Un oceano di onde elettromagnetiche riempie l’intero universo senza lasciare lacune, indipendentemente dal fatto che la materia esista o meno. Un ribollio di campi elettrici e magnetici si evolve in complesse strutture che si compongono e, pochi istanti dopo, si ridistruggono come tra i flutti di un mare in tempesta. La rapidità dei cambiamenti avviene mediamente alla velocità della luce, e dunque esageratamente al di sopra delle nostre facoltà percettive. Questa nozione di ‘vuoto’ è comunemente accettata dalla comunità scientifica, anche se in diverse forme e interpretazioni. Tale ambiente (o sottofondo), pur essendo localmente in perenne agitazione, non si discosta però da uno stato astratto di stazionarietà globale, il quale ci consente di parlare di sistema di riferimento privilegiato e di ‘stelle fisse’. Se così non fosse, i presupposti di base della fisica classica, come i concetti di riferimento inerziale o non inerziale, sarebbero privi fondamento. Ad esempio, le nozioni di movimento, energia, o di carica elettrica non avrebbero significato assoluto, senza il confronto con analoghe quantità che primordialmente siano da assumersi a ‘livello zero’.
An ocean of electromagnetic waves fills the entire universe without leaving gaps, regardless of whether matter exists or not. A bubbling of electric and magnetic fields evolves into complex structures that are made up and, a few moments later, are destroyed as in the waves of a stormy sea. The rapidity of changes occurs on average at the speed of light, and therefore exaggeratedly above our perceptive faculties. This notion of ‘void’ is commonly accepted by the scientific community, albeit in different forms and interpretations. This habitat (or background), although locally in everlasting agitation, does not differ however from an abstract state of global steadiness, which allows us to speak of a privileged reference system (Newtonian absolute space), as well as of ‘fixed stars’. If this were not the case, the basic assumptions of classical physics, such as the concepts of inertial or non-inertial reference frames, would be groundless. For example, the notions of movement, energy, or electric charge would not have an absolute meaning, without the comparison with analogous quantities that are primordially to be assumed at ‘zero level’.
I più elementari componenti di materia che presentano carica unitaria e massa sono gli elettroni e i protoni. Se dette particelle sono presenti in grande quantità conviene riferirsi ad esse in termini di densità di carica (localmente negativa o positiva) e densità di massa. La fisica classica attribuisce di fatto alle zone di densità di carica non nulla, la presenza di particelle materiali cariche. Tuttavia, si può dimostrare matematicamente il seguente fatto. Quando diverse cariche sono in movimento fra loro e la velocità di trasferimento dell’informazione è finita (quella della luce), si producono nei campi elettromagnetici da esse generati (e di conseguenza anche nel sottofondo) zone intermedie dove la densità di carica risulta essere non nulla. Pertanto, è inevitabile dover introdurre il concetto di densità di carica anche nel caso in cui non esista di fatto alcun elemento di materia. In tali circostanze parleremo di pseudo-carica. Questo è il punto cruciale di tutta la nostra costruzione. Espresso in maniera tecnica, ciò significa che la divergenza del campo elettrico può assumere valori diversi da zero in punti dove non sono fisicamente presenti particelle elementari.
The most basic components of matter carrying unitary charge and a mass are electrons and protons. If these particles are present in large quantities, it is convenient to refer to them in terms of charge density (locally negative or positive) and mass density. Classical physics actually attributes the presence of charged material particles to the zones of non-zero charge density. However, the following fact can be checked mathematically. When different charges are in motion between them and the speed of information transfer is finite (that of light), intermediate zones are produced in the electromagnetic fields they generate (and consequently also in the background) in which the charge density is non-zero. Therefore, it is inevitable to introduce the concept of charge density even in the case in which there are in fact no elements of matter. In such circumstances we will speak of pseudo-charge. This is the essence of our whole construction. Expressed in a technical way, this means that the divergence of the electric field can assume values other than zero at points where there are no elementary particles.
Arricchiremo dunque il sottofondo elettromagnetico del concetto di ‘densità di carica’ prima ancora che la materia abbia fatto la sua comparsa. Il modello matematico che ne descrive l’evoluzione non differisce di molto da quello classicamente adottato di elettrodinamica, con la differenza che la legge di Coulomb non avrà per ora ragione di esistere. Naturalmente dovranno restare valide le leggi che garantiscono la conservazione dell’energia, nonché di questa non convenzionale definizione di ‘carica’ (equazione di continuità). Questo piccolo sforzo intuitivo, se accettato, porterà ad una comprensione decisamente più chiara di ciò che è la materia e di cosa accade al suo interno. Prenderemo anche in considerazione la possibilità che le onde elettromagnetiche possano manifestarsi e coesistere sia in una versione che possiamo definire classica (dove l’evoluzione avviene nella direzione del vettore di Poynting), sia nella versione speculare, la quale richiede dei cambi di segni nella formulazione delle equazioni. Questa generalizzazione ci permetterà di considerare sia oggetti composti di materia che quelli composti di anti materia.
We will therefore enrich the electromagnetic background of the concept of ‘charge density’ even before matter has made its appearance. The mathematical model that describes its evolution does not differ much from the classically adopted one of electrodynamics, with the difference that Coulomb’s law will have no reason to exist for now. Of course, the laws ensuring energy conservation must remain valid, as well as the conservation of this unconventional definition of ‘charge’ (equation of continuity). This little intuitive effort, if accepted, will lead to a much clearer understanding of what matter is and what happens within it. We will also take into consideration the possibility that electromagnetic waves can manifest and coexist both in a version that we can define as classical (where the evolution takes place in the direction of the Poynting’s vector), and in the specular version, which requires a switch of signs in the formulation of the equations. This generalization will allow us to consider both objects composed of matter and those composed of antimatter.
Non è tutto. La teoria della relatività generale asserisce che la presenza di sorgenti energetiche porta ad una deformazione del cosiddetto spazio-tempo. Dobbiamo dunque ritenere che il sottofondo elettromagnetico possa essere associato ad una complessa e dinamica trasformazione della geometria dell’universo. Quest’ultima interferisce con gli stessi fenomeni elettromagnetici che la generano, indicando nuove geodetiche e influendo in tal modo sulla dinamica generale. La locale curvatura dello spazio-tempo può essere formalmente legata alla presenza di una densità di massa (anche negativa) in continua evoluzione. Nel caso che non sia presente alcuna ‘massa’ fisica associabile ad effettiva materia, l’universo verrebbe comunque caratterizzato da fluttuazioni intorno ad una posizione di equilibrio che portano embrioni astratti di massa e carica. Si tratta di una pseudo-massa che evolve come un fluido in piena libertà, senza cioè una sorta di contenitore che la renda compatta e ne determini i confini, pari a quelli che si possono attribuire ad una singola particella elementare. Pur in assenza di entità elementari, i campi elettromagnetici forniscono già in questo stato primordiale i presupposti affinché si possa successivamente parlare di materia vera e propria. Partendo da questa ipotesi forte, faremo poi emergere strutture stabili e compatte che costituiscono l’impalcatura su cui si reggono gli atomi e le molecole. (=> 2.)
It’s not all. The theory of general relativity says that the presence of energy sources leads to a deformation of the so-called space-time. We must therefore believe that the electromagnetic background can be associated with a complex and dynamical transformation of the geometry of the universe. This interferes with the same electromagnetic phenomena that generate it, indicating new geodesics and thus influencing the general dynamics. The local curvature of space-time can be formally linked to the presence of a mass density (even negative) in continuous evolution. If there is no physical ‘mass’ associated with effective matter, the universe would still be characterized by fluctuations around an equilibrium position that bring abstract embryos of mass and charge. It is a pseudo-mass that evolves like a fluid in complete freedom, that is, without a sort of container that makes it compact and determines its boundaries, like those that can be attributed to a single elementary particle. Even in the absence of elementary entities, electromagnetic fields already provide elements in a primordial state, so that we can subsequently introduce real matter. Starting from this strong hypothesis, we will then construct stable and compact structures that constitute the scaffolding on which atoms and molecules are supported. (=> 2.)