano sempre di più la loro velocità rispetto al luogo della Terra, fino ad arrivarci alla velocità di circa 300.000 km/s rispetto ad esso.
Tale aumento di velocità corrisponde alla velocità del luogo ricevente rispetto a quello emittente, e viene usato come fattore per calcolare il cosiddetto RC.

Per far meglio comprendere come funziona il tutto in base al mio modello di Universo, tramite l’applicazione excel ho sviluppato una tabella di simulazione del viaggio verso la Terra dei fotoni di una galassia ad alto redshift, che espongo qui di seguito.
Ho sviluppato la tabella al solo scopo di dimostrare la sostenibilità della presente ipotesi, usando dei valori relativi al redshift che ho trovato in un articolo dell’astronomo Vincenzo Zappalà (7).  

 Dalla tabella si può rilevare che all’inizio del viaggio il luogo della Terra si trova a 5,040 miliardi di anni luce di distanza da quello della galassia, luogo che a causa dell’espansione dello spazio tra esso stesso e quello della galassia, si sta allontanando alla velocità di 275.000 km/s dal luogo della galassia, facendo così allontanare anche la Terra nei confronti della galassia.
Nei periodi successivi risulta che la velocità con la quale il luogo della Terra si allontana da quello della galassia, diminuisce, di conseguenza risulta che l’espansione dello spazio, decelera (questo fenomeno verrà ripreso anche nel paragrafo 6.3).
Infine quando i fotoni arrivano alla Terra, il luogo della Terra si trova a 8,536 miliardi di anni luce da quello della galassia, e la sua velocità di allontanamento da quello della galassia, risulta di 111.321 km/s.

Durante il loro viaggio, sempre a causa dell’espansione dello spazio, anche i fotoni variano di velocità rispetto al luogo della galassia, ma in aumento, perché transitano in luoghi sempre più lontani da quello della galassia e che, quindi, si allontanano sempre più velocemente dalla galassia.
Infine i fotoni arrivano al luogo della Terra, alla velocità di circa 300.000 km/s rispetto ad esso, ma di circa 411.321 km/s rispetto al luogo della galassia.

6.3 Simulazione del viaggio della radiazione di fondo

In base alla teoria del Big Bang, circa 380.000 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 (4).
I fotoni sono partiti da luoghi diversi dell'Universo ed hanno viaggiato in direzioni casuali, ma quelli che sono via via arrivati sulla Terra, come dimostrerò più avanti, sono partiti da luoghi relativamente vicini al luogo della Terra.
Durante il viaggio i fotoni hanno percorso luoghi che a causa dell’espansione dello spazio, si allontanavano sempre più velocemente dai luoghi di partenza, per cui anch’essi aumentavano la loro velocità rispetto ai luoghi di partenza, fino ad arrivare al luogo della Terra alla velocità della luce rispetto ad esso, ma molto superiore rispetto ai luoghi della loro partenza.

Durante il tempo trascorso da allora, lo spazio ha continuato ad espandersi e, di conseguenza, è aumentata la velocità di allontanamento del luogo della Terra da quello di partenza dei fotoni della RF.
Inoltre l’aumento di velocità dei fotoni della RF rispetto ai luoghi della loro partenza, al loro arrivo sulla Terra, ha fatto aumentare anche il loro redshift fino ai valori di circa 1.100.

Utilizzando questo redshift ed anche quelli dei vari periodi, e con modalità simili a quelle usate per la simulazione relativa alla galassia, ho sviluppato una tabella che simula il viaggio dei fotoni della RF dalla loro partenza all’arrivo sulla Terra, prevedendo delle variazioni di velocità dei fotoni (dovuti al moto dei luoghi da loro via via percorsi) e del luogo della Terra, rispetto al luogo di partenza.

In breve risulta che all’inizio del viaggio il luogo della Terra era relativamente vicino a quello della partenza dei fotoni e che nel periodo iniziale si è allontanato molto più velocemente dei fotoni, distanziandoli. Ma in seguito grazie alla decelerazione dell’espansione e, quindi, della velocità di allontanamento del luogo della Terra, i fotoni hanno recuperato il ritardo e lo hanno raggiunto.
Dal punto di vista del luogo della Terra, si rileva che inizialmente i fotoni della RF si allontanano (per l’alta velocità di espansione dello spazio), pur muovendosi in direzione della Terra rispetto al luogo nel quale stanno transitando. Successivamente, quando la velocità di espansione si riduce, il fotoni si avvicinano  alla Terra e infine la raggiungono.

In pratica la distanza tra i luoghi di partenza dei fotoni ed il luogo della Terra, è stata percorsa in circa 14 miliardi di anni luce. Ma alla partenza era di 10 milioni di anni luce (primo valore della colonna M, che è basato su una mia stima) e all’arrivo è diventata di 22 miliardi di anni luce (ultimo valore della colonna M), che corrisponde al cosiddetto raggio dell’Universo osservabile.

6.4 Evoluzione di questo Universo

A causa della tendenza ad espandersi dei quanti di spazio, l’Universo continuerà ad espandersi anche se ad una velocità via via minore. Perché la compressione dei quanti di spazio andrà via via diminuendo e, quindi, diminuirà anche la velocità con la quale si espanderanno.
La cosiddetta gravità non riuscirà a fermare l’espansione, perché essa non è una forza, in quanto è dovuta alla differenza di espansione dei quanti di spazio tra luoghi dell’Universo, che fa muovere gli oggetti celesti verso dove lo spazio è più espanso.
Infatti man mano che si ridurrà la compressione media dei quanti di spazio, si ridurrà anche la differenza di espansione tra i luoghi dello spazio e, quindi, si ridurrà anche il moto dovuto alla cosiddetta gravità.
Per cui i vari oggetti celesti si disperderanno sempre di più nell’Universo sempre più grande.
Riducendosi la gravità si formeranno sempre meno nuove stelle, mentre quelle vecchie si spegneranno.

7. CONCLUSIONI DELLA SECONDA PARTE

Riassumo qui di seguito quanto esposto nella seconda parte.

1. L’Universo è composto da un’enormità di piccolissime particelle di una uguale quantità di spazio (una sostanza che tende ad espandersi), che ho denominato come "quanti di spazio" e che tendono ad espandersi continuamente, causando l’espansione dell’Universo.

2. La materia è formata da insiemi dinamici di quanti di spazio compressi e consente una maggiore espansione dei quanti vicini ad essa e poi via via di quelli più lontani.
Ogni oggetto materiale tende a muoversi verso i luoghi dove i quanti di spazio sono più espansi, e cioè verso altri oggetti materiali, sia come massa (tende a muoversi verso i luoghi dove lo spazio è più espanso) che come onda (in base alla curvatura dello spazio).

3. La velocità della luce dipende dall’espansione dei quanti di spazio dei luoghi nei quali transita, ma poiché anche gli orologi si muovono in funzione di detta espansione, se misurate, sia la velocità che la frequenza della luce risultano sempre le stesse.
Pertanto, nel passato, quando l’espansione dello spazio era minore, la velocità della luce era maggiore.

5. La deflessione della luce quando passa vicino alle masse è dovuta alla curvatura dello spazio, la quale è dovuta all’espansione dei quanti di spazio causata dalle masse.

6. Il moto di un pianeta è dovuto sia alla tendenza di muoversi verso il Sole causata dalla minore densità dello spazio verso di esso, che alla deflessione dovuta alla curvatura dello spazio.

8. Il RC è dovuto alla velocità di allontanamento del luogo di ricezione del fotone, rispetto al luogo dove è stato emesso.
A sostegno di questa tesi ho presentato due tabelle che simulano il viaggio dei fotoni di una galassia ad alto redshift e quello dei fotoni della RF.
Dal tutto risulta che la velocità di espansione dell’Universo è in decelerazione.

9. Lo spazio continuerà ad espandersi ad una velocità via via minore disperdendo tutta la materia ed i fotoni nell’Universo.

APPENDICE A

Confronto tra Relatività Generale e Relatività nello Spazio in Espansione

 
A1. Premessa

La RG viene accettata dalla comunità scientifica soprattutto perché contiene una teoria sulla gravitazione più compatibile con le osservazioni di quella universale di Newton. Però essa si basa su una struttura quadridimensionale dello spaziotempo e sulla sua curvatura, che sono dei fenomeni fisici irrealistici. Mentre la RSE riesce a giustificare una teoria sulla gravitazione che da gli stessi risultati di quella della RG, ipotizzando una densità dello spazio. Che è un fenomeno realistico in quanto è dimostrato che lo spazio si sta espandendo, per cui considerandolo come una sostanza, pare naturale che espandendosi riduca la sua densità.

A2. Confronto

A2.1 Propagazione della luce

Per la RR, che qui considero come base della RG, la luce si propaga nel vuoto e la sua velocità è isotropa sia rispetto alla sorgente che all’osservatore.

Per la RSE la luce si manifesta nello spazio e la sua velocità è isotropa solo rispetto allo spazio e non anche rispetto alla sorgente e all’osservatore.

A2.2 Contrazione delle lunghezze e dilatazione del tempo

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.

Per la RSE ogni oggetto assume una conformazione in funzione della sua velocità nei confronti del luogo dello spazio nel quale sta transitando, nel senso che la sua lunghezza si contrae ed il suo tempo si dilata.

A2.3 Sistema di Riferimento della radiazione di fondo

Per la RR il luogo dello spazio rispetto al quale la frequenza della radiazione di fondo è isotropa, costituisce il suo sistema di riferimento ed è unico almeno per la nostra galassia. Per cui se la Terra si muove a 370 km/s rispetto ad esso, il centro della nostra galassia, dato che si muove rispetto a noi di circa 250 km/s, si muove a circa 620 km/s (370 + 250) rispetto al sistema di riferimento della radiazione di fondo.

Per la RSE la radiazione di fondo è isotropa rispetto ad ogni luogo dello spazio dove sta transitando, per cui ogni oggetto celeste può calcolare il suo moto rispetto al luogo dove sta transitando, tramite l’anisotropia di dipolo della radiazione di fondo. Per cui se la Terra misura 370 km/s rispetto ad esso, ma gira anche attorno al centro della nostra galassia a circa 250 km/s, è ragionevole che se quest’ultimo misura la sua velocità rispetto al luogo dove sta transitando, trovi che essa sia di circa 120 km/s (370 – 250). Infatti è più ragionevole che sia la Terra, dato che gira attorno al centro della galassia, a muoversi più velocemente rispetto allo spazio.

A2.4 Simultaneità di due eventi

Per la RR se due eventi sono simultanei per un Sistema di Riferimento, non possono esserlo anche per un altro Sistema di Riferimento.

Per la RSE due eventi possono essere simultanei anche per Sistemi di Riferimento diversi.

A2.5 Dimensioni dello spazio

Per la RR lo spazio si integra col tempo e diventa spaziotempo a 4 dimensioni, che poi la RG fa curvare.

Per la RSE lo spazio ha 3 dimensioni ed una densità.

A2.6 Deviazione della luce causata dalle masse

Per la RG la curvatura dello spaziotempo fa deviare la luce delle stelle che passa vicino al Sole.

Per la RSE è la curvatura del solo spazio, causata dalla minor densità dello spazio verso il Sole, a far deviare la luce delle stelle che passa vicino al Sole.

A2.7 Moto degli oggetti materiali

Per la RG lo spaziotempo viene incurvato dalla presenza di una massa. Ed un’altra massa più piccola si muove verso di essa come effetto di tale curvatura.

Per la RSE ogni oggetto materiale tende a muoversi verso gli oggetti massivi, sia perché in quella direzione lo spazio è meno denso e quindi vi trova meno resistenza, sia per la curvatura dello spazio dovuta alla sua minore densità in direzione degli oggetti massivi.
L’insieme dei due moti corrisponde al moto dovuto alla curvatura dello spaziotempo, previsto dalla RG.

A2.8 Massa inerziale e gravitazionale

Per il Principio di Equivalenza della RG la massa inerziale è uguale alla massa gravitazionale.

Per la RSE la massa è una sola.

A2.9 Contrazione dei regoli posti radialmente rispetto ad una massa

Per la RG un oggetto di piccola massa in caduta libera, costituisce un Sistema di Riferimento inerziale considerato a riposo, per cui è l’oggetto massivo che si sta muovendo verso di esso e, pertanto, è il suo tempo che rallenta e la lunghezza dei suoi regoli posti radialmente che si contrae, con le modalità stabilite dalle equazioni di Lorentz.

Per la RSE è la minore densità dello spazio che fa rallentare la velocità della luce ed il tempo, in modo tale che se misurata la velocità della luce risulti sempre c. Pertanto gli eventuali regoli posti radialmente non si contraggono.

A2.10 Energia oscura

In base alla RG per giustificare l’espansione dell’Universo è stata ipotizzata l’esistenza della cosiddetta energia oscura.

In base alla RSE l’espansione dell’Universo è dovuta all’espansione dei quanti di spazio. Quindi non è necessario ipotizzare alcuna energia oscura.

A2.11 A cosa è dovuto il Redshift Cosmologico

In base alla RSE l’espansione dello spazio, oltre a ridurre la frequenza dei fotoni, fa rallentare anche il tempo, per cui il redshift dovuto all’espansione dello spazio non può essere rilevato.
Pertanto il RC che viene rilevato nei fotoni che provengono dagli oggetti celesti lontani, è dovuto alla velocità di allontanamento dell’osservatore dal luogo dove i fotoni sono stati emessi, che naturalmente dipende dall’espansione dello spazio.

Invece per la RG l’espansione dello spaziotempo che avviene durante il viaggio dei fotoni da un oggetto celeste alla Terra, sarebbe rilevato e sarebbe indicato proprio dal RC.

A3. Conclusioni

In conclusione credo di aver dimostrato che la RSE è più realistica della RG, per cui spero che qualche fisico decida di approfondirla e, magari, di migliorarla. Perché credo che essa costituisca una alternativa alla RG e, quindi, al dover accettare come realistico uno spaziotempo curvo a 4 dimensioni.

 
APPENDICE B

Universo in espansione senza energia oscura e inflazione cosmica

B1. Problemi dei modelli di Universo compatibili con la Relatività Generale.

Nel 1964, durante le prove di una sofisticata antenna radio, sono stati rilevati dei rumori che sono risultati dovuti ad una moltitudine di fotoni con un redshift di circa 1.100, che provengono da tutte le direzioni e che sono partiti circa 380.000 anni dopo il Big Bang da tutti i luoghi dell’Universo. Poiché hanno invaso tutto l’Universo, sono stati denominati come Radiazione di Fondo (RF).
Dopo questa scoperta, che dimostra al di là di ogni dubbio che l’Universo è in espansione, per i modelli di Universo compatibili con la Relatività Generale (RG) si sono presentati dei grossi problemi. Che sono dovuti anche al fatto che i relativisti, ossia coloro che sostengo la RG, considerano il redshift cosmologico come un indicatore dell’espansione dello spazio, mentre il rallentamento della frequenza ondulatoria dei fotoni (e cioè il redshift) dovuto all’espansione dello spazio, non può essere rilevato, in quanto l’”orologio” che dovrebbe rilevarlo rallenta nella stessa misura.

B1.1 Ingiustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo

La RF proviene da tutte le direzioni dell’Universo osservabile, il cui raggio alla sua partenza per i relativisti era di circa 40 milioni di anni luce, per cui i luoghi dai quali è partita risultavano distanziati fino a circa circa 80 milioni di anni luce. Pertanto risulterebbe impossibile che tutti detti luoghi possano essere venuti in contatto durante i 380.000 anni precedenti, perché neanche la massima velocità possibile, e cioè quella della luce, l’avrebbe consentito.
Il grosso problema è che la RF risulta omogenea da qualsiasi direzione essa provenga, cosa che, per la RG, sarebbe possibile solo se i luoghi di provenienza fossero venuti in contatto, acquisendo in tal modo caratteristiche comuni.
Pertanto tale omogeneità non risulta giustificata.

B1.2 Rapporto troppo vicino ad 1, tra l’energia gravitazionale e quella del moto di espansione

I relativisti hanno ipotizzato tre tipi di modello di Universo:
- piatto, se continua ad espandersi per sempre, decelerando gradualmente il proprio moto senza mai arrestarsi del tutto;
- aperto, se la sua espansione continua per sempre, senza mai decelerare;
- chiuso, se si espande fino ad una dimensione massima e poi si contrae e termina la sua vita con un Big Crunch.
Di questi tipi di modello, solo quello piatto vive abbastanza a lungo perché la materia possa agglomerarsi per formare galassie e stelle.
Il tipo di modello dipende dal rapporto tra l’energia gravitazionale e l’energia del suo moto di espansione, che in quello piatto, sempre secondo i relativisti, deve essere vicinissimo ad 1.
Più precisamente il rapporto tra le due energie quando l’Universo aveva un secondo di età, doveva essere compreso fra 0,999.999.999.999.999.99 e 1,000.000.000.000.000.01. In caso contrario l’Universo si sarebbe distrutto molto tempo fa, stritolato dalla gravità o svuotato dall’espansione (Robert Dicke).
Il grosso problema è la troppa improbabilità che il rapporto tra le due energie sia stato veramente compreso tra tali valori.
Ma l’ancora più grosso problema è che non si sa da dove venga l’energia che fa espandere l’Universo, tanto che è stata denominata come energia oscura.

B1.3 Teoria dell’Inflazione Cosmica

Alla fine degli anni ‘70 Alan Guth era un giovane fisico le cui cose non stavano andando bene. Aveva scritto parecchi articoli, che però erano rimasti in gran parte ignorati, e proprio allora stava raggiungendo quella fase della carriera in cui o otteneva una cattedra o veniva licenziato, per cui doveva fare qualcosa di importante. E l’ha fatto sviluppando la teoria dell’inflazione cosmica (8).

Detta teoria afferma che dopo 10 alla -30 secondi dall’inizio del Big Bang si è verificato un fenomeno che in circa 10 alla -30 secondi ha espanso l’Universo di circa 10 alla 30 volte.

In questo modo si sarebbero risolti i due problemi sopra esposti.
I relativisti hanno accettato la teoria, che però è stata contestata da molti fisici, per i quali costituisce la più classica delle ipotesi “ad hoc” (Corrado Lamberti) o una “fantasia” (Roger Penrose).
In ogni caso la teoria non è stata mai dimostrata, per cui i modelli di Universo compatibili con la RG non risultano sostenibili.

B2. Modello di Universo compatibile con la Relatività nello Spazio in Espansione

B2.1 Giustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo

Tutti i quanti di spazio tendono ad avere la stessa espansione, tramite compressioni ed espansioni che si propagano tra di loro alla velocità della luce, la quale dipende dall'espansione dello spazio (più espansione = meno velocità).
In base ad una simulazione del viaggio della RF, che si può trovare nel paragrafo 6.3 risulta che l'Universo osservabile ha un diametro di circa 44 miliardi di anni luce, ma che quando i fotoni della RF sono partiti, poteva ragionevolmente essere di circa 20 milioni di anni luce, quindi circa 2.200 volte più piccolo e, quindi, 2.200 volte meno espanso.

Da detta simulazione risulta che all’inizio del viaggio, il luogo della Via Lattea (denomino così il nostro luogo, in quanto essa era già in formazione alla partenza della RF) era molto vicino a quelli di partenza dei fotoni della RF che stanno arrivando sulla Terra, e che nel periodo iniziale esso si è allontanato molto più velocemente dei fotoni, distanziandoli. Ma in seguito, a causa della decelerazione dell’espansione dello spazio e, quindi, della velocità di allontanamento del luogo della Via Lattea, i fotoni hanno recuperato il ritardo e l’hanno raggiunto.
Dal punto di vista del luogo della Via Lattea, risulta che i fotoni, pur muovendosi sempre in direzione della Via Lattea rispetto allo spazio, dapprima si sono allontanati a causa dell’alta velocità di espansione dello spazio, ma poi, quando detta velocità è diminuita e quindi non riusciva più ad allontanarli, hanno iniziato ad avvicinarsi e infine sono arrivati sulla Terra.
Dal punto di vista del luogo di partenza della RF, risulta che nello stesso tempo nel quale i suoi fotoni partiti 380.000 anni dopo il Big Bang, stanno arrivando sulla Terra, esso sta ricevendo quelli partiti dal luogo della Via Lattea alla stessa data, dopo averli distanziati ed essersi fatto riavvicinare.

In conclusione ciò significa che la RF che sta arrivando ora, proviene da luoghi che alla partenza erano relativamente vicini al luogo della Via Lattea e, quindi, relativamente vicini anche tra di loro.
Inoltre, considerando l’identica forza di espansione di ogni quanto di spazio, la continua trasmissione delle compressioni ed espansioni tra detti luoghi che tende ad omogeneizzare il loro spazio, l'assenza delle grandi masse che avrebbero influito su tale omogeneità, appare giustificata l’omogeneità dello spazio di allora in tutti i luoghi di partenza della RF.
Il tutto giustifica l’omogeneità della RF da qualunque direzione essa provenga, senza la necessità di ipotizzare l’inflazione cosmica o altre teorie “ad hoc”.

Per essere precisi, la RF presenta piccole anisotropie dell'ordine di una parte su 100.000, ma che non cambiano la sostenibilità di questo modello di Universo, quindi non credo sia necessario considerarle.

 
B2.2 Rapporto tra energie

Per la RSE la gravità non è un fenomeno che contrasta l’espansione dell’Universo, perché la materia non contrae lo spazio limitrofo (che continua ad espandersi), ma lo fa solo espandere (meno quanti, ma più espansi, nello stesso volume) di quanto basta per bilanciare la compressione dei quanti al suo interno.
Pertanto esiste un’unica energia che influisce sull’espansione dello spazio, e cioè quella dovuta alla tendenza dei quanti di spazio ad espandersi e che, di conseguenza, fa espandere l’Universo. E che pertanto non è affatto oscura.
Poiché la compressione dei quanti di spazio va via via diminuendo, diminuisce anche la forza con la quale tendono ad espandersi e, quindi, anche la velocità di espansione dell’Universo, che quindi è in continua decelerazione.
Pertanto esiste un unico modello di Universo, per il quale esso continuerà ad espandersi per sempre, anche se a velocità sempre minori.
Quindi neanche in questo caso è necessario ipotizzare l’inflazione cosmica o altre teorie “ad hoc”.

B3. Espansione in accelerazione

Circa 20 anni fa sono stati osservati degli oggetti celesti ad elevato redshift, la cui luminosità apparente è inferiore a quella attesa. Il che ha costretto i relativisti ad ipotizzare che da circa 4,5 miliardi di anni l’Universo sia in espansione accelerata (9), dopo essere stato in espansione decelerata durante i precedenti 9 miliardi di anni. Il che rende difficile giustificare l’arrivo della RF.
Comunque questa ipotesi è stata contestata da molti fisici, tra i quali c’è anche Roger Penrose.

Invece per il modello di Universo della RSE, la velocità dell’espansione dell’Universo è da sempre in decelerazione.

B4. Conclusioni

Credo di aver dimostrato che il modello di Universo compatibile con la RSE è sostenibile, mentre non lo sono quelli compatibili con la RG, per i quali i relativisti hanno dovuto sviluppare teorie ad hoc per giustificare l’omogeneità della radiazione di fondo, il rapporto troppo vicino ad 1 tra l’energia gravitazionale e quella del moto di espansione (che hanno semplicemente definito come oscura), ed infine l’espansione dell'Universo in accelerazione.
Il tutto rappresenta una prova fondamentale a favore della RSE.

Riferimenti

1. Max Born – “La sintesi einsteiniana” – Capitolo 5, paragrafo 14 - “L’esperimento di Michelson e Morley”. 1973; 257-262.
2. Max Born – “La sintesi einsteiniana” – Capitolo 5, paragrafo 15 – “L’ipotesi della contrazione”. 1973; 262-269.
3. Wikipedia, edizione italiana – Radiazione di fondo – Caratteristiche.
4. Amedeo Balbi – La musica del Big Bang – Capitolo 2, Paragrafo “Il lungo addio”. 2007; 54-60.
5. Amedeo Balbi – La musica del Big Bang – Chapter 3, Paragrafo “I giganti del cosmo”. 2007, 80-85.
6. Shapiro time delay
https://en.wikipedia.org/wiki/Shapiro_time_delay
7. Vincenzo Zappalà – C’è distanza e distanza -
https://www.astronomia.com/2011/08/18/c%E2%80%99e-distanza-e-distanza%E2%80%A6/
8. Inflazione cosmica
https://it.wikipedia.org/wiki/Inflazione_(cosmologia)
9. Espansione in accelerazione
https://it.wikipedia.org/wiki/Universo_in_accelerazione

Dino Bruniera
E-mail: dino.bruniera@gmail.com

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