Ipotesi su un buco nero e l’entropia

INTRODUZIONE

In questo testo proseguo l’esposizione di quanto ho scritto nel paragrafo 5 “Conseguenze: particelle” del mio articolo “Ipotesi su un buco nero”.[1]

Il paragrafo 5 dell’articolo ora citato inizia con le parole:

“La descritta parziale deflagrazione del buco nero massiccio con m = 1 – 0,96 proietta nello spazio anche delle particelle subatomiche.”

Lì mi soffermavo sulle emissioni provenienti dalla parte del buco nero che non è esplosa.

Qui di seguito formulo delle ipotesi sulle particelle subatomiche e sull’energia che la deflagrazione proietta nello spazio.

 

Le ipotesi possono essere formulate da chiunque.[2]

Come è noto, il metodo sperimentale si articola in tre fasi diverse: ipotesi, esperimento, tesi.

Per questa ragione, tutte le ipotesi – comprese quelle esposte in questo articolo – sono destinate a rimanere tali fino a quando la ricerca scientifica non giunge a confermarle o a smentirle.

 

 

BUCO NERO ED ENTROPIA 

Ipotizzo che l’azione di un buco nero sulla materia che esso attrae e assimila per il suo accrescimento possa essere espressa come segue:

 

2/3 . (sopra la linea di frazione) radice quadrata di (m + g/2) -( r . 1/t) (sotto la linea di frazione) s . (m . r)

 

Questa formula implica la riduzione della complessità della materia, da molecole e atomi a particelle subatomiche ed energia.

Alcune di queste particelle subatomiche ed energia sono proiettate nello spazio dalla deflagrazione parziale del buco nero della quale parlo nel paragrafo 5 dell’articolo citato all’inizio di questo testo.

 

Il lettore potrebbe obiettare che quanto ho appena scritto va contro il secondo principio della termo-dinamica.[3]

Infatti, se quanto ho scritto qui sopra è corretto, il buco nero riduce l’entropia della materia che esso attrae e assimila per il suo accrescimento.

Per risolvere la contraddizione tra il secondo principio della termo-dinamica e la riduzione dell’entropia da parte del buco nero, ipotizzo che quest’ultima sia la causa della radiazione di Bekenstein-Hawking.[4]

 

L’effetto che l’azione del buco nero che qui ho ipotizzato può avere sulla espansione e contrazione dell’universo sarà oggetto di un altro articolo.

 

CONCLUSIONE

Se uno o più degli esperimenti che verranno effettuati confermeranno la validità di una o più delle ipotesi che ho formulato in questo articolo, sarò felice di avere dato un contributo al progresso della conoscenza.

In caso contrario, sono comunque felice di avere dato il mio contributo alla riflessione e alla ricerca nel campo della fisica.

 

Vi ringrazio per il vostro tempo e per la vostra attenzione.

 

 

NOTE A PIE’ DI PAGINA

[1] Giorgio Cannella, Ipotesi su un buco nero, in:

https://giorgiocannella.com/index.php/2019/07/23/ipotesi-su-un-buco-nero/

 

[2] Io lavoro in uno studio legale e il mio interesse per gli argomenti trattati in questo articolo è puramente personale.

 

[3] Cito da Carlo Rovelli, L’ordine del tempo, Milano, 2017, prima edizione digitale, in:

http://www.davidemolina.it/pdf/2017-LOrdineDelTempo-Carlo-Rovelli.pdf

pagine 21-24.

Il grassetto è mio.

I numeri dal 13 al 19 sono quelli delle note presenti nel testo.

 

“Calore

 

Tutto è iniziato con un regicidio. Il 16 gennaio del 1793, la

Convention nationale di Parigi vota la messa a morte di Luigi

XVI. Forse una radice profonda della scienza è la ribellione:

non accettare l’ordine delle cose presenti.13 Fra i membri che

dichiarano il voto fatale c’è Lazare Carnot, amico di

Robespierre. Lazare ha una passione per il grande poeta

persiano Sa‘dī di Shiraz, il poeta catturato e reso schiavo dai

crociati ad Acri, il poeta che ha scritto i versi luminosi che

stanno all’entrata del palazzo dell’ONU:

 

Tutti i figli di Adamo formano un solo corpo,

sono della stessa essenza.

Quando il tempo affligge con il dolore

una parte del corpo

le altre parti soffrono.

Se tu non senti la pena degli altri

non meriti di essere chiamato uomo.

 

Forse una radice profonda della scienza è la poesia: saper

vedere al di là del visibile. Da Sa‘dī, Carnot chiama Sadi il suo

primo figlio maschio. Nasce così, dalla ribellione e dalla poesia,

Sadi Carnot.

 

Il giovane si appassiona alle macchine a vapore che nel XIX

secolo stanno cominciando a cambiare il mondo, usando il

fuoco per far girare le cose. Nel 1824 scrive un libretto con un

titolo seducente: Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco,

dove cerca di comprendere le basi teoriche del funzionamento

di queste macchine. Il trattatello è pieno di idee sbagliate:

immagina che il calore sia una cosa concreta, una specie di

fluido, che produce energia «cadendo» dalle cose calde alle

cose fredde, come l’acqua di una cascata produce energia

cadendo dall’alto al basso. Ma c’è un’idea chiave: le macchine a

vapore funzionano in ultima analisi perché il calore passa dal

caldo al freddo.

 

Il libretto di Sadi finisce nelle mani di un austero professore

prussiano dagli occhi spiritati, Rudolf Clausius. È lui a cogliere

il punto della faccenda, enunciando una legge che diverrà

celebre: se nient’altro intorno cambia,

il calore non può passare

da un corpo freddo a uno caldo.

 

Il punto cruciale è la differenza con le cose che cadono: una

palla può cadere, ma anche tornare su da sola – per esempio in

un rimbalzo. Il calore no.

 

Questa legge enunciata da Clausius è l’unica legge generale

della fisica che distingue il passato dal futuro.

 

Nessuna delle altre lo fa: le leggi del mondo meccanico di

Newton, le equazioni dell’elettricità e del magnetismo di

Maxwell, quelle della gravità relativistica di Einstein, quelle

della meccanica quantistica di Heisenberg, Schrödinger e

Dirac, quelle delle particelle elementari dei fisici del XX

secolo… nessuna di queste equazioni distingue il passato dal

futuro.14 Se una sequenza di eventi è permessa da queste

equazioni, lo è anche la stessa sequenza ribaltata all’indietro

nel tempo.15 Nelle equazioni elementari del mondo,16 la freccia

del tempo appare solo quando c’è il calore.17 Il legame fra

tempo e calore è dunque profondo: ogni volta che si manifesta

una differenza fra passato e futuro, c’è di mezzo del calore. In

tutti i fenomeni che diventano assurdi se proiettati all’indietro,

c’è qualcosa che si scalda.

 

Se guardo un film che mostra una palla che rotola, non so dire

se il film è proiettato giusto o all’indietro. Ma se nel film la

palla rallenta e si ferma, vedo che il film è giusto, perché

proiettato al contrario mostrerebbe avvenimenti implausibili:

una palla che si mette in moto da sola. Il rallentare e fermarsi

della palla sono dovuti all’attrito, che produce calore. Solo dove

c’è calore c’è distinzione fra passato e futuro. I pensieri si

dipanano dal passato al futuro, non viceversa, e infatti pensare

produce calore nella testa…

 

Clausius introduce la quantità che misura questo irreversibile

andare del calore in una direzione sola, e – tedesco colto – le

affibbia un nome preso dal greco, entropia: «Preferisco

prendere il nome di quantità scientifiche importanti dalle

lingue antiche, in modo che possano essere eguali in tutte le

lingue vive. Propongo dunque di chiamare entropia di un corpo

la quantità S, dalla parola greca per trasformazione: ἡ

τρορή».18

 

 

L’entropia di Clausius è una quantità misurabile e calcolabile,19

indicata con la lettera S, che cresce o resta eguale, ma non

diminuisce mai, in un processo isolato. Per indicare che non

diminuisce, si scrive:

 

ΔS ≥ 0

 

Si legge: «Delta S è sempre maggiore o eguale a zero», e

questo si chiama «secondo principio della termodinamica» (il

primo è la conservazione dell’energia). Il suo contenuto è il

fatto che il calore passa da solo dai corpi caldi ai corpi freddi,

mai viceversa.

 

Perdonatemi l’equazione: è l’unica del libro. È l’equazione della

freccia del tempo, non potevo non scriverla, nel mio libro sul

tempo.

 

È l’unica equazione della fisica fondamentale che conosce la

differenza fra passato e futuro. La sola che ci parla del fluire

del tempo. Dentro questa inusuale equazione sta nascosto un

mondo.

 

A svelarlo sarà uno sfortunato e simpatico austriaco, nipote di

un costruttore di orologi, figura tragica e romantica: Ludwig

Boltzmann.”

 

[Note presenti nel testo citato]

 

13. La Rivoluzione francese è uno straordinario momento di

vitalità scientifica, nel quale nascono le basi della chimica,

della biologia, della meccanica analitica e di molto altro. La

rivoluzione sociale è andata mano nella mano con la rivoluzione

scientifica. Il primo sindaco rivoluzionario di Parigi era un

astronomo, Lazare Carnot un matematico, Marat si considerava

innanzitutto un fisico. Lavoisier è attivo in politica. Lagrange è

onorato dai più diversi governi che si succedono in quel

tormentato e splendido momento dell’umanità. Si veda S.

Jones, Revolutionary Science: Transformation and Turmoil in

the Age of the Guillotine, Pegasus, New York, 2017.

 

14. Cambiando quanto opportuno: per esempio il segno del

campo magnetico nelle equazioni di Maxwell, carica e parità

delle particelle elementari eccetera. È l’invarianza per CPT

(Coniugazione di carica, Parità e inversione Temporale) che è

rilevante.

 

15. Le equazioni di Newton determinano come accelerano le

cose, e l’accelerazione non cambia se proietto un film

all’indietro. L’accelerazione di un sasso lanciato in alto è la

stessa di un sasso che cade. Se immagino gli anni scorrere

all’indietro, la luna gira attorno alla Terra in senso opposto, ma

appare egualmente attirata dalla Terra.

 

16. La conclusione non cambia aggiungendo la gravità

quantistica. Sugli sforzi per cercare l’origine della direzione del

tempo, si veda per esempio H.D. Zeh, Die Physik der

Zeitrichtung, Springer, Berlin, 1984.

 

17. Strettamente parlando, la freccia del tempo si manifesta

anche in fenomeni non direttamente legati al calore, ma che

condividono con il calore aspetti cruciali. Per esempio nell’uso

dei potenziali ritardati in elettrodinamica. Anche per questi

fenomeni vale quanto segue, e in particolare le conclusioni.

Preferisco non appesantire la discussione spezzandola in tutti i

suoi diversi sottocasi.

 

18. R. Clausius, Über verschiedene für die Anwendung

bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen

Wärmetheorie, «Annalen der Physik», 125, 1865, pp. 353-400,

qui p. 390.

 

19. In particolare come quantità di calore che esce dal corpo

divisa per la temperatura. Quando il calore esce da un corpo

caldo ed entra in un corpo freddo, l’entropia totale aumenta

perché la differenza di temperatura fa sì che l’entropia dovuta

al calore che esce è meno di quella dovuta al calore che entra.

Quando tutti i corpi raggiungono la stessa temperatura,

l’entropia ha raggiunto il suo massimo: siamo arrivati

all’equilibrio.”

 

 

[4] “In fisica la radiazione di Hawking, detta anche di Bekenstein-Hawking, è una radiazione termica che si ritiene sia emessa dai buchi neri a causa di effetti quantici.

 

La dimostrazione teorica del fenomeno deriva dall’applicazione dei principi della meccanica quantistica, in particolare dell’energia di punto zero, nei pressi di una zona particolare che circonda il buco nero detta orizzonte degli eventi. Ad oggi non ne esistono evidenze sperimentali.

 

Il nome si deve al fisico Stephen Hawking, che nel 1974 ne ha elaborato la teoria. Anche il fisico Jacob Bekenstein sostiene che i buchi neri abbiano proprietà termiche.”

 

Cito da Radiazione di Hawking, in:

https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_di_Hawking

 

 

Le citazioni sono state verificate alla data di pubblicazione di questo articolo sul sito www.giorgiocannella.com 

 

https://orcid.org/0000-0002-9912-6273