II.c.3. Definizione e concetto di massa, massa inerziale e energia

Il concetto di massa e la sua relazione con l’etere globale –struttura reticolare de la materia qui sopporta la gravità o energia potenziale, l’energia cinetica e la massa– nella teoria di tutto della Fisica Globale viene esposto nel libro della Meccanica Globale.

Inoltre la definizione di energia, come proprietà dell'etere globale, è studiata nel libro Fisica e Dinamica Globale, anch’essa all’interno della teoria di tutto che abbiamo menzionato.

In questa pagina commentiamo e critichiamo la definizione di massa inerziale della Meccanica Classica, la definizione di massa relativista e diversi concetti ad essa legati.

  • Definizione di massa inerziale.

    Secondo la meccanica classica, stando alla seconda legge di Newton, se una forza agisce su di un corpo, questo acquisirà un’accelerazione direttamente proporzionale alla forza applicata, in cui la costante di proporzionalità sarebbe la sua massa inerziale. Di conseguenza una forza costante potrebbe elevare la velocità di un oggetto in modo indefinito.

    Quest’aspetto si scontrerebbe con l’impossibilità di superare la velocità della luce nella meccanica relativista.

    Anche la fisica relativista mantiene il principio di uguaglianza fra massa inerziale e massa gravitazionale di Isaac Newton.

    Mantenere questo principio è alquanto artificiale, perché la precessione dell’orbita di Mercurio e del resto dei pianeti e delle stelle dimostra il contrario, a meno che non si stiri lo spazio per ottenere la quadratura del circolo orbitale.

    Questa piccola deviazione della massa gravitazionale rispetto alla massa inerziale è spiegata dall’effetto Merlin nel libro Fisica e Dinamica Globale.

    Inoltre la nuova prospettiva della definizione di massa, fornita dal libro online della Meccanica Globale, rende superflui, ridondanti ed imprecisi sia il concetto di massa gravitazionale che quello di massa inerziale, perché il nuovo concetto si riferisce a ciò che è fatto di massa, invece di come si comporta. Tuttavia, entrambi i concetti sono complementari per una migliore comprensione della realtà.

  • Definizione di massa relativista.

    La conseguenza più notoria dei postulati della Relatività Speciale di Albert Einstein è stata l’equivalenza o la conversione fra massa ed energia.

    La relazione d’equivalenza si deduce nella fisica relativista applicando le formule dell’energia cinetica con il principio di conservazione della quantità di movimento o moto a quelle associate a cambiamenti nella velocità relativista. Concretamente l’equivalenza risultante è la seguente:

    m = m0 /(1 - v²/c²)½
    m = γ m0

    In cui m è la massa o massa relativista del corpo, m0 è la massa in riposo o massa propria e v la velocità.

    Ciò che vogliono dire queste formule matematiche è che la massa di un corpo è superiore quando è in movimento relativo rispetto ad un osservatore a quando si trova in riposo rispetto a tale osservatore.

    E con lo sviluppo in serie della costante γ si deduce facilmente che l’energia cinetica relativista è:

    Ec = ½ m0 v² = (m - m0) c²

    E, logicamente, l’energia totale:

    E = mc²

    Il primo esperimento che confermava la massa relativista è stato la scoperta, fatta da Bücherer nel 1908, che la relazione della carica dell’elettrone e della sua massa (e / m) era minore per elettroni rapidi in confronto a quelli lenti. Successivamente, innumerevoli esperimenti hanno confermato i risultati e le formule fisiche precedenti.

    La massa e l’energia diventano così due manifestazioni della stessa cosa. I principi di conservazione della massa e dell’energia della meccanica classica configurano adesso il principio di conservazione dell’energia-massa relativista più generale.

  • La massa è invariante.

    Nonostante quanto detto sopra, nella Relatività la massa è invariante e, infatti, la sua definizione nel Sistema Internazionale di Unità presenta un carattere assoluto.

    Il trucco consiste nel misurare sempre la massa a riposo e se l’oggetto si muove all’interno di un sistema, lo si inserisce in un sistema fisico, calcolando la massa per tutto il sistema a riposo.

    Si potrebbe anche definire il secondo con l’atomo di cesio a riposo e una determinata gravità, tutta la Relatività sarebbe per tanto formalmente scorretta.

    Se la massa non si può misurare in movimento, non capisco bene quale dovrebbe essere il concetto di massa inerziale o dove si trova la massa equivalente all'energia cinetica.

Fin qui la presentazione più o meno ortodossa della massa relativista. A me sembrerebbe più logico fare le deduzioni alla rovescia, partire cioè dall’equivalenza massa-energia confermata mediante esperimenti e dedurre la velocità massima della luce anziché postularla come assioma matematico. In seguito dovrebbero aver cercato una spiegazione fisica dei fenomeni, anziché subordinare la teoria fisica a quelle matematiche. Ad esempio, si impone l’assioma matematico della velocità della luce costante e massima e la Fisica Globale sostiene che non è né massima né costante.

È giusto, tuttavia, ammettere che alcune predizioni quantitative della relatività sono impressionanti, come la precessione del perielio di Mercurio; comunque, va notato che nel 1898 Paul Gerber spiegato che precessione prima fisica relativistica con esattamente la stessa formula. Eppure anche la Fisica Globale la spiega, all’interno di un paradigma alternativo della realtà fisica.

Alcune delle casualità fuorvianti, i paradossi della cugini e dei punti descritti nella sezione di Fisica relativista e matematica sono legati alla definizione di massa relativista.

  • Predizioni quantitative e le loro misurazioni negli esperimenti di fisica.

    Vengono commessi errori di concetto quando si realizzano predizioni e vengono commessi nuovamente quando si interpretano i risultati in numerosi esperimenti di fisica. In questo caso verrebbero vulnerate le basi elementari del metodo scientifico.

    Qualsiasi apparecchio che faccia uso di tecnologia moderna si può considerare un apparecchio di Lucifero, di solito conterrà metalli nei suoi meccanismi ed utilizzerà l’elettricità. Ricorrendo a una certa licenza prosaica possiamo dire apparecchio di ferro e luce o, con licenza libertina, apparecchio di luci-ferro.

    Inoltre la precisione degli apparecchi di misurazione in questa materia è molto condizionata dalla natura degli esperimenti di fisica, poiché ciò può incidere sulla stessa massa e sull’energia di questi apparecchi e si può confondere con cambiamenti nel tempo e nello spazio.

    È ciò che avviene con gli orologi sulle navi spaziali, soprattutto se sono atomici, sui loro meccanismi incidono la velocità e la gravità, a causa degli effetti sulla risonanza di massa, e finiscono per perdere la sincronizzazione che avevano, ma questo non c’entra niente con la relatività del tempo.

    Un altro esempio già ripetuto: la velocità della luce sarà massima per applicazione delle formule di Lorentz, non perché misurandola lo si accerta. Altrimenti non ci sarebbe bisogno di fare tale trasformazione.

    Tuttavia sempre si commettono errori, l’Astronomia fornisce costantemente dati nuovi o contraddittori.

    Un altro problema è l’esistenza di moltissimi dati ottenuti per derivazione di altri e dell’applicazione di leggi accettate. Le masse dei pianeti, le distanze fra gli stessi sono esempi ovvi di tali casi. È anche giusto dire che i calcoli sono complessi e che tengono conto di possibili interrelazioni fra i dati.

    Vediamo un esempio di come le misurazioni di molte proprietà non sono così perfette come ci sarebbe da aspettarsi. Non voglio dire che dovrebbero essere migliori, anzi, desidero manifestare che le limitazioni reali sono molte di più di quelle che il pubblico in generale possa immaginare.

    Forse una delle maggiori cause di certe confusioni sarà che i programmi di divulgazione scientifica cercano sempre di mostrare l’aspetto più avanzato ed impattante della scienza, minimizzando le piccole contrarietà, sebbene talvolta siano insalvabili.

    Come sappiamo, la gravità terrestre è:

    Ebbene, sia la massa che il raggio della Terra sono dati che si ottengono indirettamente. Inoltre bisogna tenere in conto la difficoltà nel determinare il raggio con esattezza millimetrica poiché non vi è una linea disegnata che indichi fino a dove giunge il globo terracqueo.

    Di fatti, la gravità cambia dall’Equatore ai Poli perché la Terra è un po’ schiacciata. Cambia anche per l’effetto della forza centrifuga, come ci mostrano gli esperimenti Vinil Disc, Onda Petrus e Trottola. Inoltre, è molto probabile Terra è schiacciato perché l'effetto delle forze centrifughe a lungo termine.

    Con la massa succede lo stesso, non abbiamo una bilancia così grande da poter pesare la Terra come se fosse una palla, bisognerebbe addirittura tenere in considerazione le variazioni della sua energia cinetica. Certo, sarebbe bello conoscere il quadro di riferimento preferito di energia cinetica. La Fisica Globale afferma che è l'etere globale.

Esistono d’altra parte diversi tipi di massa. Per esempio, la massa corrispondente all’energia cinetica ha caratteristiche diverse dalla massa in riposo, poiché altera la sua configurazione spaziale.

g = G massa / spazio²

In cui, secondo fonti attendibili:
g = 9,80665
G = 6,67266 * 10-11
Massa = 5,97370 * 1024
Raggio terrestre = 6,378140 * 106

La conclusione alla quale intendo giungere è che non è necessaria la Teoria della Relatività per dedurre che la massa aumenta con la velocità e che la relazione matematica sia quella inversa del seno. Questa relazione matematica è tipica in teoria fisica per il caso delle magnitudini che risentono due volte della stessa variabile. In modo paradossale, dire che la velocità aumenta con l’energia cinetica potrebbe essere più corretto da un punto di vista di causa-effetto.

Se ci collochiamo agli inizi del XX secolo, la velocità massima nota era quella della luce e la massa degli elettroni aumentava con la sua velocità. Se dalle osservazioni si evince che la relazione non è lineare bensì esponenziale, non credo che fosse molto difficile che qualcuno riuscisse a trovare le relazioni matematiche esistenti fra la massa in riposo e la massa totale [2a] e [2b] successive; e più probabilmente se queste relazioni si possono osservare solo a velocità prossime a quella della luce.

Dal significato concettuale e matematico delle equazioni [1] [2b] e [3] si giunge alla famosa equazione [0] senza utilizzare affatto la relatività. Pare di fatti che fu Olinto de Pretto, un industriale e matematico veneziano, a pubblicare per la prima volta la formula E = m c² in una rivista scientifica chiamata Atte, nel 1903.

In altre parole, la massa o alcuni tipi di massa incrementano con la velocità, anzi al contrario, ma non c’è bisogno di nessuna ipotesi di relatività, è sempre un fenomeno fisico come il passaggio di stato solido-liquido-gassoso dell’acqua.

  • Massa propria ed energia cinetica relativista.

    La trasformazione o equivalenza massa-energia:

    [0] E = m c²

    Questa famosa formula è il contributo che più ci colpisce nella Teoria della Relatività perché è la base teorica della bomba atomica.

    Per definizione della Fisica Generale abbiamo:

    E = forza * distanza = N * m
    E = massa * accelerazione * distanza = kg * m² / s²

    [1] E = massa * velocità²

    Ciò che rende meno spettacolare l’equazione di Einstein di cui sopra [0].

    Sappiamo che Einstein ha detto quei è venuto a questa equazione come conseguenza della sua Teoria della Relatività e che come passo previo dedusse la formula della massa relativista:

    [2a] m = m0 /(1 - v²/c²)½

    γ = 1 /(1 - v²/c²)½ » 1 + ½ v²/c²

    In cui m è la massa o massa relativista del corpo, m0 è la massa in riposo o massa propria e v la velocità.

    Nonostante sembri una formula molto complicata, in realtà è piuttosto semplice, la massa relativista in funzione del prodotto della massa in riposo e dell’inverso del seno dell’angolo che formerebbero la velocità e la velocità della luce se fossero un cateto e l’ipotenusa di un triangolo rettangolo.

    Ora si può dire che la formula della massa relativista [2a] è anche meno spettacolare di quanto appare. Inoltre possiamo ancora fare una semplificazione dopo aver realizzato lo sviluppo in serie di Taylor della costante γ che ci darebbe per approssimazione.

    massa cinetica = m - m0
    massa cinetica » m0 (1 + ½ v²/c² )- m0

    [2b] massa cinetica » m0½ v²/c²

    Visto da un altro punto di vista, la massa prende velocità quando se le applica una forza. L’energia addizionale della massa viene detta energia cinetica ed era quantificata anche dalla Fisica Generale. Vale a dire: quando aumenta l’energia cinetica aumenta la massa e sembra ovvio che esista anche il processo inverso.

    [3] Ec = ½ m0 v²  

  • Sistemi di riferimento dello spazio e del tempo e massa relativista.

    D’altra parte, direi che la fisica relativista afferma che la massa dipende da ogni osservatore, anzi, da quale sia il sistema di riferimento dello spazio e del tempo in cui viene misurato il suo stato di riposo o di moto relativo. È comunque strano, o la massa non è qualcosa di fisico o l’unica cosa che cambia con il sistema di riferimento è l’insieme di unità del Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Credo tuttavia che l’unità di massa o chilogrammo non sia ancora stato relativizzato.

    Se ci concentriamo sui corollari o deduzioni dei postulati della Teoria della Relatività Speciale, possiamo osservare gli errori commessi e cercare di capire o di accertare le vere leggi della fisica con una certa astrazione o distanza da quelle matematiche.

    A seconda di quali osservatori si prestino come origine del sistema di riferimento nello spazio, i corpi avranno masse diverse non solo per la loro stessa velocità fisica, ma anche per il loro stesso tempo. Scusate, non lo stesso tempo, per la definizione di tempo relativista, anche il tempo dipende dal sistema di riferimento e dunque il principio di simultaneità ha perso il suo significato autonomo. Su questa strada che relativizza il linguaggio non si va da nessuna parte!

    Se prendiamo come sistema di riferimento dello spazio uno che non sia quello naturale e che non sia quello più semplice, il nostro cervello avrà più problemi a interpretare la realtà fisica nella misura in cui il nuovo sistema di riferimento si allontani dal primo. Un caso che lo può illustrare sarebbe pensare che sia tutta la Terra ad essere accelerata scendendo verso un pera che si trova in posizione inferiore rispetto alla stessa. Newton direbbe sicuramente: questo è il tempo delle pere!

    È questo il grande problema che vedo in così tanta relatività, ci sono cose relative e cose che non lo sono. Filosoficamente si può sempre affermare il contrario, ma possiamo anche dire che la realtà fisica non esiste; non credo però che continueremmo a stare nel mondo della scienza. Al massimo, potremmo giocare al gioco dell’oca con coltellini anziché dadi. La realtà esiste e va capita e spiegata in modo più semplice!

Per la Fisica Globale la massa dipende dalla velocità, ma l’aumento di massa cinetica è dovuto alla velocità misurata rispetto al sistema di riferimento naturale, che è la struttura reticolare della materia o etere globale.

Occorre segnalare che il sistema di riferimento naturale dell'energia elettromagnetica non è l’etere globale, ma l’etere luminifero o campo di gravità. Ciò nonostante, ci stiamo inoltrando in temi un po' speculativi, in questo caso, sulla gravità G inciderebbe l’uso di sistemi di riferimento che comportano una diversa proporzione fra massa propria e massa cinetica, a seguito della doppia forza di gravità che opera sull'energia cinetica –allo stesso modo che sull'energia elettromagnetica.

Bisognerà prestare particolare attenzione all'interpretazione di esperimenti come quello dei giroscopi della nave della NASA Gravity Probe-B.

La definizione di moto o movimento e le sue caratteristiche particolari in funzione dell’oggetto materiale in movimento è spiegata nel libro della Fisica e Dinamica Globale.

Nel libro della Meccanica Globale viene esposta una innovativa proposta sulla creazione della massa, che comporta non solo una Teoria di Gran Unificazione, poiché spiega l’interazione elettrodebole e quella nucleare forte, ma anche una Teoria di Tutto (TOE) poiché unifica anche tali interazioni con l’interazione gravitazionale.

Detto altrimenti, semplificando un po’ il modello fisico della nuova teoria del tutto, la massa globale dipende dalla massa in riposo e dalla massa cinetica che la modula e che produce il meccanismo reticolare dell’energia cinetica.

Per agevolare il compito di identificare i diversi concetti di realtà fisiche e persino la prospettiva diversa di una stessa cosa, ho menzionato in questo percorso alcuni nomi fra quelli utilizzati nei libri della Fisica Globale.

Chiamerò massa globale il concetto di massa totale in movimento. La massa totale sarà composta dalla massa in riposo più l’aumento di massa dovuto all’incremento della velocità. L’aumento di massa lo possiamo chiamare massa cinetica ed è equivalente all’energia cinetica divisa per c².

Etere cinetico e massa Meccanica reticolare dell'energia cinetica
Disegno dell'etere cinetica e deformazione della massa fisica da parte dell’energia cinetica

Ho scelto il termine di massa cinetica per evitare confusioni terminologiche con massa relativista e massa inerziale, poiché entrambe si utilizzano talvolta come massa totale ed altre volte come massa cinetica.

Da parte sua il concetto di massa in riposo è confuso, non è una buona denominazione per i numerosi sistemi di riferimento usati in fisica relativista. Per questo terremo il concetto di massa propria, definito come riposo reale sul suo sistema di riferimento naturale.

massa globale = massa propria + massa cinetica

Questi concetti di massa sono molto importanti poiché la loro origine, la loro destinazione e le loro relazioni fisiche sono diverse nella Fisica Globale.

L’equazione [2a] è adesso l’equazione della massa globale. Ebbene, è palese la coincidenza della relazione d’incremento della massa con la velocità con l’equazione dedotta da Einstein a partire dalla sua meccanica relativista.

A mio avviso questa è una delle grandi casualità che hanno confuso la comunità scientifica.

In altre parole, se ogni volta che appare un fenomeno fisico che in qualche misura segue una trasformazione dovuta alle forme derivate del teorema di Pitagora, o, ciò che è la stessa cosa, relazioni fra variabili che seguono la proporzione del seno, del coseno e dei suoi inversi, si decidesse di relativizzare il tempo, in questo momento non potremmo sapere in che anno siamo.

Però questo è ciò che è avvenuto storicamente, questa volta ci sono state più casualità e non troviamo la pietra filosofale, come ho già detto in altre sezioni.