Art.97-- L'esperimento di Michelson e Morley smentisce Einstein e i postulati sulla velocità della luce e conferma la teoria degli spazi rotanti -- Antonio Dirita

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Ricordiamo sinteticamente che il cuore dell'esperimento di Michelson e Morley risiede nello specchio semirifrangente posto al centro dello
strumento, come in figura
Michelson           
Se la Terra si muove con la velocità VT in un " etere immobile oppure nel vuoto assoluto ", indipendentemente dalla
differenza di percorso, il raggio 1 inizia e termina la sua corsa sulla verticale passante per il punto  O  e dunque giunge sullo schermo nel
punto  P₁ .
Il raggio  2  inizia anch'esso la sua corsa nel punto  O  insieme al raggio 1 , ma, durante il tragitto di ritorno, viene riflesso dallo specchio
semiriflettente  S  nel punto  O' , dopo aver percorso la distanza, che, con bracci di lunghezza uguale a 11 m , vale circa 2,2 mm.
Esso arriverà dunque sullo schermo collettore nel punto P₂ , ad una distanza da P₁ molto elevata e quindi i due raggi non potranno in
alcun modo produrre fenomeni di interferenza.

Dato che l'esperimento ha messo in evidenza che le frange d'interferenza si formano e non subiscono
alcuno scorrimento con la rotazione
dello strumento ", si deve dedurre che la Terra è in quiete rispetto
allo spazio che la circonda, nel quale si muovono i due raggi durante tutto l'esperimento.
Solo in queste condizioni è possibile la formazione di frange immobili con la rotazione.

Per giustificare questo risultato, trascurando l'improponibile soluzione di "un etere trascinato in rotazione dalla Terra",
come si verifica per l'atmosfera, rimane la soluzione proposta da Einstein :
-- Non esiste nessun etere, nè mobile nè immobile.

La velocità della luce è una costante fisica indipendente dalla velocità
della sorgente e dal sistema di riferimento.

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Questo postulato, come abbiamo detto, mette però in disaccordo la relatività ristretta
con la legge della gravitazione universale 
di Newton e, per rendere le due teorie compatibili, Einstein elabora
la teoria della relatività generale.
Dunque, per giustificare i risultati forniti dall'esperimento di Michelson, senza considerare lo spostamento dello specchio
semiriflettente,
Einstein assegna alla velocità della luce il ruolo di costante fisica universale,
obbligando così a cercare trasformazioni alternative a quelle di Galileo, capaci di rendere la velocità della luce costante, in accordo con il
postulato da Einstein imposto.
Il risultato cercato è stato ottenuto con la trasformazione di Lorentz, pagandolo con una variabilità dello spazio e del tempo in rapporto al
riferimento scelto. Questo argomento verrà ampiamente discusso in un altro capitolo.

In ogni caso, questa scelta rimane comunque in totale disaccordo
con l'osservazione sperimentale di un'azione gravitazionale
che si manifesta istantaneamente.

L'indipendenza della velocità della luce dal sistema di riferimento invalida la additività delle velocità e dunque implica che essa sia anche il
valore limite della velocità raggiungibile da qualsiasi massa nell'universo da noi osservabile.
Fu Lorentz che trovò, come artificio matematico, le leggi di trasformazione da un sistema inerziale all'altro, per sostituire le
trasformazioni di Galileo.
Einstein ricavò a sua volta le trasformazioni di Lorentz, imponendo la costanza della velocità della luce in tutti i sistemi
di riferimento inerziali e la validità della relatività galileiana.

Considerando il moto solo lungo l'asse x , le trasformazioni risultano :

dividendo le prime due, si ottiene la formula di Einstein della trasformazione delle velocità :

Si noti che nella relazione  Cl  rappresenta la velocità  Vm  di propagazione del segnale, caratteristica del mezzo considerato.

Se il tipo di perturbazione generato dalla sorgente coincide con quello che si utilizza per effettuare le osservazioni, è chiaro che
una velocità della sorgente  Vs ≥ V non permette alla perturbazione generata di uscire dalla sorgente 
per propagarsi nel
mezzo con la velocità   V , e quindi di fatto non viene proprio generata.

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Ne deriva che Vm diventa, in questo caso, anche il valore massimo che
può assumere la 
velocità della sorgente per poter essere osservata.

Se anche si volesse utilizzare un segnale riflesso (per esempio un suono) per osservare un oggetto in moto con una velocità maggiore di
Vm , il rilievo non sarebbe possibile, in quanto il segnale verrebbe assorbito e non riflesso.
Nel senso che è stato indicato, la velocità caratteristica del mezzo Vm , con la quale si propaga una perturbazione, qualora lo
stesso tipo di perturbazione venga utilizzato come mezzo d'indagine, rappresenta anche il valore massimo 
della velocità
raggiungibile in quel mezzo da un qualsiasi punto osservabile.

Si deve tener presente che questo non vuol dire che la velocità  Vm  non potrà essere
superata in assoluto da nessun punto presente
in quel mezzo, ma che
i punti che superano quella velocità non sono osservabili e quindi, per
l'osservatore che ha scelto di utilizzare il segnale con velocità  Vm
come strumento 
di osservazione, di fatto non esistono.

La velocità Vm , per sua natura non ha nessuna particolare proprietà oppure privilegi, ma siamo noi osservatori che, con la nostra scelta,
le attribuiamo un ruolo particolare.
E' chiaro che la scelta di  Vm  definisce anche il tipo di universo che siamo in grado di osservare e di descrivere.
L'universo osservato da un animale che utilizza la luce non ha nulla o quasi in comune con quello visto da uno che invece usa il suono,
come, per esempio, i pipistrelli.

velocità di osservazione        
Per chiarire quanto è stato detto, consideriamo il sistema schematizzato in figura, in cui abbiamo un osservatore  O  che utilizza un
segnale, che si sposta in quel mezzo con la velocità  Vm  , per osservare l'universo in direzione dell'asse  x  , dove si hanno due punti
P₁ e P₂  in moto sulla traiettoria chiusa indicata in figura .
Vediamo quali potranno essere i rilievi effettuati dall'osservatore nelle diverse condizioni di moto, supponendo che i tratti 1-3 siano molto
distanti tra loro ( x₃ >> x₁ ) .

-- Vm < VP1  ; VP2  : può essere, per esempio, il caso in cui l'osservatore usa il suono per osservare due aerei supersonici

che percorrono la traiettoria che che abbiamo indicato.
In questo caso lungo i percorsi  2  e  4 gli aerei non sono visibili, in quanto sul  2  l'aereo non viene raggiunto dal segnale, mentre sul
tratto  4 esso non viene riflesso, ma assorbito.
In definitiva quindi l'osservatore non ha alcuna possibilità di conoscere l'intero percorso e la sua realtà corrisponderà a due aerei che
passano in successione lungo il percorso  1  e, a notevole distanza, in in contesto completamente diverso, altri due aerei che percorrono
il tratto 3 seguendo le stesse leggi del moto, come se fossero in comunicazione fra loro.
L'universo rilevato dall'osservatore è notevolmente diverso da quello che rileveremmo noi ( che lo abbiamo ipotizzato ), che comunque
non rappresenta la realtà di valore assoluto, ma la nostra realtà

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-- VP1 < Vm < VP2 : l'universo ( nostro ) è rimasto invariato, ma l'osservatote guarda con un segnale che si sposta nel mezzo

con una velocità più elevata di quella del primo aereo, per cui vedrà quest'ultimo percorrere regolarmente tutta la traiettoria, mentre
l'aereo P₂ verrà interpretato come due aerei distinti che si presentano con regolarità sui tratti  1  e  .
Anche in questo caso l'osservatore vede una situazione diversa da quella da noi ipotizzata.

-- Vm > VP1 ; VP2 : in questo caso entrambi gli aerei sono visibili lungo tutta la traiettoria e la realtà dell'osservatore, a parte

i valori dei tempi, sarà simile alla nostra.
Con questo esempio vediamo che i punti che un segnale consente di osservare sono solo quelli che si muovono con una velocità minore
di quella di propagazione  Vm  , mentre quelli che superano tale velocità non sono osservabili e dunque, per l'osservatore, non esistono.
Per questa ragione l'osservatore dirà che " la velocità di propagazione Vm rappresenta un limite insuperabile ".

Generalmente le osservazioni vengono fatte usando onde elettromagnetiche, che sono perturbazioni dello spazio con andamento
sinusoidale nel tempo, oppure la luce, che è invece una perturbazione direzionale di tipo impulsivo.
In questo caso, nella formula di Einstein a Vm si sostituisce la velocità della luce Cl ed ha inizio così l'elaborazione della teoria della
relatività speciale, che assume come postulati fondamentali la costanza e l'insuperabilità della velocità della luce.
La velocità della luce assume così il ruolo di " costante universale ".
In realtà questo valore non ha nulla di universale ed è importante solo per gli osservatori che hanno scelto la luce come strumento per le
loro osservazioni.
Tutti gli effetti che sono legati alla luce in questo suo ruolo, come per esempio la contrazione delle
lunghezze e la dilatazione del tempo, si 
verificano comunque, anche con altri segnali.
Gli animali che utilizzano il suono come unico mezzo d'indagine osservano le stesse cose.

Per quanto sappiamo dal processo di emissione, la luce nasce come perturbazione (una perturbazione si manifesta come trasferimento di
energia, dunque non materiale ) dell'equilibrio dello spazio in un punto, che acquista così energia rispetto allo spazio circostante in
equilibrio, ( analogamente a tutte le perturbazioni che si producono nei mezzi materiali ).
L'energia associata a questa perturbazione " si propaga per onde "Art.20   ) ai punti vicini con una velocità che dipende unicamente
dal livello di aggregazione della materia nello spazio considerato, e quindi dalle caratteristiche del mezzo.

Dello spazio fisico che noi consideriamo vuoto, nella realtà possiamo solo affermare che in esso non sono presenti elettroni o aggregati
materiali a un livello superiore, ma è certamente presente materia aggregata su livelli inferiori a quello elettronico.
Sono proprio le caratteristiche fisiche e la densità di questi aggregati che definiscono la velocità di propagazione di una perturbazione del
loro equilibrio.
La velocità della luce è dunque una caratteristica del mezzo nel quale
essa si propaga.

A questo punto notiamo che nella trattazione dell'esperimento di Michelson e Morley , nel calcolo, non esiste nessun riferimento specifico
alla velocità della luce, ma solo alla velocità di propagazione, nel mezzo, di due segnali ( ovvero perturbazioni dell'equilibrio del mezzo )
generati da una sorgente ipotizzata in moto rispetto al mezzo, immaginato immobile, inviati in direzioni ortogonali fra loro e raccolti da un
osservatore solidale con la sorgente e dunque in moto, rispetto al mezzo.
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Lo stesso esperimento può dunque essere realizzato in qualsiasi mezzo con qualsiasi segnale, come potrebbe fare un pipistrello in aria
oppure un pesce in acqua.
Consideriamo, per esempio, un grande pallone pieno d'aria, immobile nello spazio vuoto, che racchiude un particolare interferometro, che
emette impulsi di ultrasuoni lungo i bracci rigidi  OP e  OQ  ortogonali fra loro e montati sulla fusoliera di un aereo posto al centro
del pallone.
Michelson es.  --------------------------------------------------------------------------------------------------------
Se tutto il sistema è immobile,  Vs = 0  e V₀ = 0  , i segnali ultrasonici emessi dalla sorgente, posta nel punto   , vengono
riflessi dalle due superfici  P e Q  , fissate alla distanza  L  , e quindi giungono nel punto  O  con la stessa fase, dando origine alle
caratteristiche frange d'interferenza, che restano invariate anche se l'aereo ruota su se stesso.
Supponiamo ora di lasciare il pallone immobile nello spazio, con V₀ = 0 , e di mettere in moto l'aereo con una velocità V= 5 m/sec.
Ponendo la lunghezza dei bracci L = 10 m , il tempo impiegato dall'impulso verticale a percorrere il braccio  OQ ,  perpendicolare
alla direzione del moto, risulta :

Nell'intervallo di tempo t₁ l'aereo ed il collettore O si è spostato nel punto O' , percorrendo la distanza :


Se anche si dispone di uno schermo/collettore avente dimensioni maggiori di 30 cm , i due segnali riflessi incidono in
due punti troppo 
distanti per poter produrre figure d'interferenza.
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Se, nonostante il moto dell'aereo, le figure d'interferenza vengono osservate, l'operatore, Einstein, conclude che il moto dell'aereo non ha
prodotto alcun effetto sui segnali e quindi la loro velocità ha un valore costante, indipendente dal moto della sorgente e dell'osservatore.
E' chiaro che, dovendo essere la velocità del segnale indipendente da quella dell'osservatore rispetto al mezzo di propagazione, essa dovrà
risultare anche il valore massimo di velocità osservabile ( in quell'universo ), qualunque sia il riferimento scelto.

Questa scelta invalida le trasformazioni di Galileo che vengono quindi sostituite da
quelle di Lorentz, che 
si ricavano imponendo  Vm  costante in qualsiasi riferimento.
Egli però non s'è accorto che l'aereo ha trascinato con sè il pallone con tutto il suo contenuto. Dunque tutto il sistema si muove nello spazio
con la velocità dell'aereo  Vs  e quindi la velocità relativa tra aereo e mezzo di propagazione dei segnali (aria) è nulla.
La situazione che si presenta risulta così assolutamente identica a quella che avevamo con aereo e pallone immobili e questo giustifica la
ricomparsa delle figure d'interferenza.

Per poter completare l'esperimento, utilizzando mezzi esterni ( per esempio dei motori a reazione ) si forza il pallone a restare immobile
nello spazio e si verifica realmente la scomparsa delle figure di interferenza quando l'aereo si muove.
Considerando l'osservatore O separato dalla sorgente ed immobile, rispetto al mezzo, si verifica facilmente l'indipendenza della velocità
del segnale dalla sorgente e quindi la comparsa o meno dei fenomeni di interferenza possono essere
dovuti " unicamente " alle condizioni
di moto dell'osservatore non rispetto alla sorgente,
ma solo rispetto al mezzo.

Il fatto che, con pallone immobile nello spazio e aereo in moto, non si abbiano frange d'interferenza, ci dice chiaramente che la velocità del
segnale misurata dall'osservatore risulta diversa per i due bracci ortogonali tra loro.
Si deve dunque concludere che:
La velocità di propagazione, rispetto al mezzo, di un qualsiasi segnale non materiale (una perturbazione), misurata (rispetto
allo stesso mezzo) da un osservatore in moto rispetto al mezzo è indipendente dalla velocità della

sorgente e dipende solo da quella dell'osservatore rispetto al mezzo.
In questa affermazione viene, intenzionalmente, ripetuto più volte "rispetto al mezzo" per mettere in evidenza il fatto che :
Nello studio della propagazione di un segnale qualsiasi, il mezzo
rappresenta " un sistema 
privilegiato" che si può assumere
come riferimento per la misura delle velocità.

Abbiamo infatti già visto che la velocità relativa tra le altre due entità presenti, sorgente ed osservatore, è poco significativa, in quanto i
fenomeni che si manifestano sono diversi a seconda che sia la sorgente e/o l'osservatore in moto rispetto al riferimento scelto.
Rimane ancora da verificare quello che accade, nell'esempio che stiamo trattando, sempre con pallone immobile nello spazio, quando si
aumenta la velocità dell'aereo rispetto all'aria circostante.
Schematizziamo l'aereo come un'asta rigida di lunghezza  L₀ = AB  , orientata nella direzione del moto ed avente sull'estremo  A
la sorgente di ultrasuoni a carattere impulsivo  S  (anche una sola forma d'onda) e l'osservatore  O  che riceve il segnale riflesso dall'altro
estremo, dove è stato collocato lo schermo riflettente alla distanza L₀ , misurata in assenza di moto rispetto al mezzo.
L'esistenza dello schermo sull'estremo  B viene rilevata all'osservatore  O  dal segnale riflesso che riceve.

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asta rigida  
Dopo l'emissione, il segnale si sposta rispetto al mezzo con la velocità  Vm  , caratteristica del mezzo.
Se l'aereo è fermo, l'osservatore riceverà il segnale dopo un tempo  e la relazione può essere utilizzata per ricavare
il valore della velocità  V , se l'orologio è già tarato, oppure per tarare l'orologio, se è nota  Vm .
A questo punto, mettiamo in moto l'asta rigida con velocità V₀ e l'osservatore riceverà l'impulso riflesso dopo un percorso :
Nell'istante t = 0  viene emesso il segnale f₁  , che si muove con velocità Vm nella direzione indicata e raggiunge, dopo un tempo
tf1 , lo specchio B che, nello stesso tempo, ha percorso lo spazio S₁ insieme alla sorgente S .
Lo spazio percorso da f₁ risulta quindi :   L₁ = L₀ + S₁

Lo specchio  B  riflette il segnale  f₁ emettendo il segnale (riflesso)  f₂  che si muove nel verso opposto sempre con velocità Vm
rispetto al mezzo e all'osservatore.
Dopo un tempo  tf2  esso raggiunge il punto  A  che, nello stesso tempo, ha percorso l'ulteriore spazio  S₂ .
Lo spazio percorso da f₁ risulta quindi :    L₂ = L₀ – S₂     con S₂ dato da :

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L'intero percorso effettuato nel mezzo, con velocità Vm , dal segnale inviato nella direzione del moto della sorgente, risulta :

                                         L = L₁ + L₂= 2 ⋅ L₀ + (S₁ – S₂)
si ha quindi:

Il tempo impiegato dal segnale per effettuare l'intero percorso sarà :   
Questa relazione ci dice che, con l'aumentare del valore della velocità V₀ , il tempo impiegato dal segnale per raggiungere l'osservatore
aumenta fino a diventare infinitamente lungo in corrispondenza di V₀ = Vm .
Questo vuol dire che per V₀ ≥ Vm l'osservatore, che utilizza questo segnale, non può più rilevare la presenza dell'aereo in moto.

Il fatto che non sia rilevabile con gli ultrasuoni, non implica affatto che non possa esistere un aereo supersonico, ma solo che per
rilevarlo è necessario impiegare un segnale che, in quel mezzo si propaghi con una velocità maggiore 
di quella con la quale si
sposta l'aereo.

La velocità caratteristica del mezzo, V , non rappresenta quindi il
valore massimo raggiungibile, ma osservabile.

Tutti i fatti che sono stati descritti, comprese le trasformazioni di Galileo, sono facilmente verificabili con tutti i segnali noti e non
esiste una sola ragione teorica o sperimentale che possa giustificare
l'esclusione dei segnali 
luminosi da queste regole ".
In questo senso, le trasformazioni di Lorentz dovrebbero essere applicabili a qualsiasi segnale.
Esse però risultano, per la verità, non applicabili nemmeno ai segnali luminosi, in quanto sono state ricavate proprio per rendere la velocità
Vm costante, indipendente dall'osservatore e dunque insuperabile.
La luce assume per noi un ruolo particolare semplicemente perchè gli animali, e non tutti, utilizzano i segnali luminosi per comunicare e
rilevare la presenza di qualsiasi cosa presente nell'universo.
Noi non possiamo però escludere che nell'universo possa esistere un livello di aggregazione dello spazio inferiore a quello fotonico, con la
possibilità di realizzare spostamenti a velocità maggiore di quella dei fotoni, nello spazio " vuoto ", ovvero privo di materia organizzata sui
livelli da noi osservabili.
Nella teoria degli spazi rotanti si dimostra che, indipendentemente dal livello di aggregazione, la materia presente nell'universo può esistere
solo se è in equilibrio con lo spazio circostante.
Tutti i corpi celesti sono quindi solidali con una sfera planetaria di spazio che, per esempio, per la Terra ha un raggio uguale a
2,158651⋅10⁶ Km .
Questa configurazione dello spazio rotante terrestre è confermata dai risultati forniti dall'esperimento di Michelson e Morley e non richiede
postulati arbitrari sulla velocità della luce.

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 Art.97-- L'esperimento di Michelson e Morley smentisce Einstein e i postulati sulla velocità della luce e conferma la teoria degli spazi rotanti -- Antonio Dirita

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