Le onde elettromagnetiche

Einstein descrisse l’equivalenza tra massa ed energia nella formula E = mC². In questa formula “m”, cioè la massa, è energia compatta; “E” è energia distribuita. La massa è spazio energetico, cioè spazio su cui l’energia si distribuisce. Si tratta di spazio intrinseco all’energia. Le onde elettromagnetiche concernono lo spazio/tempo su cui si distribuisce l’energia, cioè lo spazio intrinseco (all’energia) e il tempo intrinseco all’energia. Lo spazio/tempo intrinseco è diverso dallo spazio/tempo del movimento. Nel movimento di una massa, infatti, lo spazio e il tempo sono estrinseci all’energia compatta della massa.

Osserviamo l’immagine in basso (figura 1). Si tratta di una pallina di vetro. Questo “ente” è la relazione tra una figura e uno sfondo. Figura e sfondo sono spazi. In fisica la figura è una “massa” lo sfondo è lo spazio su cui la massa sta ferma. La massa è spazio sostanziale. Lo sfondo è spazio estrinseco (alla massa) o scenico.

Figura 1) Pallina di vetro. Si tratta di una figura che si staglia sullo sfondo. La figura in fisica è la massa. Lo sfondo è lo spazio virtuale che contiene la massa.  

Supponiamo che la pallina si muova. Il movimento della pallina è una relazione tra massa, spazio e tempo. Ai due spazi (massa e spazio estrinseco) si aggiunge una terza componente: il tempo  estrinseco (alla massa). Il movimento è quindi una relazione di tre elementi: massa, tempo estrinseco, spazio estrinseco.

Sappiamo che le onde elettromagnetiche si comportano anche come particelle prive di massa (fotoni) che viaggiano alla velocità della luce. Ogni fotone, quindi, è anche uno spazio/tempo energetico (onda elettromagnetica) che si sposta sullo spazio/tempo estrinseco.

Per semplificare l’argomentazione, non consideriamo il tempo e ci soffermiamo solo sullo spazio. Lo spazio intrinseco dell’onda è formato da due campi bidimensionali: uno elettrico e uno magnetico, perpendicolari l’uno all’altro (figura 2). La spazio estrinseco è unidimensionale ed è perpendicolare allo spazio intrinseco dell’onda. Il vettore C indica la direzione della luce che viaggia a trecentomila chilometri il secondo. Si tratta di uno spazio tempo estrinseco. L’onda elettromagnetica è spazio/tempo intrinseco all’energia.

Figura 2) Onda elettromagnetica. E’ formata da un campo elettrico e da un campo magnetico perpendicolari l’uno all’altro.  La direzione dell’onda è perpendicolare ai due campi. La lunghezza d’onda λ è la distanza tra due picchi.  I due campi sono spazio/tempo intrinseci all’energia. Il vettore C designa lo spazio unidimensionale su cui viaggia l’onda alla velocità della luce. Questa velocità è spazio/tempo estrinseco.  

Per interpretare come si diffonde l’onda elettromagnetica, ipotizziamo che lo spazio estrinseco sia costituito da un reticolo analogo a quello concernente i minerali. Sappiamo che i minerali hanno una struttura cristallina che è il risultato della particolare disposizione degli atomi che formano le molecole. In basso è illustrata la struttura cristallina del cloruro di sodio (figura 3).   Gli atomi di sodio e cloro sono disposti ordinatamente nello spazio in punti detti “nodi”. In ogni “nodo” c’è un atomo di sodio o di cloro.

Figura 3) Reticolo del cloruro di sodio. Ogni atomo di cloro e di sodio è disposto ordinatamente in punti dello spazio detti “nodi”. Questa disposizione a nodi  è peculiare dei minerali.  

Il reticolo elettromagnetico ha una struttura analoga. Il fotone salta in ogni direzione da un nodo all’altro del reticolo elettromagnetico. Quando raggiunge un nodo, genera l’onda energetica. Quest’ultima è uno spazio/tempo intrinseco che si dispiega sullo spazio estrinseco che funge da sfondo. Il dispiegamento ha la stessa ampiezza del salto. Ogni fotone, quindi, effettua lo stesso salto unidimensionale e dispiega l’onda energetica su uno sfondo analogo unidimensionale. L’ampiezza del salto coincide con lo spazio di dispiegamento energetico.

Possiamo personificare il fotone come un piccolo Zeus che scaglia un fulmine (figura 4). Zeus salta da un nodo all’altro del campo elettromagnetico. Appena raggiunge il nodo, scaglia il fulmine che si diffonde per tutta la lunghezza che separa un nodo dall’altro.

Figura 3) Zeus-fotone. Ogni fotone è come un piccolo Zeus che salta da un nodo all’altro del campo elettromagnetico. Appena giunge in un nodo, scaglia il fulmine.

La lunghezza d’onda λ è la quella di una oscillazione. Ogni oscillazione contiene la stessa energia. Lo spazio di dispiegamento energetico può contenere un numero intero di oscillazioni. Più oscillazioni contiene, maggiore energia trasporta. Le onde elettromagnetiche hanno una maggiore o minore energia, che dipende dalla frequenza, cioè dal numero di oscillazioni che lo spazio di dispiegamento energetico può contenere.

La distanza tra due nodi del reticolo elettromagnetico è un “quantum spaziale” indivisibile. Lo spazio su cui viaggia l’onda elettromagnetica è formato da un numero intero di quanti spaziali.

Il salto del fotone quantifica il tempo. Il tempo di ogni salto del fotone è un “quantum temporale indivisibile”. Il tempo del reticolo elettromagnetico è un susseguirsi quanti temporali.

Ogni oscillazione contiene la stessa energia. Si tratta di un “quantum energetico indivisibile”.

I fotoni dispiegano la propria energia sullo stesso spazio estrinseco (quantum spaziale). L’energia di un fotone dipende dal numero di oscillazioni (quanti energetici) contenute nel quantum spaziale.

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