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Quale è la causa della gravità ?

Perché non possiamo rispondere alla domanda più elementare: perché la gravità attrae la massa?

In generale, perché le domande devono ancora essere risolte e forse non lo faranno mai.La struttura generale di una teoria scientifica inizia così.

Il teorico raccoglie una serie di osservazioni che ha bisogno di spiegare e scrive una premessa. Così Newton avrebbe iniziato con la premessa : “tutte le masse si attraggono reciprocamente”. Una tale premessa è vera o non vera e il passo successivo è quello di superare le osservazioni e vedere se ci sono stati che violano la premessa. In questo caso, no, così Newton avrebbe proceduto chiedendo quale tipo di relazione avrebbe questa attrazione? Nuova premessa: la forza è uguale al quadrato inverso della distanza.

Verificando con diversi calcoli di  matematica, avrebbe scoperto che quella premessa significa che l’attrazione porta a traiettorie che sono sezioni coniche. Ora sa che le leggi di Kepler sono coerenti con le sezioni coniche, quindi ha la sua teoria della gravità. Tuttavia, non ha modo di sapere perché la gravità attira.

Tutto ciò che ha è una teoria che descrive il moto, e può predire le posizioni dei corpi celesti, e, dalle sue dinamiche, predire un sacco di altri movimenti. Le descrizioni delle dinamiche possono essere fatte perché le premesse necessarie sono testabili e vengono prodotte relazioni matematiche precise.
Tuttavia, quando arriviamo a “ciò che provoca la gravità”, abbiamo un’osservazione: “(attrae la massa”. E nessun mezzo per variarla. Quindi non abbiamo mezzi per sperimentare ipotesi.

Alcune spiegazioni dicono che la gravità è causata dalla piegatura dello spazio tempo, ma che pone un’altra domanda: che cosa è lo spazio tempo?

Se si tratta di un mezzo matematico per prevedere dove si muovono i corpi, allora non c’è ancora alcuna causa. Se postuliamo che lo spazio tempo è una “cosa”, allora abbiamo qualcosa che si può testare, ma finora non sembra essere accaduto. Possiamo fare modelli che prevedano che cosa succede quando. Ma le cause fondamentali appaiono ancora fuori dalla comprensione. Questo vale anche per altre forze. Non sappiamo ancora cosa provoca le forze elettromagnetiche. Sappiamo come descrivere ciò che fanno, ma non perché lo fanno.

Lord Kelvin dice:

“Quando puoi misurare ciò che stai parlando e esprimerlo in numeri, sai qualcosa su di esso, ma quando non puoi esprimerlo in numeri, la tua conoscenza è di un tipo scarso ed insoddisfacente …”

Così, per comprendere la gravità come principio, sarà necessario esprimere la forza del campo gravitazionale in termini di altri fattori che si combinano per dare le corrette unità dimensionali e prevedere un valore approssimativo della forza del campo gravitazionale. Dico “approssimato” per il campo, perché i fattori che compiono la gravità sono globali e non conosciuti con tanta certezza del valore misurato del campo.

Un secondo e importante criterio è che nessuna espressione finale debba essere incompatibile con le previsioni delle due teorie di gravità di successo, in particolare la legge di gravità di Newton e la relatività generale. Questo immediatamente restringe la spiegazione a G, l’unico fattore che è comune a entrambe le teorie e ancora non spiegato da Newton e da Einstein. In altre parole, per comprendere entrambe le teorie, è necessario capire cosa causa G.

G (comunemente indicato come costante gravitazionale di Newton) è un fattore di accelerazione. Plug G in un’espressione che contiene una massa M e una distanza r nella forma M / r ^ 2 e moltiplica il rapporto di massa / distanza quadrata per emettere la forza del campo in termini di forza che agisce su un’altra massa M * Alla distanza ‘r’. Questa era la formula di Newton:

F = (M/r^2)G x M*

Einstein ha visto la gravità, non come azione diretta tra le masse, ma le masse sono state considerate come alterazione dello spazio e del tempo. Ma non era in grado di fornire una logica su come la materia inerte altera lo spazio statico. Anche se fortemente influenzato dall’opera di Georg Reimann, Einstein era vago sul modo in cui la materia condiziona lo spazio. Conosciuta comunemente come curvatura da autori contemporanei, non può essere la curvatura nel senso tradizionale della deformazione statica, poiché ora è noto che lo spazio è in espansione ed ogni teoria della modifica spaziale deve necessariamente tener conto delle dinamiche, pertanto tutto reindirizza indietro alla domanda a G e la sua causa.

Le dimensioni di G stanno rivelando : [metri ^ 3 / sec ^ 2] per kg. In parole, accelerazione volumetrica per unità di massa. Quello che deve essere inserito nella formulazione di Newton ed Einstein è un parametro volumetrico di accelerazione. L’interiezione del valore empiricamente determinato di G, vitalizza sia le equazioni di Newton che di Einstein, ma il valore di G non è predisposto da nessuno, neppure è stato affrontato.

A tal fine, entrambe le teorie sono del tutto incomplete. Ma una volta applicata G, e la massa del secondo corpo M * è conosciuta, si arriva ad una espressione per la forza della forza attraente a distanza ‘r’.

Quindi, per capire la gravità, tutto ciò che è necessario è trovare un’espressione contenente G insieme ad altri fattori cosmologici come la densità e la dimensione media e la sfera di Hubble, e con una piccola manipolazione, la ragione della gravità sarà rivelata.

Fortunatamente tali relazioni esistono sotto forma di equazioni di Friedmann ( 1922), ma non fino agli studi della supernova del 1998 che i cosmologi avevano un quadro corretto del tasso di espansione spaziale.

Ecco come spiegare G. Iniziare con l’equazione di Friedman dove p è la densità critica

P = -q [3H ^ 2/4 (pi) G]

Dove ‘q’ ha il valore -1 per un universo esponenzialmente espansivo, e H è la costante di Hubble, quindi

G = (3H ^ 2) / 4 (pi) p

Poiché p = M ** / (4/3) (pi) R ^ 3 e H = c / R e M ** è la massa dell’universo, allora:

G = [c ^ 2] R / M **

In parole, G è semplicemente il fattore di espansione volumetrica dello spazio [c ^ 2] R diviso la massa cosmica M **.

Tra l’altro, per molti anni il rapporto [MG] / R [c ^ 2] = 1 è stato considerato un mistero sconcertante, ampiamente studiato da Brans e Dicke, nella ricerca di una teoria scalare di tensori di gravità. Perché il prodotto della massa gravitazionale e della massa cosmica diviso in base alla scala cosmica x la velocità della luce quadrata, avrebbe, entro i limiti dell’errore sperimentale, uguale a uno? Robert Dicke ha razionalizzato il rapporto come rappresentativo delle due forme di massa-massa gravitazionale (numeratore) diviso massa inerziale (denominatore)

Mentre non può essere ovvio dalla precedente riproduzione (che lascia fuori molti dettagli) che G codifica il fattore di espansione cosmologica c ^ 2 / R, neppure è evidente perché l’espansione di niente può creare forze.

 

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