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*...*Non siamo fatti per vivere come bestie, ma per seguire la virtù e la conoscenza (Dante, l'Inferno).
(Non siamo fatti per vivere come bestie, ma per seguire i sentieri della virtù e della conoscenza. Dante: l'Inferno).
*** Introduzione.*
...Ci proponiamo di presentare idee nuove in cosmologia, astrofisica e fisica teorica.
Le idee che sottendono questi lavori sono relativamente semplici e possono essere espresse in tre modi diversi.
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In un linguaggio tecnico per esperti.
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In forma schematica.
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In forma divulgativa.
...La divulgazione può essere praticata in diversi modi. Nella maggior parte dei casi, i divulgatori offrono solo immagini verbali, adatte a stimolare l'immaginazione del lettore. Ma, alla fine del percorso, il lettore non ha imparato molto.
...Sfruttando appieno l'immagine, intendo la geometria, strettamente legata alla fisica e a molte altre scienze, possiamo riuscire a far sì che il lettore trarre un doppio beneficio. L'analogia gli permette di comprendere le linee generali di un ragionamento. Ma, nel contempo, acquisirà conoscenze geometriche reali, in particolare in geometria 2D.
Un'idea schematica iniziale: Newton e anti-Newton.
Essere schematizzati significa accontentarsi di presentare un aspetto di un modello.
...Le strutture cosmiche sono organizzate da una forza fondamentale: la gravità. Se gli oggetti dell'universo non si attraggessero, non accadrebbe nulla, o quasi. Le galassie non si formerebbero, neanche le stelle, e noi non saremmo qui a parlarne. Per esempio, se la forza gravitazionale fosse repulsiva, tenerebbe tutte le particelle alla massima distanza reciproca e l'universo rimarrebbe amorfo, quindi estremamente noioso a lungo andare.
La legge dell'attrazione universale è la legge di Newton:
...G è la costante gravitazionale. m e m' sono due masse e d la distanza che le separa. Come si vedrà in seguito, il modello che proponiamo consiste nel far interagire due tipi di masse, che chiameremo "masse ordinarie" (la materia nel senso classico del termine, quella di cui sono fatte galassie, stelle, atomi) e "masse fantasma", m e m*, così chiamate perché fondamentalmente non osservabili otticamente. Lo schema di interazione è il seguente:
Le masse ordinarie si attraggono secondo la legge di Newton.
Anche le "masse fantasma" si attraggono secondo la stessa legge.
Tuttavia, si suppone che la materia ordinaria e la materia fantasma si respingano secondo l'"anti-Newton":
...A questo punto si potrebbe, in un computer, inserire "punti-massa" e vedere cosa accade quando agiscono queste forze attrattive e repulsive.
...Il fisico direbbe immediatamente: è equivalente a introdurre masse negative m* < 0. Infatti, invertendo il segno di una delle masse nella legge di Newton:
la forza cambia di segno.
...Se si invertissero i segni di entrambe le masse, il segno della forza non cambierebbe. Quindi si sarebbe tentati di concludere che il modello sopra descritto equivale a supporre che nell'universo coesistano due tipi di masse, una positiva e una negativa, il che implicherebbe l'esistenza di particelle con energia E = mc² negativa. Questa possibilità di masse negative è stata considerata dal matematico Jean-Marie Souriau nel 1970, attraverso la teoria dei gruppi. Vedi il suo libro "Structure des Systèmes Dynamiques", Dunod, pagine 197-200.
...Il problema degli oggetti con energia negativa è, tra l'altro, cosa accade in caso di incontro con oggetti a energia positiva?
...Ricordiamo che l'antimateria ha massa ed energia positive. Un incontro tra una particella di materia e una di antimateria produce fotoni, anch'essi con energia positiva. Ma un incontro tra una particella di massa m > 0 e energia E > 0 positiva e una particella di massa -m ed energia E* = -E opposta non produrrebbe... nulla.
Inoltre, il fisico obietterebbe che non si è mai osservata una particella con massa negativa.
...Qui termina quindi la presentazione schematica. Come si vedrà in seguito, il sistema funziona in realtà "come se le masse fantasma fossero negative", secondo Newton e anti-Newton, ma il modello non è così semplice. Per uscire da questa visione schematica è necessario familiarizzare con un certo numero di concetti di geometria.
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