II. LA RELATIVITÀ SPECIALE DI EINSTEIN

Prima di iniziare a parlare della legge di relatività ristretta occorre ubicare storicamente la Teoria della Relatività Speciale (RS) menzionando alcuni progressi della scienza più o meno contemporanei alla stessa:

  • 1896 - Scoperta della radioattività naturale di A. H. Becquerel.
  • 1897 - J. J. Thomsom scoprì l’elettrone.
  • 1900 - Ipotesi sull’energia e sui quanti di Max Planck, che sancisce l’origine della Meccanica Quantica.
  • 1905 - Teoria della Relatività Speciale di Albert Einstein.
  • 1913 - Modello atomico di N. Bohr.
  • 1916 - Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein.
  • 1924 - L. De Broglie propone la dualità onda-corpuscolo.
  • 1926 - E. Schrödinger propone la sua equazione d’onda per l’atomo di idrogeno.
  • 1927 - Principio di incertezza di W. K. Heisenberg.
  • 1932 - J. Chadwick scopre sperimentalmente il neutrone.
  • 1942 - Prima reazione nucleare a catena in un reattore nucleare realizzata da E. Fermi.

Osservando questa lista viene immediatamente un’idea: la Relatività Speciale di Einstein fu davvero una teoria molto temeraria.

Al contempo e senza voler togliere meriti alla relatività ristretta, dopo aver preso atto dei suoi precedenti immediati, ci renderemo conto che la teoria di Einstein non era poi così rivoluzionaria e neppure così originale al momento in cui venne resa nota. Eppure il processo nell’insieme si può considerare completamente rivoluzionario, io direi anche: Sfortunato e pure un po’ disperato!

In questo libro ci sono due sezioni previe allo studio sistematico di tutto sulla Relatività Speciale di Einstein. Nella prima, Cos’è la Relatività? viene esposta la lista di Casualità fuorvianti intesa et i Paradossi della cugini come un breve riepilogo delle ragioni per cui fu accettata la RS ed infine il mio concetto della Relatività Ristretta, come conclusione anticipata, in modo tale che il lettore possa capire un po’ per volta la filosofia del presente libro.

La seconda sezione verte sulle equazioni di Maxwell, le trasformazioni di Lorentz ed i postulati di Poincaré come precedenti immediati della fisica relativista che, con il suddetto contesto,  compongono l’insieme di idee che provocarono l’interpretazione errata di Albert Einstein e della comunità scientifica dell’esperimento di Michelson-Morley.

Del contesto storico della Teoria della Relatività Speciale tratta il Racconto della nonna Ino, con un formato di giochi di parole sull’esperienza come madre della scienza, ed il Racconto di paura e mistero per la strada intrapresa dalla scienza moderna nel secolo scorso.

Chiaramente sono stati commessi molti altri errori, che verranno citati nell’analisi di ognuno dei principi della Teoria della Relatività Speciale di Einstein e che appaiono classificati nella sezione di questo libro di Errori della fisica relativista. Sono tuttavia convinto che tali errori non sarebbero stati commessi o sarebbero stati facilmente superati se non ci fosse stata l’interpretazione dell’esperimento di Michelson-Morley che abbiamo appena menzionato.

Nella terza sezione di questo libro, oltre al concetto dei postulati della Teoria della Relatività Speciale, si studiano gli elementi della relatività ristretta con una presentazione neutra per avere una base sulla quale rivolgere le critiche alle parti che ritengo errate. Tutto ciò cercando di limitare nella misura del possibile l’uso della matematica o mantenendo un livello il più generale e semplice possibile.

In modo particolare vengono analizzati: da una parte la problematica che sorge da alcuni degli elementi terminologici o concetti più utilizzati dalla fisica della relatività di Einstein, per la loro confusione, la loro complessità o per entrambe le cose, e dall’altra, inesattezze occasionali ed interpretazioni errate degli esperimenti (molti di essi puramente mentali) che reggono la Relatività Speciale e Generale oggigiorno.

Coloro che desiderano approfondire la teoria di Einstein non avranno problemi consultando un libro qualsiasi di introduzione alla Fisica Moderna. Consiglierei libri di accesso all’università, libri del primo anno universitario o libri di divulgazione scientifica, perché mi sa che i libri specializzati di relatività ristretta possono essere troppo complicati e possono concentrarsi molto su matematica e su esperimenti mentali, dato che uno spazio privo di gravità non esiste.

Inoltre su internet è disponibile un’abbondante webografia sulla relatività ristretta.

 
 

II.a) Che cos’è la relatività?

È una teoria scientifica! Nei ragionamenti che spiegano che cos’è la relatività finisce sempre per essere menzionato il metodo scientifico, nel senso che ogni teoria, pur essendo generalmente accettata, può essere erronea. Che coincidenza!

E poi, come se fosse una favola, dicono anche che una teoria nuova deve sempre rifarsi a quella precedente come un caso particolare. Sembra incredibile che si dimentichino dello stato attuale del sistema tolemaico o famosa teoria che sostiene che la Terra sia il centro dell’universo; è indubbiamente un’altra manifestazione della cultura dell’ignoranza. Immagino che ciò che cercano di fare davvero è convincere se stessi perché non ci riescono del tutto.

Il tempo è relativo per la Teoria della Relatività Speciale del 1905 e posteriormente per la Relatività Generale (RG) del 1916. Tuttavia la seconda riguarda il tempo, poiché stabilisce il principio di equivalenza fra la gravità ed i sistemi accelerati, e dunque con gli effetti temporali del movimento nella Relatività Speciale.

Menzioniamo brevemente un insieme di coincidenze et i paradossi della cugini –concetti o confusione terminologica– che resero possibile un’interpretazione così erronea della Fisica Moderna e che costrinse a cambiare la stessa filosofia della scienza.

 
 
  • Casualità fuorvianti.

    • La difficoltà filosofica nell’ammettere che la luce viene trascinata dalla Terra –etere luminifero, campo di gravità o tensione longitudinale dell’etere globale o struttura reticolare della materia–, perché presupponeva un ritorno al centralismo terraqueo, che aveva dato così tanti grattacapi allo sviluppo della scienza moderna.

    • La soggettività reale e la relatività immaginaria del tempo.

    • L’inesperienza degli inizi del secolo scorso e sua madre l’innocenza, che sarebbe la bisnonna della scienza.

      Albert Einstein (1879-1955) (Immagine di dominio pubblico)
      Albert Einstein
    • La tendenza della scienza ad avanzare ancora o almeno a non retrocedere.

    • La coincidenza del sistema di riferimento spaziale della Terra con il sistema di riferimento naturale o sistema privilegiato della luce sulla Terra (la Relatività Generale di Einstein stabilisce questa caratteristica senza ammetterlo)

    • La realtà è qualcosa di simile alla massa relativista ed all’equivalenza energia massa, sebbene sia un’equivalenza parziale o contestuale.

    • Il teorema di Pitagora con le equazioni di Lorentz e la relazione quantitativa fra massa e velocità o energia cinetica.

    • La complessità matematica del modello relativista, mescolata a un’eccessiva influenza filosofica, di cui ne risentì il metodo scientifico e che fece perdere il buon senso riguardo al predominio della ragione sull’utilità.

    • In misura maggiore o minore, ma indubbiamente con effetti reali, il coincidere degli interessi professionali con l’incremento dell’astrazione in questa materia.

    • L’ameisin stile di redazione di Albert Einstein e la sua padronanza intuitiva della matematica.

    • Gli effetti reali della gravità sulla massa e sull’energia elettromagnetica presenti matematicamente nella Relatività Generale e la loro connessione al punto più sbagliato della Relatività Speciale.

    • La morbosità dei viaggi nel tempo e l’idea dell’immortalità.

 
  • I paradossi delle cugine.

    Ovviamente tutti questi paradossi hanno una spiegazione, seppure contorta. E se non la si accetta, significa che non si comprende la Relatività, non che sia stata spiegata male o che sia priva di senso.

    • Convincere il cervello che il bianco e nero non è un compito facile.

      Ad esempio, che un metro sia più lungo dell’altro o che la durata di un secondo sia superiore a quella di un altro.

      E che inoltre, la lunghezza o durata precedente dipenda dall’angolo di osservazione. Alla fine il cervello non sa più esattamente di cosa stiamo parlando.

      Che lo spazio e il tempo siano scambiabili.

    • La parola postulato si utilizza nel senso di assioma.

      Il senso normale in filosofia della scienza è solitamente il contrario, qualcosa che viene proposto e che va dimostrato. Chiaramente, le connotazioni precise cambiano da una lingua all’altra.

      • Definizione di secondo.

        Dal 1967, secondo dati forniti da Wikipedia, il secondo è il tempo che impiega l'atomo di cesio in 9.192.631.770 periodi di radiazione.

        Questa definizione è compatibile con la Relatività, quando l’atomo è in movimento sulla Terra impiega meno tempo e ne impiega di meno anche se si trova in un punto più basso o con più gravità, ovvero, il secondo è più corto.

        Non so per quale ragione, ma Wikipedia dice anche che tale durata è più stabile rispetto alla precedente definizione di secondo, che era in base all’orbita della Terra e di carattere assoluto.

        Tuttavia, alla pagina del BIPM si dice che l’atomo di cesio deve trovarsi a riposo. In tal caso, il tempo non cambierebbe più con l'accelerazione, e la Teoria della Relatività sarebbe falsa. Abbiamo cioè una definizione e una modificazione aventi un senso completamente opposto.

      • Definizione di metro.

        Nella Relatività, la velocità della luce non viene misurata sperimentalmente; viene fissata mediante assioma, la distanza percorsa in un secondo si divide in 299.792.458 parti e ogni parte è denominata metro. Chiaramente la distanza percorsa in un secondo relativo dalla luce è variabile.

        Sembra quindi che chiunque dica che la velocità costante della luce sia stata verificata sperimentalmente non sappia cosa dice.

    • Elettromagnetismo e relatività.

      Maxwell dedusse la velocità della luce in un contesto classico e in rapporto a proprietà di un presunto etere. Ciò malgrado ci si avvale sempre della sua deduzione come prova dell’assioma di velocità massima che non necessita di prova.

    • Sistema di riferimento.

      • La definizione di due sistemi inerziali dice che sono in movimento relativo uniforme uno rispetto all'altro, ma si parla continuamente di un sistema inerziale non avente nessun rapporto con un altro, ciò che è privo di senso.

      • L’aspetto divertente risiede nel fatto che ha senso quando stiamo in RG, ma quanto sopra avviene nelle prime spiegazioni della RS.

      • Inoltre, nella RG, la definizione di un sistema inerziale non solo è cambiata, ma non necessita più di un altro sistema di riferimento.

      • A proposito, la parola inerziale non rappresenta adeguatamente il concetto né nella RS né nella RG, poiché un sistema di riferimento non ha né massa né inerzia, essendo un concetto astratto.

      • I sistemi di riferimento sono denominati anche osservatori, quando nel linguaggio normale un osservatore è esterno al sistema.

    • Esperimenti mentali.

      Questi pensieri sono tutt’altro che esperimenti. Infatti,  manifestano chiaramente che non si dispone di esperimenti reali e che spesso le conclusioni sono insite nelle premesse o gli ipotetici risultati sono sbagliati.

      Nel migliore dei casi hanno un aspetto logico ma parziale della presunta realtà e una conclusione che comporta un’inopportuna generalizzazione scientifica.

    • La luce non ha né massa né supporto fisico.

      Di solito qualcosa con queste caratteristiche viene considerato un concetto astratto e si ritiene che non possa produrre effetti fisici, in tal caso verrà denominato magia oscura.

       

    • Massa invariante.

      Quindi, perché mai queste espressioni, usate così sovente, di massa relativista o di massa a riposo?

      È chiaro che la massa è invariante perché la massa di un sistema si misura sempre a riposo. Vale a dire, per la definizione dell’unità di massa si impone la condizione di velocità zero, mentre per la definizione di secondo non si impone perché si dice che non si conosce il riposo assoluto.

      Il trucco risiede nel considerare una massa in movimento come parte di un sistema più grande e nel calcolare la massa propria dell'insieme del sistema.

      L’energia cinetica ha massa equivalente, ma non è massa. Non si sa bene cosa sia, ma si sa che non sta a riposo.

      Bisogna ammettere che è un concetto da dieci e lode.

    • Relatività Generale.

      • Fa il bastian contrario della RS in quasi tutto. Ciò che non spiega una, lo spiega l’altra.

      • Contraddice e limita la RS imponendo un sistema di riferimento privilegiato senza dirlo.

      • È inoltre meno generale della RS, in quanto le equazioni hanno soluzione solo in modo locale.

      • Conferma predizioni che non sono predizioni.

        La RG ha verificato sperimentalmente predizioni il cui valore era già noto. Insomma, si cerca di mascherare la possibilità che la RG sia una teoria matematica ad hoc.

    • Effetto Doppler della luce.

      Esistenza o non esistenza dell’effetto Doppler quando la velocità della luce è sempre la stessa e ed è massima.

 
 
  • Il mio concetto di Relatività Speciale.

    I due postulati della relatività ristretta (RS) di Albert Einstein sono puramente matematici e molto eleganti. Presuppongono un modo fine di dire ciò che si vuol dire, mantenendo però un alto livello di oscurantismo.

    Bisogna complicarla eccessivamente per occultare le sue debolezze. Ad esempio, da dove viene fuori che la velocità massima è c in tutto l’universo? Come si spiega il fatto che la velocità della luce sia c misurata dalla Terra e che c sia anche la velocità dello stesso fotone misurata dal Sole nonostante la velocità della Terra rispetto al Sole?

    Perché non dice che per ogni punto dello spazio le unità fisiche della maggioranza delle magnitudini del Sistema Internazionale di Unità di Misura rappresentano realtà fisiche diverse?

    Un ulteriore esempio di chiarezza espositiva, il secondo postulato della Teoria della Relatività Speciale potrebbe giungere all’interpretazione che le formule delle leggi della fisica si esprimeranno allo stesso modo in italiano, in inglese ed in tutte le lingue. In fin dei conti la matematica non è altro che una lingua come le altre.

    In questo caso non ci rimarrebbe altro che relativizzare le parole italiane, inglesi … e già che ci siamo dovremmo relativizzare gli aggettivi, gli avverbi e le altre figure grammaticali.

    Se avessimo ancora problemi con i significati ottenuti applicando i significanti adeguati, potremmo sempre far ricorso alla relativizzazione della struttura linguistica mediante un piccolo difetto geometrico dei libri di grammatica o strappando direttamente delle pagine in caso di lieve disperazione fisica o mentale.

    Attenzione! Com’è facile distrarsi a volte!

    Credo che senza l’esperimento di Michelson-Morley non esisterebbe la fisica della relatività di Einstein, la mia interpretazione dei risultati di questo esperimento è che la luce si sposta sulla gravità –tensione della curvatura longitudinale della struttura reticolare della materia–, come se quest’ultima fosse, in una certa misura, l’etere luminifero cercato dai classici, ma con altre caratteristiche, fra cui evidenziamo l’essere un etere mobile.

    Per dimostrarlo, nel libro di Esperimenti di fisica proponiamo l’esperimento complementare che definisco “Lontano Michelson-Morley” (LMM) in quanto uguale al Michelson-Morley, ma lontano dal campo gravitazionale della Terra (un esperimento identico ma con altri fini è previsto dalla NASA, l’esperimento si chiama LISA).

    I risultati del LMM dovrebbero essere contrari a quelli dell’esperimento Michelson-Morley ed uguali a quelli inizialmente attesi dai classici.

    È vero che la velocità e la gravità condividono molte caratteristiche fisica, ciò non significa però che siano identiche.

    Insomma, la mia opinione di che cos’è la relatività ristretta (RS) è che mi pare un errore multiplo di interpretazione della realtà, provocato da numerose coincidenze, fra le quali sottolineiamo la realtà dell’equivalenza fra massa ed energia e l’onnipresente legge dell’inverso del quadrato.

    Immagino che la Relatività Speciale scomparirà senza bisogno di teorie che la sostituiscano perché l’unica cosa che fa è mascherare la realtà con una matematica complicata e quando gli errori o le contraddizioni sono ovvie cede la spiegazione alla RG, come nel caso del paradosso dei gemelli. E non solo, nell’attuale ortodossia esiste solo quest’ultima, nonostante la RG contenga la RS come un’analisi parziale.

    In altre parole, ciò che rimarrà sarà il frammento più o meno corretto della massa relativista e gli effetti spiegati artificialmente dalla Relatività Generale, che ovviamente saranno modificati a favore di una giustificazione più razionale.

    La nuova Fisica Globale si profila come una teoria del tutto. Tale teoria fisica tenta di fondare un nuovo paradigma in cui il tempo, l’energia ed altri concetti sono definiti senza la necessità di dimensioni spaziali aggiuntive.

    Un grande vantaggio portato dalla scomparsa delle teorie di Alberto sarà che le menti degli scienziati saranno di nuovo molto più intuitive e che non sprecheremo più un’enorme quantità di energia mentale.