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La Teoria del Sistema Luce e lo Spazio Tempo.

Indice

Il 2° Postulato della Relatività Speciale


La Geometria Euclidea si basa su cinque assiomi o postulati. Se si cambia uno di essi si creano delle geometrie non euclidee ugualmente valide. La Teoria della Relatività, che nasce con l’esperimento di Michelson e Morley, si basa sul 2° postulato: la velocità c della luce è sempre uguale qualunque sia la velocità v dell’osservatore (che può essere espresso come c+v= c). Poiché tale postulato non è mai stato verificato proviamo a non utilizzarlo.

L'esperimento di Michelson e Morley


Cominciamo dall’esperimento di Michelson e Morley. In breve i due fisici (per dimostrare l’esistenza dell’etere) hanno fatto percorrere a ciascuno dei due raggi di luce, in andata e ritorno, bracci diversi dell'interferometro. Con tale esperimento si cercava di osservare, essendo l’interferometro in moto con la Terra attorno al Sole, il ritardo di uno dei due raggi. Ciò doveva produrre un fenomeno di interferenza tra i due raggi. In qualunque periodo dell’anno, tuttavia, non si è osservata alcuna interferenza, in quanto i raggi impiegavano lo stesso tempo. L’esperimento dimostrava che in un percorso di andata e ritorno la luce impiega lo stesso tempo qualunque sia la velocità dell’interferometro (osservatore).

Percorsi di andata e ritorno


Se ipotizziamo che un braccio abbia direzione N (Nord) e l’altro direzione E (Est), (avendo indicato con caN la velocità della luce c in andata nella direzione Nord e con crS la velocità della luce al ritorno nella direzione Sud e così via, mentre, con b la lunghezza dei bracci) poiché i due tempi dei raggi sono uguali tN= tE si ha b/(caN+crN ) = b/(caE+crE) quindi caN + crN = caE + crE . Tale risultato sperimentale dimostra,in altre parole, che se si considera una sfera di raggio unitario in moto con velocità v qualsiasi, la luce impiega 2 unità di tempo per andare dal centro della sfera alle pareti e ritornare.

Le deformazioni dello spazio e del tempo


Nel filmato Sfera in moto si nota che la sfera, affinché i raggi arrivino al centro da tutte le direzioni contemporaneamente, deve contrarsi di un valore γ (con γ = (1-v2/c2)1/2) lungo la direzione del moto: l’x = lx*γ. Mentre il tempo impiegato dai raggi aumenta con la velocità, ossia si dilata: t’ = t/γ. Si osserva che le deformazioni dello spazio e del tempo hanno la stessa forma delle deformazioni della Relatività Speciale. Si osserva che la contrazione della sfera (lungo la direzione del moto) avviene rispetto all'altra direzione (ortogonale al moto) che non subisce contrazione. Risulta evidente che la contrazione della sfera è costituita dal rapporto tra la dimensiona della sfera lungo la direzione del moto e la dimensione di essa lungo la direzione ortogonale. Ossia la contrazione non è relativa a due sistemi in moto come nella TdR, ma è interna al proprio sistema.
Per poter spiegare gli esperimenti di M ed M dobbiamo dedurre che la contrazione del braccio lungo la direzione del moto (rispetto all'altro) sia reale. Di conseguenza deve essere reale la sua velocità v. Si evidenzia che se la velocità della sfera è nulla i raggi di luce arriveranno alle pareti della sfera nello stesso istante.

2-sfere.png

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Il Sistema Luce


Sebbene non conosciamo la velocità del sistema (interferometro o sfera) sappiamo, comunque, dagli esperimenti che la velocità della luce non dipende dalla velocità della sorgente [*]. Ossia i raggi di luce che partono dal centro della sfera in tutte le direzioni con velocità c, non variano con la velocità della sfera. Cioè possiamo ipotizzare tante sfere in moto con velocità diverse ma tutte aventi (come riferimento) gli stessi raggi di luce. Diventa allora lecito ritenere che i raggi di luce costituiscano un sistema di riferimento unico per tutti i sistemi che possiamo chiamare Sistema Luce.
[*] Brecher, K. (1977), "La velocità della luce è indipendente dalla velocità della sorgente": https://doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.39.1051.

Deformazioni reali dello spazio e del tempo.


Premesso quanto sopra e poiché le deformazioni spazio tempo risultano dipendere esclusivamente dal rapporto tra la velocità propria v del sistema e la velocità c della luce, possiamo ritenere che con la Teoria del Sistema Luce le deformazioni spazio e tempo di un sistema in movimento sono reali in quanto univoche.

Viceversa la Relatività Speciale, considerando due sistemi di riferimento in moto relativo, non può spiegare l’esperimento di Michelson e Morley costituito da un solo sistema, l’interferometro solidale alla Terra. Per spiegare tale fenomeno abbiamo messo in relazione il sistema interferometro e la luce. Considerare la velocità relativa di due sistemi in moto e metterla in relazione con la luce (come viene praticamente fatto con la Relatività) per ricavare le deformazioni relative dello spazio e del tempo risulta (a mio avviso) artificioso come il 2° postulato.

Relazione Relatività Speciale e Sistema Luce


Ipotizziamo l'esistenza del Sistema Luce nonché le velocità assolute dei sistemi rispetto a tale sistema. Secondo la TdR dato un sistema di riferimento le deformazioni dello spazio e del tempo di tale sistema dipendono dalla scelta del 2° sistema. Detto ciò, se uno dei due sistemi (ad esempio il 1° sistema) ha una velocità assoluta (rispetto al Sistema Luce) trascurabile, la velocità assoluta del 2° sistema può considerarsi uguale alla velocità relativa v. Ossia, se uno dei due sistemi di riferimento ha una velocità non relativistica la Relatività Speciale può approssimarsi alla Teoria del Sistema Luce e le deformazioni spazio tempo possono considerarsi reali. Il nostro sistema Terra si stima che viaggi ad una velocità di 3.000 km/s (non capisco rispetto a quale sistema sia stata calcolata tale velocità, tenuto conto che per la TdR non esiste un sistema di riferimento assoluto). Tale velocità è abbastanza piccola rispetto alla velocità della luce (in quanto produce una deformazione pari γ = 0,99995), per cui nel nostro sistema Terra la TdR può approssimarsi alla Teoria del Sistema Luce. Solo in questo modo, a mio avviso, si riesce a dare un significato reale (e non più metafisico) alla massa a riposo e all’energia dell’universo.

Tenendo a mente l'esperimento di Michelson e Morley (o l'esempio della sfera) e le relazioni sulle deformazioni dello spazio e del tempo, considerando la luce come un trasportatore di informazioni, possiamo dare le seguenti definizioni di spazio e di tempo:

  • Lo scorrere del Tempo è la velocità con cui vengono scambiate (tramite la luce) le informazioni nel sistema con un percorso di andata e ritorno;
  • Lo Spazio si contrae di una quantità tale che lo scambio di informazioni (tramite la luce) nel sistema impiega lo stesso tempo in tutte le direzioni con un percorso di andata e ritorno.

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Commenti e note

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di ,

1. l'esperimento di Michelson e Morley dimostra che la velocità della luce è uguale in tutte le direzioni, la TdR nasce dall'ipotesi (2° postulato) che la velocità della luce è costante per qualsiasi sistema in moto (stesso concetto con parole diverse).
2 L'esperimento di MM sono stati realizzati in diversi periodi dell'anno per verificare se il moto del sistema Terra-interferometro attorno al Sole avesse prodotto risultati diversi. Lo spazio proprio come il tempo proprio si deformano con la velocità, ciò è un dato sperimentale.
3. Le deformazioni dello spazio e del tempo in tale Teoria risultano l' = l*k e t' = t/k con k= (1-v^2/c^2)^1/2 che per me sono uguali a quelle di Lorentz.
4. Le faccio rilevare che la PREMESSA fatta per tale teoria è proprio di NON utilizzare il 2° postulato della TdR e di utilizzare la costanza della luce in un percorso di ANDATA e RITORNO che è stato dimostrato da vari esperimenti.
5. L'esperimento di MM non utilizza 2 SdR, ma solo l'interferometro e la luce. Non capisco l'interferometro posto in verticale ... i due bracci possono disporsi in qualsiasi direzione e l'interferometro avere qualsiasi velocità il risultato non cambierebbe: assenza di diffrazione ossia tempi uguali di percorrenza.
6. Considerato che la luce si propaga con una velocità costante indipendentemente dalla moto della sorgente (vedi esperimenti), posso ipotizzare che la luce costituisca un sistema unico (uguale per tutti gli altri SdR). Considerando allora, diversi interferometri con velocità diverse, possiamo ipotizzare che esista una velocità per cui la contrazione dei bracci di un interferometro sia nulla. ...

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di ,

1. La TdR NON nasce con l’esperimento di Michelson e Morley!
2. L'esperimento di MM consiste nel far ruotare l'interferometro, non c'entra niente il moto della terra rispetto al sole!
3.La frase "le deformazioni dello spazio e del tempo hanno la stessa forma delle deformazioni della Relatività Speciale." non vuol dire niente. Inoltre non è vero che gli oggetti in moto si contraggono o espandono.
4. "esiste un sistema di riferimento unico che possiamo chiamare Sistema Luce." NO, la TdR afferma l'esatto opposto, cioè che non esistono sistemi di riferimento privilegiati, proprio per la costanza di c.
5. "La Relatività Speciale, poiché considera due sistemi di riferimento in moto relativo, non può spiegare l’esperimento di Michelson e Morley" Questo è quello che dicono tutti quei dementi che ripetono l'esperimento di MM ponendo l'interferometro in verticale...
6. "se almeno uno dei due sistemi di riferimento ha una velocità non relativistica la Relatività Speciale può approssimarsi alla Teoria del Sistema Luce e le deformazioni spazio tempo possono considerarsi reali" frase senza senso fisico.
Propongo a Zeno di ritirare l'articolo.

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