La relatività generale

La Relatività

- Introduzione all’argomento:

Einstein per portare a buon fine la teoria della relatività ristretta ha applicato con successo la trasformazione matematica di Lorentz. Fatto questo si è trovato di fronte un problema molto più grande, la soluzione matematica trovata che spiegava il comportamento delle particelle con massa sottoposte a notevole velocità poteva non bastare per l’accettazione completa della sua prima teoria, perché c’era da verificare il vero comportamento della forza gravitazionale e sapere a quale velocità nella realtà potesse andare questa forza per funzionare.

Solo così poteva dimostrare che la sua prima teoria era corretta, cioè che la velocità della luce è la massima velocità possibile.

Tutto questo però era contrario alla “Gravitazione universale” di Newton perché affermava che la forza gravitazionale agisce immediatamente, qui non poteva rischiare che il suo lavoro fosse invalidato subito e alla base, per questo non poteva accettare un'altra forza fuori del controllo della sua teoria, che la smentisse subito e a priori.

Per questo doveva mettere alla prova la sua teoria della relatività ristretta in campo aperto, proprio come adesso sto facendo io con le mie idee, questo per capire se i miei concetti tengono il confronto a 360°, questo è molto importante per verificare se ci sono delle gravi falle alla tesi che proponi e per capire se il tua logica non ti stia portando fuori strada.

Lui era convinto della bontà della sua teoria, ma era di fronte ad un bivio, o considerava esaurito il suo compito, passando la mano ad altri (facendo così però il suo lavoro sicuramente rischiava di saltare), oppure percorreva tutta la strada con la sua logica per dimostrare la correttezza della sua prima teoria.

Ha giustamente scelto di correre il rischio e a preferito mettere alla prova la sua teoria, per varare la teoria ristretta in mare aperto, ha incominciato a cercare affinità tra la luce e la forza gravitazionale, qui si è avvicinato per gradi.

Il suo lavoro è iniziato affermando che l'accelerazione di moto rallenta il tempo, questo con l’esperimento di pura logica teorica dell’astronave già esaminato precedentemente, dato che considerava la velocità della luce immodificabile come dal secondo postulato della relatività ha affermato: anche l’accelerazione rallenta il tempo. Il secondo passaggio è stato quello di associare l'accelerazione di moto semplice, all'accelerazione creata dalla forza di gravità associandola anche alla forza gravitazionale, ha fatto questo con il principio di equivalenza gravitazionale, dichiarando così che anche i campi gravitazionali deformano lo spazio ed il tempo, qui viene da sola la risposta, lui ha usato le formule matematiche per coprire l’interpretazione sbagliata, come ha fatto per la prima teoria con la trasformazione di Lorentz, in questo caso però l'errore d’interpretazione della teoria è stato coperto da formule matematiche molto più complesse. Ma come ha fatto con la relatività generale ad aggirare il problema dato che la formula di Lorentz nella relatività generale non si vede proprio?

Non era cosa facile trovare delle affinità tra la relatività ristretta che studiava la luce e la nuova teoria generale che studiava anche la gravità, doveva trovare delle affinità tra luce e gravità, un qualcosa che le tenesse unite indissolubilmente. Lui si sentiva in mare aperto con il rischio di affogare alla prima onda, non poteva usare le semplici formule del moto uniforme, qui servivano delle formule specifiche molto sofisticate; ha dovuto faticare non poco ma guardandosi intorno vide che già cinquant’anni prima i matematici si ponevano il problema di come rappresentare e misurare le forze nello spazio, infatti iniziando da Riemann poi Betti, Beltrami, Ricci-Curbastro, Levi-Civita fino a Emmy Noether, loro si ponevano il problema di come studiare il comportamento dei fenomeni elettrici, magnetici e elettromagnetici nell’etere. Loro per poter interpretare queste forze e calcolarle “teoricamente” nello spazio a tre dimensioni, non potevano certo usare la geometria Euclidea, dovevano considerare lo spazio sferico dato che la sfera è il solido che meglio si adatta per rappresentare la propagazione delle forze in uno spazio a tre dimensioni, quindi per calcolare teoricamente questo hanno introdotto il calcolo tensoriale e il calcolo differenziale assoluto, hanno anche introdotto la curvatura di campo per elaborare le forze su uno spazio non-euclideo sviluppato per primo da Riemann, questo calcolo però era solo per conoscere le forze o radiazioni e rappresentarle meglio nello spazio, non hanno mai menzionato nessun rallentamento del tempo, qui per primo è stato Einstein ad introdurre il termine geodetica, cioè la curvatura dello spazio-tempo, Lui ha unito la propagazione spaziale delle radiazioni nell’etere includendogli un loro tempo reale variabile, questo perché studiando la forza gravitazionale non poteva assolutamente considerarla istantanea perché così facendo inficiava in partenza la sua prima teoria, ecco perché a mio parere si è portato appresso l’errore.

Introducendo il termine geodetica (o equazione di campo per i matematici) cioè curvatura spazio temporale, ha fatto diventare realtà quello che i matematici prima di lui consideravano per comodità solo in teoria, mi spiego meglio, i teorici per comodità con la matematica differenziale rappresentavano la curvatura delle forze nello spazio e le descrivevano immaginando una sfera, lui questa sfera l’ha considerata vera, e gli ha dato un nome “geodetica” collegandola allo scorrere del tempo. Per capire la sua idea nel merito, se si sezionasse idealmente come in un tronco d’albero lo spazio intorno ad una grande massa si potrebbero leggere i diversi anelli spazio-temporali, con la possibilità che questi spazi temporali possano essere variabili e relativi al fatto, quindi più ci allontaniamo dal centro della forza attrattiva e più gli anelli si avvicinano, il risultato che noi vediamo è che gli orologi aumentano i loro il ritmo di marcia, invece più ci avviciniamo ad un corpo massivo più gli anelli si allontanano ed il tempo rallenta, questo rimanendo nella logica della teoria è coerente infatti qui noteremo che l’area circoscritta tra due anelli è sempre uguale (quest’area descrive l’energia-inerzia della massa) ma l’errore è stato quello di collegare ad ogni area un tempo variabile.

Pertanto a questa geodetica gli ha dato la proprietà temporale variabile, la stessa proprietà che ha dato alla velocità della luce, se ci si avvicina alla velocità della luce il tempo rallenta, se ci si avvicina ad una grande massa il tempo rallenta. Anche qui ha messo da parte la possibilità di studiare la vera soluzione del problema cioè “la proprietà dell’inerzia della massa associata al moto”.

Come abbiamo visto in precedenza nella teoria della relatività ristretta, l’inerzia di una semplice particella con massa, quando questa è sottoposta all’alta velocità lei riesce a far accumulare tanta energia cinetica aggiuntiva alla particella. Questa stessa proprietà associata ad una grande massa in movimento (come un pianeta o una stella) può aiutare a capire il problema, infatti è proprio l’inerzia a far accumulare una quantità enorme di energia cinetica, questa associata alla forza gravitazionale della stella, può essere restituita amplificata alle masse interessate.

Da qui capiamo che la Formula della Gravitazione Universale di Newton anche se matematicamente perfetta non tiene in considerazione l’influenza aggiuntiva del moto dei pianeti data proprio dalla loro inerzia, quindi la loro maggiore energia accumulata dalla loro massa in movimento.

Di seguito nella figura 19.1 vi riporto la formula dell’equazione di campo di Einstein che è la base della relatività generale, proviamo a studiarla solo nel merito senza entrare nei complicati passaggi matematici.

dove:
R_μv: tensore di curvatura di Ricci,
R : curvatura scalare, cioè la traccia (o la somma) di
ɡ_μv: tensore metrico,
Ʌ : costante cosmologica,
T_μv: tensore stress-energia,

c : velocità della luce,

G : costante gravitazionale.

Anche qui come per la relatività ristretta non vediamo in evidenza una formula che spiega l’esistenza di un rallentamento del tempo, questo “spazio-tempo o geodetica” si prende per assunto in precedenza.

Nella formula sopra esposta conosciamo bene: G è la costante gravitazionale, c è velocità della luce, Ʌ è la costante cosmologica introdotta da Einstein, ɡ_μv è il tensore metrico, R_μv è il tensore di curvatura di Ricci, nella geometria differenziale il tensore Ricci sono niente altro che più vettori cioè forze che agiscono in un campo spaziale quindi per comodità questo viene elaborato sferico, un altro elemento importante di questa formula è T_μv il tensore di stress-energia anche detto tensore energia momento, questo descrive il flusso di energia e quantità di moto associato a un campo e soddisfa l'equazione di continuità.

Cosa è l’equazione di continuità?

Una equazione di continuità esprime una legge di conservazione di energia utilizzando il flusso della grandezza che si conserva, questo dato proprio dal teorema del 1915 di Amalie Emmy Noether (definito il più grande matematico donna di tutti i tempi), a mio parere questo teorema come il tensore energia più che il tempo e il suo rallentamento, tiene conto proprio dell’inerzia della massa che è la proprietà che la massa ha di mantenere l’energia acquisita.

Qui si vede molto bene che questa formula molto complessa cerca di considerare tutto quello che succede in una massa gravitazionale in movimento quindi anche l’inerzia, ma questa non viene esplicitamente menzionata (però viene giustamente calcolata), come anticipato non si vede il rallentamento del tempo, questo è solo ipotizzato a parole ed a priori come postulato ma mai provato matematicamente.

Ricapitolando Einstein suggerì a priori che lo spazio non fosse uniforme ma incurvato per la gravità delle grandi masse dei corpi celesti e la forza gravitazionale fosse statica, perciò da questo momento l’Etere (stranamente) assume una grandissima importanza, perché ha la possibilità di creare le orbite ellittiche dei pianeti, perciò lo spazio adesso è a quattro dimensioni e creerà ai pianeti una strada incurvata che a loro risulterà sempre rettilinea, questa strada incurvata avrebbe la capacità di piegare tutto anche i raggi di luce che passano in prossimità di un grande corpo massivo, questo modo di vedere l’Universo è alla base di tutta la fisica moderna tra cui anche la teoria dei buchi neri così il rallentamento del tempo si certifica con la gravità.

- Riflessione:

Qui bisogna stare molto attenti perché queste affermazioni sono state fatte a priori dell’esposizione matematica, perciò come per la relatività ristretta anche nelle formule matematiche della relatività generale non esiste una vera conferma matematica che il tempo rallenta o che lo spazio è effettivamente incurvato.

Per i fatti sperimentali abbiamo visto che ci sono spiegazioni più esaurienti alle logiche del tempo che rallenta, quindi si capisce che le spiegazioni relativiste sono di comodo o quantomeno forzate per ottenere il risultato.

Vorrei cercare di spiegare meglio perché l’Universo non può avere una curvatura propria, le formule matematiche della teoria della relatività generale anche se da loro abbiamo risposte all’apparenza più precise della legge di gravitazione universale di Newton, noi non possiamo interpretarle come una prova della curvatura dell’universo, perché il risultato che ne scaturisce è semplicemente la dimostrazione della debole coesione che ha l’Universo. Questa leggera resistenza fa sì che nell’Universo non esista una linea retta, non che l’Universo è incurvato dalla massa.

La deformazione spazio temporale che si vuole far passare come vera (ammettendo che la luce ne fosse interessata), anche se molto suggestiva bella ed interessante, non ha nessun fondamento di logica e nessuna prova sperimentale certa. Considerare il ragionamento teorico delle formule per studiare la forza gravitazionale, una prova della curvatura dell’universo, è un errore grossolano, perché una cosa è la formula matematica utile per calcolare le forze in uno spazio non euclideo, dato che le radiazioni nello spazio si propagano a 360° nelle tre dimensioni, ma da questo affermare che lo spazio è deformato ed incurvato il passo è troppo ed azzardato.

Qui noi possiamo solo affermare con certezza, che tutto ciò che si muove nello spazio ha in apparenza un tragitto lineare, ma nella realtà esegua una traiettoria curva, questa data proprio dalla minima resistenza che esercita l’Etere e da qualsiasi influenza gravitazionale esterna esistente, anche Galileo nel 1600 diceva la linea retta è una circonferenza con un raggio infinito, ma non si può assolutamente dire che esista una curvatura dell’universo data dalla gravità perché questa affermazione non ha nessun senso logico ne sperimentale.

Con questo comportamento è normale poi trovare delle conferme alle teorie, sicuramente tutto questo si è fatto in buona fede.., ma così si cerca con molta disponibilità sempre la conferma o prove in accordo, mai i difetti o le contraddizioni evidenti (questi si mettono con cura nel dimenticatoio). Purtroppo posso solo dire che la condotta tenuta dalla comunità scientifica è stata imparziale, perché portare a conferma delle teorie della relatività: l'orbita apparentemente anomala di Mercurio, le lenti gravitazionali, le stelle doppie di De Sitter il rallentamento degli orologi atomici, ecc ecc. e dopo tutte queste conferme frettolose, considerare il tempo relativo con la possibilità di rallentare, io qui trovo molto da ridire sul comportamento poco scientifico tenuto fino ad oggi.