Discussioni utente:Giorgiobiuso

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Discussione sulla Gravità a seguito della cortese nota conclusiva del prof. Magnano

Desidero fare riferimento alla nota conclusiva del prof. Magnano (http://it.wikipedia.org/wiki/Discussioni_utente:Guido_Magnano#Ombre_sulla_gravit.C3.A0.2C_dell.27ing._Giorgio_Biuso) e, nel ringraziare lui, Paolo Ercolani e tutti i Wikipediani che sono intervenuti nel dibattito provocato sul sito, mi scuso di non aver potuto, prima di ogni reazione, esprimere quanto penso oggi sull’argomento. La velocità con cui vanno avanti le ricerche ed il conseguente sviluppo delle ipotesi in materia rendono spesso incompleta, leggendola dopo qualche anno, qualsiasi trattazione anche di una semplice idea proposta non come teoria attendibile ma come pretesto per la discussione.

Cercherò quindi di fare chiarezza sulle ragioni che mi spingono ad insistere nella mia ossessione, anche se talvolta, per la mia poca dimestichezza con i corretti termini scientifici dei fenomeni, posso aver dato l’impressione di confondere “forza gravitazionale” con “radiazione gravitazionale”; cosa che vi giuro non ho fatto né non farò mai. Nel gennaio del 2008 e senza alcuna sollecitazione da parte mia è comparsa su Wikipedia la notizia di una mia pubblicazione, che l’editore Colombo aveva stampato per me, spacciata per una nuova teoria sulla natura della Gravità. La reazione sul sito a questa iniziativa, non essendo io un frequentatore di esso, mi è stata successivamente riferita dall’amico Ercolani che, sinceramente affascinato dalla provocazione contenuta nel mio testo, aveva voluto sottoporla al giudizio di un gruppo di appassionati cultori della Fisica.

Non mi sono risentito della durezza delle critiche, essendo stato da tempo abituato a reazioni molto più violente e giustificate soprattutto dall’impudenza che un laureato in Ingegneria dimostrava nell’affrontare temi di esclusiva competenza dei Fisici. Infatti solo alcuni hanno posto attenzione al taglio romanzato della pubblicazione e alla sua chiusura, che riporto qui di seguito: «Credo di aver scritto anche troppo sulla proposta coincidenza tra Gravità e Dio e mi fermo per meditare. Desidero meditare anche su questo infrenabile e impotente desiderio di unità e di universalità che nasce dalla incapacità di comprendere tutto quello che i nostri sensi percepiscono. Questo dipende e non ve ne rammaricate, dal numero enorme ma finito dei neuroni posseduti dal nostro cervello. Questi si devono confrontare ogni giorno con il numero infinito di combinazioni che la Natura, con la libertà che le è stata concessa, si diverte ad organizzare. Abbiamo quindi una sola via per capire di più: perseverare e con Henry James ricordare che: "...odiare significa sospettare, sospettare significa indagare, indagare significa studiare, studiare significa comprendere, comprendere significa difendere e difendere significa amare." Buon lavoro.» Non mi sono quindi risentito, ma ero perplesso di fronte alla severa reprimenda di alcuni esperti e quindi ho cercato di spiegare, comunicando direttamente con il contestatore più preparato in materia, il quale, conoscendo all’inizio solo superficialmente il mio pensiero, forse è caduto nello stesso equivoco frequentato da alcuni amici scienziati italiani (solamente gli italiani, perché una ventina di scienziati stranieri sono stati più indulgenti), i quali hanno bloccato sul nascere ogni discussione sull’argomento come si fa con i bambini che fanno domande “ su cose da grandi”.

Devo confessare che l’affermazione di Einstein: “La materia e l’energia inflettono lo spazio-tempo e questa curvatura dà origine alla Gravità” mi ha affascinato a lungo ma non mi ha prodotto quella sensazione di completo appagamento che toglie ogni dubbio. Per questo, stimolato da una dozzina di fenomeni presenti nell’Universo, e senza aver avuto prima, per mia fortuna, la notizia della lunga meditazione avvenuta nel 1750 sulla possibilità che la Gravità sia provocata “dall’urto di particelle sparse nello spazio” (vedi Fisica di Feymann, paragr. 7/7, in cui si liquida la teoria dimostrando che, usando il modello di particelle quali portatrici di quantità di moto, l’arresto del movimento terrestre avverrebbe in un tempo finito) ho voluto convincermi che la Gravità non sia un’attrazione ma qualcosa d’altro. Ho quindi scritto che cilindri d’ombra (in seguito, dopo le prime indagini matematiche, mi sono accorto che invece sono coni d’ombra) provochino alterazioni dell’effetto gravitazionale tra due corpi massivi e quindi l’apparente attrazione reciproca. Newton stesso, geniale creatore della formula, disse che quella era la legge, ma quale fosse la natura del fenomeno non riusciva ad immaginarlo. Lo credo! Dopo 400 anni ancora non vediamo chiaro e anche il fondamentale contributo dello stesso Einstein è messo in crisi dalla meccanica quantistica.

Non me ne vorrete se vi faccio notare che, applicando matematicamente l’ipotesi dei coni d’ombra, ritorna la formula della variazione della Gravità in funzione dell’inverso del quadrato della distanza tra i corpi. Detto questo, ritengo che, anche se l'ipotesi della non attrazione dovesse essere fallace, alla luce delle nuove scoperte il meccanismo dell’interazione gravitazionale sia molto più complicato e raffinato di quanto abbia scritto nel mio libello e di quanto fino ad oggi si sia immaginato. Riporterò qui di seguito alcuni concetti tratti da lavori di Lisa Randall e Gorge Smoot che dovrebbero farci meditare e discutere a lungo se non vogliamo adagiarci su comode proposte di modelli che fanno acqua da tutte le parti e che probabilmente saranno smentiti quando entrerà a regime il nuovo acceleratore di Ginevra (LHC).

Oggi si ipotizza che i gravitoni abbiano una influenza che si sviluppa nelle masse in dimensioni ai livelli della costante di Plank (h= 6,582 $10^{-25}$). Questa dimensione, non confrontabile con quella delle particelle pallottole che, secondo Feymann, con la loro quantità di moto arresterebbero il movimento della Terra, è per ora irraggiungibile dagli esperimenti possibili e pertanto il meccanismo che trasmette la forza di Gravità resterà ancora sommerso nel misterioso mondo della meccanica quantistica non sappiamo per quanto tempo. E’ però il caso di ricordare (Lisa Randall “Passaggi curvi”) che nella teoria classica le radiazioni di alta frequenza sono associate a forte energia mentre nella teoria quantistica le alte frequenze corrispondono a bassa emissione di energia e che inoltre Broglie ipotizzò: "...che a una particella con quantità di moto p sia associata un’onda la cui lunghezza è inversamente proporzionale alla quantità di moto q e direttamente proporzionale alla costante di Plank. (l = h/q)" ossia a una lunghezza d’onda maggiore corrisponde una quantità di moto minore. Dato che la lunghezza delle onde gravitazionali pare sia enorme, secondo la teoria classica dovrebbero portare poca energia ma a livello della costante di Plank una energia smisurata. Questo non fa pensare che i gravitoni, innocui sulle grandi distanze, non possano diventare fortissimi comunicatori di energia alle distanze molto piccole? Inoltre a bassa velocità la quantità di moto è eguale alla massa per la velocità, ma a velocità relativistiche non diventa una funzione complessa della massa e della velocità? Anche questo deve far pensare.

Che influenza può avere l’onda gravitazionale sulla struttura delle masse con la sua insignificante quantità di moto? E’ possibile immaginare che durante l’attraversamento della struttura delle masse i gravitoni possano interagire con gli elementi primari della materia (stringhe) e provocare il fenomeno a mio avviso erroneamente definito attrazione gravitazionale? Un fatto è certo, l’attraversamento della materia riduce l’effetto della Gravità. Se sulla superficie della Terra è 9,8m/sec2, si ipotizza che al centro sia 0 (vedi pendolo terrestre) per poi diventare di nuovo quel valore agli antipodi. Sono note anche le variazioni della Gravità nelle capsule spaziali, sulla punta dell’Everest e nelle profonde caverne terrestri. Il nostro corpo è attraversato ogni giorno da miliardi di neutrini e non ce ne accorgiamo, quindi il nostro corpo non subisce danni da portatori di forze deboli. I gravitoni ci attraversano ma hanno anche l’effetto di spingerci giù verso il centro della Terra. Come i fotoni non hanno massa e per questo possono portare energia a distanze notevoli. A queste caratteristiche dei gravitoni dobbiamo la vita e tutto quello che ci circonda.

A questo punto poniamoci delle domande:

1) Perché la Gravità è così debole da poter essere ignorata nei calcoli di fisica delle particelle?

2) Perché la massa alla scala di Plank diventa così rilevante? Perché è 10 milioni di miliardi di volte superiore alle masse della fisica delle particelle ($10^{19}$ GeV contro 250 GeV)?

3) Perché l’attrazione gravitazionale tra due elettroni è 100 miliardi di miliardi di miliardi più debole della loro repulsione elettrica?

Il gravitone (Lisa Randall “Passaggi curvi” pag.293) viene definito la particella che trasmette la forza gravitazionale. Mai osservato ma, secondo precise indicazioni della meccanica quantistica, ha spin 2 ed è privo di massa. E’ nello spin il suo segreto? Secondo una nuova teoria, dalle oscillazioni delle stringhe, segmenti di energia assimilabili a corde vibranti, trarrebbero origine tutte le particelle conosciute. A seconda della quantità di energia potrebbero, vibrando più intensamente, produrre particelle più pesanti. Il loro mondo sarebbe la scala di Plank ($10^{-33}$). La tensione delle stringhe inoltre, pare sia dovuta all’energia della scala di Plank. Per capire qualcosa di loro sperimentalmente sarebbe necessario produrre particelle con massa di $10^{9}$ GeV. Nei nostri acceleratori produciamo al massimo particelle con massa 200 GeV. Restiamo quindi alle ipotesi. E’ stato ipotizzato (Lisa Randall “Passaggi curvi” pag.341) che il gravitone sia un modo di vibrare di una stringa chiusa. Non avendo questa estremi su cui ancorarsi ad una brana (un oggetto simile a una membrana in uno spazio tridimensionale: può portare energia e confinare particelle e forze), potrebbe possedere una libertà incondizionata di spostamento in tutto il bulk (volume pluridimensionale esteso lungo tutte le dimensioni). Quindi il gravitone, oltre alle caratteristiche illustrate precedentemente, avrebbe la libertà di spaziare anche in altre dimensioni se esistono. Quindi nel nostro sistema quadridimensionale il gravitone ci appare debole perché è distribuito in uno spazio molto esteso. Mentre lui attraversa anche le brane si ipotizza che le forze elettromagnetiche, l’interazione debole, e quella forte non subiscono attenuazione perché confinate sulla parete della brana.

Tutto questo deve farci pensare ad azioni molto complesse che non possono essere equiparate agli scambi energetici finora conosciuti. Occorre quindi, anche prendendo spunto dai fenomeni in corso di osservazione dai telescopi che ha fatto meritare il Nobel a Gorge Smoot, far lavorare il cervello per mettere d’accordo tutte queste informazioni. La nostra fisica definisce corretta una teoria se la sua essenza si combina con la comune idea di ciò che è “naturale”. "Questa parola, afferma la Randall (pag. 355), si riferisce a ciò che si manifesta spontaneamente senza l’intervento umano. Ma per i Fisici delle particelle “naturale” significa molto di più, significa che se accade, non presenta zone d’ombra. E’ naturale ciò che è razionalmente prevedibile."

E allora coraggio! Discutiamo, critichiamo, sintetizziamo, proponiamo senza il timore di essere smentiti. Le strade sono aperte e Smoot ce lo insegna con la sua scoperta dell’accelerazione cosmica. Per accettare questa novità sarebbe necessario ipotizzare una forza di gravità repulsiva prodotta da un'energia sconosciuta che viene chiamata energia oscura che, da conti fatti, dovrebbe occupare il 76% dello spazio del nostro Universo. Cosa succede allora alla teoria della relatività generale di Einstein? Il modello di universo statico, di moda a quei tempi, e la universale convinzione che la Gravità fosse una forza puramente attrattiva, avevano costretto lo stesso Einstein ad introdurre una costante nelle sue equazioni di campo per tenere conto di una forza repulsiva che equilibrasse e rendesse statico il modello. E fu proprio Einstein ad ipotizzare che se l’Universo è colmo della materia e delle radiazioni, che riusciamo a rivelare con i nostri strumenti, la Gravità ne dovrebbe rallentare l’espansione. E allora perché questo non avviene? Perché forse esiste una grande pressione negativa, proprio quel 76% di energia oscura che non è facile rilevare. Ritengo molto valida l’ipotesi perché cambiando segno alla Gravità, dandole questo ruolo di pressione, cosiddetta negativa, è possibile considerarla capace di aggregare la materia, deviare la luce, farci stare comodamente alloggiati sulla superficie del nostro pianeta nonostante le enormi accelerazioni a cui siamo sottoposti per i moti terrestri.

Caro Magnano mi perdoni per la fatica che avrà fatto nel leggermi e mi perdoni anche se la passione mi fa dire cose che la scandalizzano. Con la massima stima. --Giorgiobiuso (msg) 11:22, 30 mag 2008 (CEST)