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TEORIA DEI QUANTI DI SPAZIO IN ESPANSIONE – EDIZIONE DIVULGATIVA

COME FUNZIONA L’UNIVERSO - UN’ALTRA VERITÀ

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

0. PREMESSA

1. INTRODUZIONE

PARTE  PRIMA  -  MOTI INERZIALI

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
CONFRONTI TRA LE TEORIE DELLA RELATIVITÀ DI EINSTEIN E QUELLA DEI QUANTI DI SPAZIO IN ESPANSIONE

A. Confronti sul realismo
A1. Premessa
A1.1 Propagazione della luce
A1.2 Contrazione delle lunghezze e dilatazione del tempo
A1.3 Sistema di riferimento della radiazione di fondo
A1.4 Simultaneità di due eventi
A1.5 Dimensioni dello spazio
A1.6 Deviazione della luce causata dalle masse
A1.7 Moto degli oggetti materiali
A1.8 Massa inerziale e gravitazionale
A1.9 Energia oscura

B. Esperimento cruciale per verificare la contrazione dei regoli posti radialmente rispetto ad una massa.

C. Confronto tra i modelli di Universo compatibili con la teoria della Relatività Generale e quello compatibile con la teoria dei Quanti di Spazio in Espansione

C1. Problemi dei modelli di Universo compatibili con la relatività generale
C1.1 Ingiustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo
C1.2 Rapporto troppo vicino ad 1, tra l’energia gravitazionale e quella del moto di espansione
C1.3 Teoria dell’inflazione cosmica
C2. Modello di Universo compatibile con la teoria dei Quanti di Spazio in Espansione
C2.1 Giustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo
C2.2 Rapporto tra energie
C3 Espansione in accelerazione
C4 Conclusioni

D. Redshift cosmologico

D1. Storia delle giustificazioni del redshift cosmologico da parte dei relativisti e dimostrazione che sono tutte irrealistiche
D1.1 Redshift cosmologico considerato come l’effetto Doppler rilevato dall’osservatore considerato a riposo rispetto all’emittente in moto
D1.2 Redshift cosmologico considerato come indicatore dell’espansione dello spazio
D1.3 Redshift cosmologico considerato come fattore di scala
D2. Dimostrazione che Il redshift cosmologico non indica l’espansione dello spazio.

0. PREMESSA

Fin dalla preistoria l’uomo si è chiesto come fosse fatta la Terra, il Sole e le stelle, ma è solo dalla civiltà ellenica che ha trovato delle risposte che si avvicinano alla verità.
L’esempio migliore in proposito ci viene offerto dall’opera del filosofo Aristarco da Samo (c. 310-230 a.C.), che insegnava che la Terra orbita intorno al Sole.
Ma nel secondo secolo dopo Cristo, l’astronomo Claudio Tolomeo di Alessandria d’Egitto, nella sua più importante opera, l’Almagesto, ha affermato che la Terra è immobile al centro dell’Universo, mentre il Sole, la Luna, i pianeti e tutte le stelle, gli girano attorno. L’opera ha fornito complicati modelli geometrici e tavole correlate, che permettono di calcolare i moti del Sole, della Luna e dei cinque pianeti minori per un futuro indefinito, per cui è stata accettata dagli studiosi di allora ed anche di quelli che li seguirono.
Ma così Tolomeo ha fatto deviare l’astronomia dalla strada verso la verità sull’Universo, di Aristarco da Samo, ed ha rallentato il suo progresso per circa 1.500 anni.
Perché l’Almagesto è talmente preciso nei suoi pur complessi calcoli dei moti dei pianeti, che ha resistito anche quando Copernico (1543), Keplero (1609) e Galileo (1615), hanno proposto i loro più realistici modelli planetari, per i quali il Sole è fermo e la Terra e gli altri pianeti gli girano attorno.
Soltanto Newton (1687), col suo modello di Universo basato sulla sua legge della gravitazione universale, è riuscito finalmente a sconfiggere Tolomeo.

In seguito è stato scoperto che la luce è un fenomeno ondulatorio, che pertanto ha bisogno di un mezzo per manifestarsi.
I fisici di allora hanno identificato tale mezzo con una ipotetica sostanza che hanno denominato come etere che, però, nonostante numerosi esperimenti, non è stato mai rilevato.
Il premio Nobel Lorentz ha giustificato detti insuccessi, affermando che gli strumenti utilizzati non erano in grado di rilevarlo, specificandone anche il motivo, per cui ha continuato a sostenere le sue teorie basate sull’etere, ipotizzando anche che le particelle di materia fossero dovute a modificazioni del suo stato.
Ma nel 1905 Albert Einstein nella teoria della relatività ristretta ha affermato che la luce si manifesta nel vuoto e che la sua velocità è la stessa in tutti gli oggetti celesti, qualunque sia il loro moto tra di essi. Inoltre ha affermato che lo spazio si integra col tempo, diventando pertanto uno spaziotempo che si manifesta in quattro dimensioni, che 10 anni dopo, nella relatività generale, ha fatto addirittura curvare. Per cui sia gli oggetti celesti che la luce, si muoverebbero in uno spaziotempo curvo di 4 dimensioni, che è impossibile immaginare.
Pertanto si tratta di teorie che sono più irrealistiche dell'Almagesto in quanto perfino inimmaginabili, ma che la comunità scientifica ha accettato in quanto tramite una solida dimostrazione matematica, sono riuscite a giustificare dei fenomeni osservativi in modo più preciso della gravità universale di Newton.
E così è iniziato un altro rallentamento nel progresso scientifico, un’altra deviazione dalla strada verso la verità sull’Universo, simile a quella causata da Tolomeo.

Ma nel 1992, analizzando i dati relativi ad una radiazione emessa poco dopo la nascita dell'Universo, ottenuti tramite una stazione spaziale, è stato rilevato che la Terra si sta muovendo ad una velocità di circa 370 km al secondo rispetto ad un sistema di  riferimento, che potrebbe benissimo essere il tanto cercato etere.
La comunità scientifica non ha ritenuto che tale sistema di riferimento sia l’etere, ma io credo di si ed anche che corrisponda allo spazio.
Per cui ho sviluppato una teoria che ho denominato dei Quanti di Spazio in Espansione e che per brevità d'ora in poi citerò con la sigla QSE, che sostiene che la luce ed anche le particelle materiali si manifestano nello spazio (come ha ipotizzato anche Lorentz) e che con delle formule molto più semplici di quelle di Einstein, riesce a giustificare detti fenomeni osservativi in modo altrettanto preciso.
Si tratta di una teoria realistica, in quanto è dimostrato che l’Universo è in espansione, per cui è plausibile che ciò possa essere ottenuto tramite dei quanti di spazio estremamente compressi che tendono ad espandersi. Forse non si riuscirà mai a sapere se essi esistono realmente in quanto troppo piccoli per essere osservati, ma se tramite di essi si riescono a giustificare determinati fenomeni fisici in modo realistico, credo che detta teoria sia almeno sulla strada verso la verità sull’Universo.

1. INTRODUZIONE

L'esperimento di Michelson e Morley 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 la stessa da qualunque direzione essa provenga, e cioè isotropa.
Ma l'esperimento ha rilevato che la velocità della luce risulta isotropa anche sulla Terra e, quindi, non ha rilevato alcun vento d'etere (1).
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, 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 è intervenuto Einstein, che non ha accettato la giustificazione di Lorentz, ha eliminato la necessità dell'etere ed ha formulato la teoria della relatività ristretta, nella quale ha affermato che le onde luminose si propagano nel vuoto e che la loro velocità è isotropa in tutti i sistemi di riferimento e quindi in tutti gli oggetti celesti.
Che sono fenomeni non realistici, 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.

Nonostante quanto sopra, la relatività ristretta è stata accettata come conforme alla realtà dai relativisti (coloro che sostengono le teorie della relatività ristretta e generale), soprattutto per la sua compatibilità con la relatività generale, la quale ha fornito una legge sulla gravità più aderente con le osservazioni rispetto a quella di Newton, come spiegherò nella seconda parte di questo articolo.

PARTE  PRIMA

MOTI INERZIALI

Questa parte è alternativa alla relatività ristretta.

2. MOTO RELATIVO ALLO SPAZIO

2.1 Introduzione

La QSE afferma che la velocità della luce è 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. Che in pratica può essere assimilato all’etere tanto cercato da Lorentz e dagli altri fisici del suo tempo.
Pertanto qui di seguito mi propongo di dimostrare che la velocità della luce è isotropa rispetto allo spazio e di precisare come 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 e, quindi, anche con le sue giustificazioni sui risultati dei vari esperimenti sulla velocità della luce, compreso quello di Michelson e Morley.

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 (si tratta di insiemi di onde elettromagnetiche, tra le quali vi sono anche quelle della luce) ha iniziato a propagarsi liberamente (5, 6). 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. 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 del luogo dove in futuro ci sarebbe stata la Terra.
Da allora tali fotoni, che vengono denominati come radiazione di fondo, hanno continuato ad arrivare sulla Terra, a cominciare da quelli partiti dai luoghi più vicini e poi via via, da quelli 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 radiazione di fondo, 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 radiazione di fondo 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). In pratica è dovuta alla maggiore frequenza ondulatoria rilevata verso dove si sta muovendo la Terra e alla minore frequenza rilevata nel verso opposto (il fenomeno può essere assimilato al suono di una sirena di un'autoambulanza, che risulta più acuto quando si avvicina e più basso quando si allontana).
Per cui in tale luogo risulterebbe che la frequenza ondulatoria dei fotoni della radiazione di fondo 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 radiazione di fondo, risulterebbero isotrope.
Detto luogo non può che essere quello dove la frequenza della radiazione di fondo 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 luogo dove sta transitando,  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 (corrisponde alla sua velocità orbitale).
Ed anche il centro della Via Lattea ha il suo luogo, nei confronti del quale esso si dovrebbe muovere a circa 120 km/s, 220 in meno rispetto al moto del Sole, che si muove a tale velocità rispetto 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 radiazione di fondo come degli insiemi di automobiline che si muovano sulla sua superficie a velocità costante, poniamo di 1 metro al secondo (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 sistema di riferimento (che potrebbe essere la Terra) 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 Michelson e Morley), 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.

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 radiazione di fondo). 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

Da quanto sopra esposto 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 denomino come tempo locale.
In un eventuale oggetto che transitasse in detto luogo, il tempo corrisponderebbe al tempo locale rallentato in funzione della sua velocità rispetto al luogo.

Un oggetto a riposo in un luogo dello spazio, assumerebbe la lunghezza massima, che 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.

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

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 radiazione di fondo, 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 radiazione di fondo, 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 radiazione di fondo 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 Michelson e Morley, significa solo che 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 affermare 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 rallenta in funzione della sua velocità.
Lo strumento per misurare detta velocità, è l’anisotropia di dipolo della radiazione di fondo.

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 aumentare le loro dimensioni e, quindi, espandersi.

La materia è una manifestazione fisica nei quanti di spazio.
Faccio rilevare che anche il fisico Lorentz ha affermato qualcosa di simile nella sua teoria dell’elettromagnetismo e precisamente: “Aggiungeremo l’ipotesi che, sebbene le particelle possano muoversi, l’etere rimane sempre a riposo. Possiamo riconciliarci con questa idea, a prima vista in qualche modo sorprendente, pensando alle particelle di materia come a certe modificazioni locali nello stato dell’etere.”.

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, a causa della riduzione delle dimensioni dei quanti nell’oggetto, si espandono verso l'oggetto. Ma poi vengono ricompressi parzialmente perché i quanti in seconda linea, che sono più compressi per non aver ancora “subito” espansioni, si muovono ed espandono a loro volta verso quelli di prima linea. Poi anche i quanti di terza linea, ancora compressi, si muovono ed espandono verso quelli di seconda linea. E così via fino ai quanti sempre più lontani dall’oggetto.
In poche parole un oggetto materiale, comprimendo numerosi quanti di spazio, induce i quanti vicini e poi via via anche a quelli sempre più lontani, ad espandersi e muoversi verso di esso. Il risultato è un ambiente nel quale i quanti di spazio vicini agli oggetti materiali sono più espansi di quelli via via più lontani.

FIGURA 1
Compressione dei quanti di spazio in un oggetto celeste ed espansione di quelli via via più lontani

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 muovere verso di esso ed espandere in senso radiale i quanti di spazio via via più lontani.

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 sono più espansi di quelli esterni, e cioè, per esempio, quelli tra gli atomi, in quanto più vicini alle particelle elementari.

Gli insiemi di quanti che compongono gli atomi, 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 atomi, tendono a muoversi verso i quanti più espansi, e quindi 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 causano 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 dell'espansione dello spazio, come risulta anche dal sistema GPS.
Ma come dimostrerò qui di seguito, l'espansione dello spazio influisce anche sulla velocità della luce, ed 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 relatività generale e quindi anche dalla presente teoria (vedi paragrafo 5.3 della sua versione più scientifica).

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 causato dalla presenza dell’oggetto massivo.

Di conseguenza si può affermare che
(3) l’espansione dello spazio influenza la velocità con la quale scorre il 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 dovrebbe tendere ad espandersi verso dove lo spazio è meno denso, ma dalle osservazioni risulta che deflette comunque verso detta direzione.
La relatività generale giustifica questo fenomeno con una curvatura dello spaziotempo su 4 dimensioni, causata dalla 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, ma comunque predice la stessa deflessione della relatività generale.

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 espansi in senso radiale e spostati verso di essa, 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 tramite 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 celeste nello spazio in espansione

Un’altra considerazione da fare è sulla differenza tra l’orbita dei pianeti calcolata in base alla teoria della gravità di Newton e quella in base alla gravità della relatività generale, per la quale l'orbita è causata dalla 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, cosa che faccio qui di seguito.
Poiché gli oggetti materiali sono formati da particelle elementari, che sono anche dei fenomeni ondulatori come dimostrato dal famoso 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 causata, oltre che dalla 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.

6. MODELLO DI UNIVERSO

Per i relativisti il redshift cosmologico indica il rallentamento della frequenza ondulatoria dei fotoni ed il conseguente allungamento della loro lunghezza d'onda, causato dall’espansione dello spazio.
Però nel paragrafo 5.3 ho sostenuto che assieme a detto rallentamento di frequenza, avviene anche un rallentamento dello scorrere del tempo della stessa misura, per cui l'espansione dello spazio non fa misurare, almeno direttamente, alcuna riduzione della frequenza ondulatoria dei fotoni e, quindi, neanche il redshift cosmologico.
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 causato dall’espansione dello spazio, in quanto è l'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 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 degli insiemi di automobiline che si muovono 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 calcolata tramite le formule dell'effetto Doppler in base al valore del redshift cosmologico.

Per far meglio comprendere come funziona il tutto, 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 teoria, 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.
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.
Infine quando i fotoni arrivano alla Terra, il suo luogo 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 radiazione di fondo.
L’aumento di velocità dei fotoni della radiazione di fondo rispetto ai luoghi della loro partenza, ha fatto aumentare 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 radiazione di fondo 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 radiazione di fondo 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. Alla partenza era di 5 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 forza con la quale si espanderanno.
La gravità non riuscirà a fermare l’espansione, 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 e cioè verso altri oggetti celesti. Ma non influisce sull'espansione totale dell'Universo.
Infatti man mano che si ridurrà la compressione media dei quanti di spazio, si ridurrà anche la differenza di espansione tra i luoghi dell'Universo e, quindi, si ridurrà anche il moto dovuto alla 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 di quelli via via 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 causata dalla 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 redshift cosmologico è dovuto alla velocità di allontanamento del luogo di ricezione del fotone, rispetto al luogo dove è stato emesso.
A sostegno di questa affermazione ho presentato due tabelle che simulano il viaggio dei fotoni di una galassia ad alto redshift e quello dei fotoni della radiazione di fondo.
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

CONFRONTI TRA LE TEORIE DELLA RELATIVITÀ DI EINSTEIN E QUELLA DEI QUANTI DI SPAZIO IN ESPANSIONE

A. Confronti sul realismo

A1. Premessa

Le teorie della relatività di Einstein vengono accettate dalla comunità scientifica soprattutto perché contengono una teoria sulla gravitazione più compatibile con le osservazioni di quella universale di Newton. Però esse si basano su una struttura quadridimensionale dello spaziotempo e sulla sua curvatura, che sono dei fenomeni fisici inimmaginabili e quindi irrealistici.

Mentre la teoria dei QSE qui presentata, riesce a giustificare una teoria sulla gravitazione che da gli stessi risultati di quelle di Einstein, ipotizzando una densità dello spazio. Che è un fenomeno immaginabile e realistico in quanto è dimostrato che lo spazio si sta espandendo, per cui considerandolo come una sostanza, è naturale che espandendosi riduca la sua densità.

Ma ci sono diversi altri fenomeni che la QSE giustifica in modo realistico e le teorie di Einstein, no.
Eccoli qui di seguito.

A1.1 Propagazione della luce

Per la relatività ristretta la luce si propaga nel vuoto e la sua velocità è isotropa sia rispetto alla sorgente che ad un osservatore in moto rispetto ad essa. Il che è realisticamente impossibile.

Per la QSE 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, in moto rispetto allo spazio. Come è naturale che sia.

A1.2 Contrazione delle lunghezze e dilatazione del tempo

Per la relatività ristretta 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. Che è realisticamente impossibile.

Per la QSE 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 rallenta. Che è realisticamente possibile.

A1.3 Sistema di riferimento della radiazione di fondo

Per i relativisti 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.
In ogni caso i relativisti affermano che 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 QSE la frequenza della radiazione di fondo è isotropa rispetto ad ogni luogo dello spazio dove sta transitando, per cui ogni oggetto celeste può misurare la sua velocità 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 realistico dedurre che se quest’ultimo misurasse la sua velocità rispetto al luogo dove sta transitando, troverebbe che essa sia di circa 120 km/s (370 – 250). Perché è più realistico che sia la Terra, dato che gira attorno al centro della galassia, a muoversi più velocemente rispetto allo spazio.

A1.4 Simultaneità di due eventi

Per la relatività ristretta se due eventi sono simultanei per un sistema di riferimento, non possono esserlo anche per un altro sistema di riferimento. Il che è irrealistico, almeno perché non si può dimostrare che gli eventi non siano stati simultanei.

Per la QSE due eventi possono essere simultanei anche per sistemi di riferimento diversi.

A1.5 Dimensioni dello spazio

Per la relatività ristretta lo spazio si integra col tempo e diventa spaziotempo a 4 dimensioni, che poi la relatività generale fa curvare. Il che è impossibile da immaginare e quindi irrealistico.

Per la QSE lo spazio ha 3 dimensioni ed una densità.
Il che è realistico, perché se la luce è un fenomeno ondulatorio che si manifesta nello spazio, significa che lo spazio è una sostanza. E quindi se lo spazio si sta espandendo, come risulta dalle osservazioni, non può non ridurre la sua densità.

A1.6 Deviazione della luce causata dalle masse

Per la relatività generale la curvatura dello spaziotempo, che è un fenomeno irrealistico, fa deviare la luce delle stelle che passa vicino al Sole.

Per la QSE è la curvatura del solo spazio, causata dalla minor densità dello spazio verso il Sole (che è un fenomeno realistico, come ho dimostrato sopra), a far deviare la luce delle stelle che passa vicino al Sole.

A1.7 Moto degli oggetti materiali

Per la relatività generale 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.
Il che è inimmaginabile e quindi irrealistico.

Per la QSE 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 relatività generale, che si è dimostrato compatibile con le osservazioni anche se irrealistico.

A1.8 Massa inerziale e gravitazionale

Per il principio di equivalenza della relatività generale, la massa inerziale è uguale alla massa gravitazionale.
Ma non è realistico che lo stesso oggetto materiale abbia due tipologie di massa, anche se uguali.

Per la QSE la massa è una sola, come è naturale che sia.

A1.9 Energia oscura

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

In base alla QSE l’espansione dell’Universo è dovuta all’espansione dei quanti di spazio, che è un fenomeno immaginabile e quindi realistico.

B. Esperimento cruciale per verificare la contrazione dei regoli posti radialmente rispetto ad una massa

Per la relatività generale 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, in base alle equazioni di Lorentz. 

Per la QSE è la minore densità dello spazio causata dalla presenza di un oggetto massivo, che fa rallentare la velocità della luce ed il tempo, in modo tale che se misurata la velocità della luce risulti sempre la stessa. Pertanto gli eventuali regoli posti radialmente all'oggetto massivo, non si contraggono. 

Ma se il regolo posto radialmente si contraesse realmente, come afferma la relatività generale, un eventuale esperimento con l’interferometro di Michelson e Morley con un braccio posto orizzontalmente alla Terra e l’altro posto radialmente, dovrebbe “accorgersi” della differenza del tempo del viaggio di andata e ritorno dovuta a detta contrazione. Se non se ne “accorgesse” significherebbe che quanto stabilito dalla relatività generale non è compatibile con le osservazioni.
In base a miei calcoli una differenza di circa 14 attosecondi darebbe ragione alla relatività generale, mentre se fosse di circa 7 attosecondi darebbe ragione alla QSE.

C. Confronto tra i modelli di Universo compatibili con la teoria della relatività generale e quello compatibile con la teoria dei quanti di spazio in espansione

C1. Problemi dei modelli di Universo compatibili con la relatività generale.

La dimostrazione che l’Universo è in espansione, ha presentato dei grossi problemi per i modelli di Universo compatibili con la relatività generale. Che sono dovuti anche al fatto che per essa il redshift cosmologico può solo indicare l’espansione dello spazio.

C1.1 Ingiustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo

La radiazione di fondo 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 80 milioni di anni luce. Pertanto risulta 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 radiazione di fondo risulta omogenea da qualsiasi direzione essa provenga, cosa che per la relatività generale sarebbe possibile solo se i luoghi di provenienza fossero venuti in contatto, acquisendo in tal modo caratteristiche comuni.
Pertanto tale omogeneità non risulta giustificata.

C1.2 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.

C1.3 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” (premio Nobel Roger Penrose).
In ogni caso la teoria non è stata mai dimostrata, per cui i modelli di Universo compatibili con la relatività generale non risultano sostenibili.

C2. Modello di Universo compatibile con la teoria dei quanti di spazio in espansione

C2.1 Giustificabilità dell’omogeneità della radiazione di fondo

Per la QSE tutti i quanti di spazio tendono ad avere la stessa espansione, tramite compressioni ed espansioni che si propagano tra di essi alla velocità della luce, la quale dipende dall'espansione dello spazio (più espansione = meno velocità).
In base ad una simulazione del viaggio della radiazione di fondo, 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 radiazione di fondo sono partiti, poteva ragionevolmente essere di circa 10 milioni di anni luce, quindi circa 4.400 volte più piccolo e, quindi, 4.400 volte meno espanso.

Da detta simulazione risulta che all’inizio del viaggio, il luogo dove in futuro ci sarebbe stata la Terra era abbastanza vicino a quelli di partenza dei fotoni della radiazione di fondo 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 Terra, i fotoni hanno recuperato il ritardo e l’hanno raggiunto.
Dal punto di vista del luogo della Terra, risulta che i fotoni, pur muovendosi sempre nella sua direzione 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.

Il tutto significa che la radiazione di fondo che sta arrivando ora, proviene da luoghi che alla partenza erano relativamente vicini al luogo della Terra e, quindi, relativamente vicini anche tra di essi.
Bisogna anche considerare:
- l’identica forza di espansione di ogni quanto di spazio;
- la continua trasmissione delle compressioni ed espansioni tra i luoghi, che tendeva ad omogeneizzare l’espansione dei quanti di spazio;
- l'assenza di oggetti celesti che avrebbero influito su tale omogeneità.

Pertanto non esiste una ragione per la quale lo spazio relativo ai luoghi di partenza della radiazione di fondo, abbia bisogno di ipotizzare l'inflazione cosmica o altre teorie a ad hoc, per essere omogeneo.

C2.2 Rapporto tra energie

Per la QSE la gravità non è un fenomeno che contrasta l’espansione dell’Universo, perché gli oggetti celesti non contraggono lo spazio limitrofo (che continua ad espandersi), ma lo fanno solo espandere (meno quanti, ma più espansi, nello stesso volume) di quanto basta per bilanciare la compressione dei quanti al loro interno.
Pertanto esiste un’unica energia che influisce sull’espansione dell'Universo, 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.

Quindi neanche in questo caso è necessario ipotizzare l’inflazione cosmica o altre teorie “ad hoc”.

C3. 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. Ma, come ho dimostrato nel paragrafo D2, neanche così viene giustificata la luminosità apparente inferiore a quella attesa.
Comunque questa ipotesi è stata contestata da molti fisici, tra i quali c’è anche Roger Penrose.

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

C4. Conclusioni

Credo di aver dimostrato che il modello di Universo compatibile con la QSE è sostenibile, mentre non lo sono quelli compatibili con la relatività generale, 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 un fattore fondamentale a favore della QSE.

D. Redshift cosmologico

D1. Storia delle giustificazioni del redshift cosmologico da parte dei relativisti e dimostrazione che sono tutte irrealistiche

Mentre con la QSE ho dimostrato che il redshift cosmologico è dovuto alla velocità di allontanamento del luogo di arrivo dei fotoni, rispetto a quello della loro emissione, i relativisti hanno cambiato più volte versione sulla sua giustificazione, allo scopo di mantenerlo compatibile con le con le teorie che loro sostengono man mano che si osservavano valori sempre più elevati. Ma neanche una risulta compatibile con le osservazioni.
Per dimostrare questa mia affermazione, a differenza di quanto ho fatto finora, in questa pare di appendice esporrò anche delle formule e dei calcoli, ma molto semplici.

D1.1 Redshift cosmologico considerato come una velocità rilevata dall’osservatore considerato a riposo rispetto all’emittente in moto.

Con la relatività ristretta Einstein ha affermato che ogni sistema di riferimento considera se stesso a riposo e tutti gli altri sistemi di riferimento in moto, non perché questo corrisponda alla realtà, ma per una convenzione.

velocità emittente = z x c

dove z rappresenta il redshift cosmologico.  

Poi ha calcolato la distanza degli oggetti celesti con la seguente formula, basata sulla legge di Hubble (10): 

D = velocità emittente / H 

dove H rappresenta una costante di velocità, che in base alle ultime osservazioni vale circa 70 km/s per ogni megaparsec, ciascuno dei quali equivale a 3,26 milioni di anni luce, e D rappresenta la distanza dell’emittente espressa in megaparsec.

Per far comprendere meglio di cosa si tratta, riporto l’esempio dei fotoni di un oggetto celeste con un redshift di 0,01.

Velocità emittente = 0,01 x 300.000 = 3.000 km/s

distanza emittente = 3.000 / 70 = 43 megaparsec

che moltiplicato per 3,26 milioni da circa 140 milioni di anni luce di distanza.

Il che negli anni delle osservazioni di Hubble, dalle quali risultavano valori di redshift su quell’ordine, poteva essere plausibile.

Ma negli anni successivi a quelli di Hubble, grazie a telescopi sempre più performanti, sono stati osservati redshift con valori molto più elevati, per cui la velocità di allontanamento dell’emittente risultava sempre più elevata, fino a superare quella della luce, cosa che per la relatività ristretta è impossibile.


D1.2 Redshift cosmologico considerato come indicatore dell’espansione dello spazio

Pertanto i relativisti hanno deciso che i redshift cosmologici più elevati non fossero più dovuti ad una velocità, ma all'espansione dello spazio, Per cui la velocità di allontanamento poteva superare quella della luce senza essere incompatibile con la relatività ristretta, perché era dovuta all'espansione dello spazio.

Per esempio con un redshift di 2, ecco cosa risulta dall'applicazione delle formule.

distanza emittente = (2 x 300.000) / 70 = 8.571

che moltiplicato per 3,26 milioni da circa 28 miliardi di anni luce di distanza.

Inoltre nel 1964 è stata scoperta la radiazione di fondo, che ha un redshift cosmologico di circa 1.100, per cui ecco cosa risulta applicando la formula:

distanza emittente = (1.100 x 300.000) / 70 = 4.714.285

che moltiplicato per 3,26 milioni da 15.368 miliardi di anni luce (che costituirebbe il cosiddetto raggio dell’Universo osservabile), da percorrere in meno di 14 miliardi di anni. Cosa che almeno “pare” impossibile e quindi irrealistico.

D1.3 Redshift cosmologico considerato come fattore di scala

Allora i relativisti hanno deciso di interpretare il redshift cosmologico come un fattore di scala e cioè come un indicatore di quante volte si è espanso l’Universo dalla partenza dei fotoni. Quindi mentre col precedente metodo la distanza attuale era calcolata in base alla legge di Hubble, ora l’espansione dello spazio è direttamente proporzionale al redshift cosmologico, per cui riducendo la distanza al momento della partenza dei fotoni, si riduce anche quella al momento dell’arrivo. Per cui è stato deciso che il raggio dell'Universo osservabile alla partenza dei fotoni fosse di circa 40 milioni di anni luce, per avere un risultato di circa 46 miliardi di anni luce all’arrivo, quindi moltissimi di meno rispetto ai più di 15.000 risultanti applicando la legge di Hubble.

Ma nel 1998 due gruppi di ricercatori hanno osservato degli oggetti celesti ad alto redshift con una luminosità apparente inferiore rispetto a quella che avrebbe dovuto essere in base al loro redshift cosmologico (9). 
Il che, secondo i relativisti, significherebbe che negli ultimi 4,5 miliardi di anni l'Universo si è espanso ad una velocità superiore a quella attesa (che risultava in decelerazione) e che, pertanto, l'espansione dell'Universo risulta in accelerazione da 4,5 miliardi di anni.

Invece io dimostrerò qui di seguito che se la luminosità apparente osservata è inferiore a quella attesa, significa che il redshift cosmologico non indica l’espansione dello spazio.
Neanche come fattore di scala.

D2. Dimostrazione che Il redshift cosmologico non indica l’espansione dello spazio.

Per dimostrare che il redshift cosmologico non indica l’espansione dello spazio, uso i dati relativi al viaggio dei fotoni di un ipotetico oggetto celeste con un elevato redshift, che ho ricavato da un articolo di Vincenzo Zappalà (7) e che ho usato anche per la simulazione esposta nel paragrafo 6.2, dove il redshift cosmologico viene considerato come un indicatore di scala dell’espansione dello spazio, e cioè:

Distanza iniziale (alla partenza dei fotoni) = 5,46 miliardi di anni luce;
Distanza attuale (all’arrivo dei fotoni) = 8,68 miliardi di anni luce;
z (redshift cosmologico) = 0,59.

Per far comprendere di cosa si tratta, espongo qui di seguito la formula dei relativisti ed il relativo calcolo, per trovare la distanza attuale conoscendo quella iniziale ed il redshift cosmologico.

Distanza attuale = Distanza iniziale x (1 + z)
Distanza attuale = 5,46 x (1 + 0,59) = 8,68

Che in pratica significa che moltiplicando la distanza dell’oggetto celeste alla partenza dei fotoni, per l’espansione dello spazio avvenuta durante il loro viaggio, si ottiene la distanza all’arrivo dei fotoni.
Il risultato corrisponde al valore indicato nell’articolo di Zappalà ed esposto sopra, relativo alla distanza attuale dell’ipotetico oggetto. Quindi si tratta di un calcolo corretto.

Però dalle osservazioni risulta che la distanza attuale osservata (naturalmente ciò che viene osservato è la luminosità apparente, che costituirebbe un indicatore di distanza) è superiore a quella attesa e cioè a 8,68 miliardi di anni luce.

Per questo motivo qui di seguito ho effettuato alcuni ragionamenti che dimostrano che la luminosità apparente superiore a quella attesa, dimostra che il redshift cosmologico non può essere considerato come un indicatore dell’espansione dello spazio.

Se la distanza attuale osservata è maggiore di quella attesa, significa che anche l'espansione dello spazio è stata maggiore di quella risultante utilizzando il fattore (1 + z), in quanto la distanza attuale osservata dipende proprio dall’espansione dello spazio avvenuta durante il viaggio dei fotoni.
Ma se il fattore (1 + z) indicasse veramente l’espansione dello spazio, anche il redshift dei fotoni, e quindi il fattore (1 + z) stesso, sarebbe stato maggiore di quello considerato, perché la maggiore espansione dello spazio si sarebbe riflessa anche sulla lunghezza d'onda dei fotoni e, quindi, sul fattore (1 + z).
E quindi la distanza attuale attesa sarebbe risultata maggiore.
Ma dato che il fattore (1 + z) è quello osservato e non può aumentare, neanche la distanza attuale attesa può aumentare.
Per cui se la distanza attuale osservata risulta maggiore di quella attesa, può solo significare che il fattore (1 + z) non rappresenta l’espansione dello spazio avvenuta durante il viaggio dei fotoni.

Ma se il redshift cosmologico non rappresenta l'espansione dello spazio, non può che rappresentare una velocità di allontanamento.
Ma se rappresenta una velocità di allontanamento, non è compatibile con le teorie della relatività di Einstein, in quanto applicando la formula compatibile con la relatività ristretta, e cioè:
valore redshift cosmologico x velocità della luce
con i valori superiori ad 1 supera la velocità della luce, cosa impossibile per la relatività ristretta.

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
10. Legge di Hubble
https://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Hubble

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

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