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Teoria del potenziale cosmico (TPC)

Cosomologia senza Big Bang né materia oscura


e


Gravitazione Kepler/Newton modificata


Peter Wolff

wolff@wolff.ch




Visione d'insieme


La gravitazione classica, sia secondo Newton che secondo Einstein, è una teoria locale che non può affermare nulla di preciso riguardo ad un universo infinitamente esteso, senza adottare ulteriori ipotesi sul tipo di infinità del cosmo. Un’importante ipotesi, spesso non formulata ma ritenuta valida, sostiene che il guscio di massa isotropico, infinitamente potente ed esteso che avvolge ipoteticamente ogni parte finita – e in via di principio osservabile – dell’universo attorno all’osservatore, non provoca nessun campo gravitazionale al suo interno; questo vale rigorosamente per gusci di massa isotropici, finiti (e potenzialmente infiniti) secondo Newton e la Relatività Generale (teorema di Birkhoff). Ciò significa però che, secondo Newton e la RG, i campi gravitazionali conosciuti – almeno per quanto riguarda un universo a grandissime scale isotropico – dipendono unicamente dalla distribuzione locale di massa ed energia.

Il principio di Einstein/Mach (vedi per es. Wikipedia) sostiene tuttavia che l’inerzia, solo assiomaticamente postulata da Newton, viene indotta dalla totalità delle masse, quindi anche dalle masse infinitamente lontane. Questo non trova però riscontro neanche nella RG, se si pensa per es. al modello dell’universo di Gödel.

Il principio di Mach/Newton: Definisco così una parziale modificazione del principio di Einstein/Mach, secondo la quale l’inerzia è dovuta unicamente al suddetto guscio infinito di massa e la distribuzione finita delle masse non ha che un ruolo del tutto trascurabile. Il vantaggio di questa modificazione è che un guscio di massa effettivamente infinito è in grado – contrariamente ad uno finito – di fondare fisicamente il concetto di spazio assoluto di Newton, o per lo meno di renderlo plausibile. Su scale sufficientemente grandi, rispettivamente visto da distanze sufficientemente grandi – come in cosmologia – questo significa che determinante è soltanto il guscio di massa effettivamente infinito e non più la distribuzione locale di massa/energia, generalmente anisotropica, eterogenea e finita. In cosmologia l’influsso di un guscio di massa della densità di ρ, considerato effettivamente infinito, dovrebbe apparire puro, senza falsificazione alcuna, mentre a livello locale o “estesamente locale” non dovrebbe condurre che a rettifiche più o meno grandi della meccanica celeste classica, le quali s’annullano quando ρ tende a 0:

Il nucleo della gravitazione cosmica modificata: In un universo idealmente omogeneo/isotropico che si estenda effettivamente all’infinito – un guscio di massa effettivamente infinito senza spazio vuoto –, la nota gravitazione locale di Kepler/Newton si manifesta quale accelerazione dissipativa cosmica che frena le masse di prova. Sulla luce tale forza frenante agisce in modo costante, perché la velocità della luce nel vuoto è localmente costante = c. Sorgente di questa gravitazione cosmica può essere considerato il suddetto guscio di massa, effettivamente infinito e isotropico, il quale racchiude quella parte finita del cosmo che si può osservare – almeno in via di principio. Per questa ragione le masse locali situate in un cerchio finito attorno all’osservatore non hanno alcun influsso diretto sull’accelerazione cosmica, ma unicamente un influsso indiretto in quanto – per dirlo in modo molto semplificato – se queste sono abbastanza forti, possono indirizzare l’accelerazione cosmica secondo le linee dei campi gravitazionali localmente condizionati; ciò rende la dinamica galattica di tipo MOND. La decelerazione che è costante nella luce nel vuoto Hc in un cosmo supposto totalmente simmetrico (simmetria massima) sta alla base della cosmologia TPC (vedi Kosmische Gravitation):

Il nucleo della cosmologia TPC stabilmente statica: L’espansione di Hubble nelle teorie del Big Bang è una reale espansione accelerata, nella TPC invece – mediante un’astuzia matematica – si suppone o meglio si ha il diritto di supporre che, mentre la luce nella traiettoria verso di noi subisce in verità la sopraddetta decelerazione gravitazionale costante, noi ci allontaniamo con accelerazione costante dalla sorgente di luce. Questa astuzia matematica è giustificata dal principio d’equivalenza originale del 1907, meglio conosciuto come esperimento mentale di equivalenza in ascensore o missile di Einstein (vedi per es. Wikipedia). Tutto questo rappresenta una versione moderna della disputa che opponeva il sistema cosmico di Aristotele/Tolomeo a quello di Aristarco/Copernico (vedi inoltre Rotverschiebung in der WPT):

    Non è l’universo che si espande in modo accelerato, bensì la luce che viene “frenata”, rispettivamente “stancata”, a causa della gravitazione cosmica.

Di conseguenza l’espansione accelerata che si è osservata a partire dal 1998 può essere considerata come la prova più convincente e diretta a favore della cosmologia TPC che finora esista: infatti se la TPC è corretta si rende necessario trovare un’espansione accelerata per valutare i dati delle supernovae tramite la cosmologia standard (oggi presunta euclidea); ma una tale espansione resta del tutto incomprensibile nella cosmologia standard. Con l’introduzione dell’energia oscura si è soltanto dato un nome all’incomprensibile e alla confusione per poter adattare i dati dell’osservazione alla teoria del Big Bang: questa non è però più scienza! – Ma non è tutto:

Il valore della costante di Hubble H può essere ricondotto nella TPC alla densità media ρ dell’universo, che è però impossibile misurare direttamente. È invece fisicamente plausibile attenderci/sperare che la densità ρ0 rilevabile sulle maggiori scale ancora tecnicamente misurabili, corrisponda approssimativamente a ρ; si ottiene allora H2 = (8 pi/3) G ρ ~ (8 pi/3) G ρ0, essendo G la costante di gravitazione (vedi inoltre Kosmologie ohne Urknall und dunkle Materie, Abschnitt 5.6). Nella TPC H non indica la velocità di Hubble Hr, che in una cosmologia statica equivale a zero, bensì la decelerazione cosmica Hc che colora di rosso, rispettivamente “stanca” la luce durante il suo tragitto cosmico, creando l’illusione di un’espansione accelerata dell’universo, ciò che costringe la teoria standard ad introdurre una ipotetica energia oscura:

Il valore della costante cosmologica Λ, rispettivamente dell’energia oscura (di questo artefatto della teoria del Big Bang) risulta nella TPC da Λ ~ (3/c2) H2, essendo H conosciuto; nella teoria standard invece, seguendo delle riflessioni sull’energia del vuoto, si discosta da circa 60 fino a 120 ordini di grandezza – a seconda degli autori, rispettivamente dei modelli adottati. Per quanto concerne H, i modelli di Friedmann non sono per principio in grado di dare nessun valore, nemmeno di indicare il prefisso (positivo o negativo)! Così anche il modello spazio/tempo di Friedmann, come già la materia oscura, non serve che a fornire parametri liberi che permettono di adattare la cosmologia standard ai dati dell’osservazione. Del tutto diversa è la TPC:

Lo spazio/tempo della TPC corrisponde ad una versione della relatività speciale (RS) del modello di spazio/tempo assoluto di Newton che contraddistingue un sistema inerziale di riferimento in quiete Poincaré/Minkowski, fermo rispetto alla radiazione cosmica di fondo e alle galassie lontane e ai quasar. Ma anche dal punto di vista fisico, su larga scala la quiete si contraddistingue dal movimento per una decelerazione gravitazionale cosmica, la quale da una parte conduce ad un universo stabilmente statico, dall’altra causa lo spostamento verso il rosso e la dilatazione gravitazionale del tempo (vedi inoltre Rotverschiebung in der WPT e Kosmische Gravitation). La TPC ha inoltre altri meriti:

La dinamica galattica di “tipo MOND” con le curve di rotazione piane nell’ambito esterno si è potuta spiegare finora soltanto in modo fenomenologico, ma non fisico. La TPC è in grado di fornire immediatamente – e senza alcun calcolo propriamente detto – l’ordine corretto di grandezza della universale “costante MOND” a0 di Milgrom: accelerazioni gravitazionali inferiori a a0~Hc – per es. nella dinamica galattica – devono per forza portare a delle deviazioni della gravitazione Kepler/Newton, per cui, con l’inclusione fisicamente plausibile della decelerazione cosmica nella meccanica celeste – purtroppo non del tutto scevra di “euristica” – si giungerà anche a spiegare “il resto” della particolare dinamica di tipo MOND delle galassie (curve di rotazione piane e Tully/Fischer) (vedi inoltre Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie, sezione 5, specialmente 5.3).

La radiazione cosmica di fondo nella TPC è in primo luogo luce stellare spostata verso il rosso e termalizzata, perché in un universo statico c’è sempre abbastanza tempo per la termalizzazione di corpo nero e il cammino libero medio è abbastanza lungo rispetto alle strutture locali, in modo che queste si attutiscono, ciò che deve portare ad una grande omogeneità della radiazione cosmica di fondo. Secondo la TPC le eterogeneità restanti andrebbero correlate con la distribuzione della materia nell’universo, principale responsabile della termalizzazione: sempre tenendo naturalmente conto degli “effetti di primo piano” (per es. l'effetto Sunyaev-Zel’dovich) già noti. Bisogna inoltre considerare che nella TPC, come nelle teorie d’espansione, lo spettro di corpo nero resta sempre tale, contrariamente a quanto avviene nelle tradizionali teorie della luce stanca (vedi inoltre Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie, sezione 4). Ma non è ancora concluso:

La relazione teorica fra la luminosità e lo spostamento verso il rosso nella TPC è in grado di descrivere correttamente i dati d’osservazione delle supernovae Ia esistenti (vedi Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie, sezione 2), malgrado non dipenda che dalla densità media ρ dell’universo che non si può certo misurare direttamente, ma essendo determinata da H, corrisponde alla sopra menzionata densità ρ0 di un ambito più ampio fino a uno o due ordini di grandezza.

Queste precise affermazioni – senza parametri veramente liberi – superano di molto le possibilità della cosmologia standard e di tutte le teorie alternative a me note, come pure quelle della meccanica celeste standard su scale galattiche e maggiori.

Per ragioni di completezza la TPC deve ricorrere ad alcune ipotesi complementari (vedi inoltre Kosmologie ohne Urknall und dunkle Materie, sezione 6), le quali non concernono il nucleo della teoria:
  1. Masse “superdense”: In un universo statico non ci possono essere dei veri buchi neri, perché questi avrebbero già da lungo divorato tutto – fino all’effetto di Hawking. Questo non contraddice le osservazioni in quanto le masse “superdense” con un raggio che non superi di molto quello di Schwarzschild non hanno potuto finora essere distinte dai “veri” buchi neri. Se per questo la teoria della relatività generale (RG) debba essere abbandonata in prossimità delle singolarità – come già avviene per intensità di campo molto piccole – oppure se a questo riguardo manchi “semplicemente” ancora la dovuta comprensione, resta una domanda aperta: i soli calcoli con la metrica di Kerr, più adatti di quelli semplici di Schwarzschild, sono già di una grande complessità.

  2. Un ciclo masse/elementi è assolutamente necessario in un universo statico.

  3. Piccole deflagrazioni invece del Big Bang: In modo piuttosto speculativo – ma molto meno che per i concetti di inflazione, materia oscura ed energia oscura – si potrebbe ritenere che i getti di materia dai nuclei delle galassie attive abbiano un ruolo importante nel ciclo masse/elementi, in quanto spargono materia rinnovata su grandi distanze cosmiche (fino a Mpc), come si conosce dalla nucleosintesi della cosmologia standard. In modo ancora più speculativo, il rinnovamento della materia, ossia la nucleosintesi rispettivamente la nucleoresintesi di materia “vecchia” e ricca di metalli potrebbe per es. essere causato da molte piccole deflagrazioni dovute alla caduta di materia proveniente dal disco di accrescimento sulla superficie dei nuclei galattici superdensi.




Articoli



  1. Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie
        und
    Die Akademie der Naturwissenschaften Schweiz, Peter Wolff, 31 agosto 2009 (28 luglio 2009)

    Replica ad una perizia anonima sulla TPC, fatta per conto dell’Accademia Svizzera delle Scienze Naturali.

  2. Cosmologie sans Big Bang ni matière noire
        et
    Les Comptes rendus Physique, Peter Wolff, 12 nov. 2009

    Replica alla giustificazione di rifiuto del mio articolo per i C. R. dell’ 11 dicembre 2008 (vedi inoltre sotto)

  3. Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie
        und
    Die Comptes rendus Physique, Peter Wolff, 12 nov. (27 luglio) 2009

    Versione tedesca originale della replica sopra menzionata.

  4. Kosmische Gravitation
        oder
    Gravitation unter Zentral- und Allsymmetrie, Peter Wolff, 4. Version, 11 luglio 2009 (13 nov. 2008, estate 2008, agosto 2007)

    Questo articolo sui principi fondamentali mostra come la gravitazione locale conosciuta debba manifestarsi secondo la simmetria cosmica che si sviluppa su scala cosmica seguendo il principio cosmologico: vale a dire come decelerazione cosmica dissipativa. Nell’aggiunta la cosmologia TPC viene dedotta dalla decelerazione cosmica costante della luce Hc tramite il missile d’equivalenza di Einstein con una metrica “apparente” che facilita il confronto con la cosmologia standard formulata metricamente. Lo studio concerne soprattutto le idee fondamentali della cosmologia TPC e le loro basi fisiche.

  5. Kosmologie ohne Urknall und Dunkle Materie
        oder
    Weltgravitation: Ursache von müdem Licht und MOND, Peter Wolff, 9 feb. 2009 (11 dic. 2008)

    Breve articolo che descrive la situazione della teoria del potenziale cosmico TPC alla fine del 2008. Per restare conciso – gli articoli nei C. R. non dovrebbero generalmente superare le 6 pagine (era così già ai tempi di Poincaré) – l’autore si richiama parzialmente all’articolo “Kosmische Gravitation” del 13 novembre 2008 e all’articolo principale sulla TPC: “Weltpotentialtheorie – Kosmologie ohne Urknall und dunkle Materie” del 6 ottobre 2007, nel frattempo un po’ superato per il suo modo ancora semiclassico di argomentare.

  6. Cosmologie sans Big Bang ni matière noire
        ou
    Gravitation cosmique : base de la lumière fatiguée et de MOND, Peter Wolff, 10 feb. 2009 (11 dic. 2008)

    Versione francese dell’articolo sopra menzionato da me inviato ai Comptes rendus (C. R.) l’11 dicembre 2008. Dal 15 dicembre 2008 al 23 gennaio 2009 questo lavoro è stato oggetto di una perizia in Svizzera – presumibilmente in primo luogo presso il “vecchio” Istituto d’astronomia dell’università di Basilea e infine rifiutato con l’unica motivazione che la teoria del Big Bang sarebbe oggigiorno comprovata dalle osservazioni e che perciò una teoria della luce stanca non potrebbe essere che falsa.

  7. Dunkle Materie: ein Überblick, Peter Wolff, 14 agosto. 2007 (31 luglio 2007)

    È un breve articolo alla portata di tutti, pensato soprattutto per le persone interessate che non hanno però la necessaria visione d’insieme per poter collocare adeguatamente la materia oscura nel suo contesto; fra questi si trovano sorprendentemente anche molti scienziati che hanno almeno marginalmente a che fare con l’argomento.

    Nel frattempo delle note critiche sulla materia oscura si fanno sentire, sorprendentemente anche da circoli di lingua tedesca (vedi l’articolo d’astronews “Satellitengalaxien”, comunicato stampa dell’università di Bonn del 6 maggio 2009). Cito qui Bob Sanders, un famoso “teorico di MOND” dell’università di Groningen:

    Die Resultate der Studie decken sich komplett mit dem, was man nach einer solchen Modifikation der Newtonschen Theorie [MOND] erwarten würde. Gleichzeitig widersprechen sie diametral den Vorhersagen der Dunkle-Materie-Hypothese. Nur selten sind Beobachtungsdaten so definitiv.

    I risultati dello studio coincidono completamente con quanto ci si potrebbe aspettare da una tale modifica della teoria di Newton [MOND]. Nel contempo contraddicono diametralmente le previsioni basate sull’ipotesi della materia oscura. Raramente i dati osservati sono tanto definitivi.

    Qualcosa di più si trova nello SpiegelOnline dell’8 maggio 2009 “Angriff auf Newton” di Boris Hänssler. Ne cito l’enunciato del prof. Pavel Kroupa:

    Wahrscheinlich leben wir in einem nicht-Newtonschen Universum. [...] Wenn das richtig ist, was wir hier gefunden haben, wäre der ganze Aufwand um die schwarze Materie für die Katz'.

    Noi viviamo probabilmente in un universo non newtoniano […]. Se quanto abbiamo trovato qui è esatto, tutti gli sforzi per cercare la materia oscura diventano completamente inutili.

    Da una valutazione globale dal punto di vista della TPC questo era già chiaro da tempo. Resta però dubbio che si possa confutare definitivamente la materia oscura mediante analisi specifiche, siano pure tanto sofisticate quanto quelle impiegate da Kroupa e i suoi collaboratori, perché il concetto di materia oscura è così fluido/esoterico da sfuggire ad ogni analisi scientifica.

  8. Weltpotentialtheorie: Kosmologie ohne Urknall und dunkle Materie
        oder
    Das Unendliche und die Schwerkraft, Peter Wolff, 6 ott. 2007 (marzo 2006, aprile 2005, marzo 2003)

    È il principale articolo sulla TPC. Alcune parti risentono purtroppo della lunga e lenta gestazione del lavoro. Queste andrebbero rielaborate e aggiornate, ma per il momento non ritengo che ciò sia necessario, dato che i difetti menzionati non intralciano lo svolgimento della necessaria discussione scientifica.

  9. Kosmologie ohne Urknall und dunkle Materie
     
    Die Standardtheorie im Vergleich mit der Weltpotentialtheorie

        am Beispiel der
    Kosmologischen Rotverschiebung, Peter Wolff, 13 luglio 2006 (31 dic. 2005)

    Questo articolo segna il passaggio da un interessante concetto rivoluzionario ad una teoria quantitativamente verificabile, anche se i calcoli allora eseguiti erano ancora di natura semiclassica e piuttosto improvvisati, ciò che li rendeva inaccettabili soprattutto ai teoretici. Gli argomenti centrali sono poi confluiti in tutti i miei lavori successivi. Questo mi ha indotto a chiedere un contributo alla ricerca presso il Fondo Nazionale Svizzero (FNS) per poter sviluppare la TPC senza preoccupazioni e problemi finanziari o sottomettere comunque il lavoro ad una perizia autorevole e provocare così una discussione seria sulla TPC. L’esperienza che ho in seguito fatto con il Fondo Nazionale Svizzero non si può descrivere. Eppure ognuno avrebbero dovuto riconoscere che questo lavoro – seppure ancora soltanto in uno stadio “embrionale avanzato” – potrebbe rivoluzionare il sistema cosmologico, qualora dovesse rivelarsi anche soltanto approssimativamente giusto. Se per appurare la questione, promuovendo appunto la ricerca, un tale motivo non basta, allora non ce n’è nessuno.

Ultima revisione: 27 giugno 2012


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