Cosmologia e Big Bang

[franconeve]

Una volta acclarato sperimentalmente che la luce può essere interpretata come "onda", alle soglie della fisica contemporanea si riuscì anche a comprendere (sempre sperimentalmente) la velocità di questa "onda" luminosa: (circa) 300.000 Km./sec.!
Okay: ma questa luce si muove a 300.000 Km./sec. rispetto a cosa? Una velocità dev'essere sempre individuata rispetto a uno sfondo, a un parametro. Se noi osserviamo dal finestrino di un treno in movimento (poniamo alla velocità di 80 Km./h) un altro treno che viaggia appaiato nella stessa direzione e alla medesima velocità, ebbene per noi questo secondo treno sarà fermo, e non è solo un modo di dire, è un'asserzione fisica vera e propria, verificabilissima: se sul secondo treno (il quale, come già detto, viaggia a 80 km./h, esattamente come il nostro) c'è un finestrino corrispondente al nostro finestrino dal quale si affaccia la nostra fidanzata, (ponendo la distanza fra i vagoni minima) noi possiamo benissimo unire le nostre bocche e darci un lungo, appassionato bacio della durata di 5, 30, 60 secondi, esattamente come se fossimo fermi; perchè noi, rispetto alla nostra fidanzata viaggiatrice, SIAMO FERMI! E lei, rispetto a noi, E' FERMA! Proviamo a baciarci scorrendo l'uno rispetto all'altra a 80 km./h: riusciremmo al massimo a sfiorarci, col rischio di un urto che, per quanto delicato e... permeato d'amore, potrebbe ben farci sanguinare la bocca! Dunque noi su quel treno, rispetto ai binari, al paesaggio, alle case (tutte cose fisse) ci muoviamo a 80 Km./h, ma rispetto alla nostra fidanzata che è sull'altro treno siamo FERMI, con tutte le conseguenze fisiche che ne derivano!
La velocità altro non è che la distanza percorsa (si dovrebbe dire "spazio percorso", ma per semplicità lessicale e per evitare equivoci nei nostri ragionamenti qua useremo il sinonimo "distanza percorsa") diviso il tempo impiegato per percorrerla: D/T. Infatti la mia fidanzata sul treno rispetto a me percorre 0 metri (mi è sempre di fronte che mi bacia, non si sposta di 1 millimetro!) e dunque il risultato della formula sarà sempre 0, visto che una frazione con 0 al numeratore dà sempre risultato 0.
Mi sembra chiaro ormai che la velocità ha senso se riferita a qualcosa. Ebbene: gli esperimenti rigorosamente condotti da fisici molto seri quali Michelson e Morley, così come le equazioni dell'elettromagnetismo di Maxwell, indicavano che la velocità della luce era SEMPRE costante, era SEMPRE di 300.000 Km./sec., a prescindere dallo stato di moto dell'osservatore. A seconda che noi andassimo incontro alla luce o le fuggissimo, o stessimo fermi, avremmo dovuto avere dei valori maggiori, minori o uguali a 300.000 Km./sec.; invece no, ogni esperimento diceva che la velocità era costante: sempre 300.000 Km./sec. In sostanza: se noi ci fossimo fidanzati con la luce, non avremmo mai potuto scambiaci il bacio appassionato sul treno.
Ma allora, ci si chiese: rispetto a cosa la luce ha la sua immutabile velocità? Non rispetto a quella fantomatica sostanza inventata dai fisici per dare un riferimento fisso a tutto e chiamata "etere", della quale non esisteva alcuna prova sperimentale; ma neppure rispetto a qualunque altra sostanza materiale, o corpo, visto che, se queste sostanze o corpi variavano il loro moto, non variava però la velocità della luce nei loro confronti!
Stregoneria? No, ebbe l'intuizione di pensare Einstein. Se la velocità della luce non varia con il variare dello stato (del moto, cioè) dell'osservatore, significa semplicemente che essa deve essere calcolata sulla base di parametri che per ogni singolo osservatore cambiano a seconda del suo stato di moto.
Esemplifichiamo: ricordando che v=d/t, se lo spazio e il tempo sono qualcosa di fisso e immutabile, allora v cambierà sempre al cambiare di d e di t; se io vedo un'auto che percorre una distanza "d" pari a 60 Km in un tempo "t" pari a 1 ora, calcolerò che 60/1 è la velocità dell'auto (60 Km. all'ora), e così via. Se l'auto la vedo percorrere 40 km. in 0,5 ore, il rapporto sarà 40/0,5, ovverosia 80, cioè arguirò che l'auto viaggia a 80 Km. all'ora; e così via ancora... Vedete bene come al variare del numeratore e del denominatore della frazione varia (com'è logico) il risultato.
Ma nel caso in cui io voglia calcolare la velocità della luce, il mio risultato sarà SEMPRE 300.000 Km/sec.; in sostanza, diversamente dai calcoli che posso effettuare per valutare la velocità "v" di ogni altro corpo in movimento, nel caso della luce avrò sempre e comunque dei "vincoli" che mi costringeranno sempre, instancabilmente, fino allo sfinimento, a ottenere solo un risultato: 300.000 Km./sec.
Per quale motivo, che io mi muova o che io sia fermo, avrò sempre lo stesso risultato quando mi occupo di luce? Evidentemente,intuì Einstein, perchè osservatori che si muovono l'uno rispetto all'altro (io che osservo la luce da fermo e tu che la osservi muovendoti) non rilevano valori identici quando misurano distanza percorsa "d" e tempo impiegato per percorrerla "t"! Questa è la conclusione della relatività ristretta di Einstein: la percezione che ha di distanza (o "spazio", adesso possiamo trionfalmente ricominciare a usare questo termine!) e tempo un osservatore in movimento è DIVERSA da quella che ne ha un osservatore fermo!
In sostanza, insegna Einstein, lo spazio e il tempo ASSOLUTI di Newton NON ESISTONO, altrimenti la percezione v della velocità della luce sarebbe diversa per osservatori in moto diverso tra loro. Ciò che esiste, ed è fisso, è lo "SPAZIOTEMPO", l'autentico contenitore in cui tutto l'Universo è racchiuso. E nello "spaziotempo" la luce viaggia sempre a 300.000 km./sec., massima velocità raggiungibile (almeno da una particella massiva).
Quando io, osservatore, mi muovo nello spazio si altera per me il tempo, e questa alterazione "corregge" il rapporto t/d che io posso trarre osservando un raggio luminoso in modo che il suo risultato v sia sempre pari a 300.000 Km./sec.
E che il tempo si alteri (scorrendo più lento) quando un osservatore si muove rispetto a quando è fermo (e dunque il tempo sia relativo, elastico, in grado di "adattarsi" alla nostra frazione applicata alla luce v=d/t in modo che il risultato sia sempre lo stesso, 300.000 Km./sec.) è dimostrato anche sperimentalmente da orologi precisissimi fatti funzionare l'uno in quiete e uno ad alte velocità.
Ecco perchè Einstein voleva chiamare la sua teoria non "della relatività" ma "dell'invarianza" in quanto per lui il concetto cardine era lo SPAZIOTEMPO, invariante supremo in cui tutti siamo immersi e in cui tutto è immerso.
E dalla cui comprensione (molto semplice, peraltro), ci toglieremo qualunque perplessità dovesse averci lasciato questo lungo ragionamento odierno, così lontano per certi versi dal senso comune.
Appuntamento quindi al prossimo incontro, fra una o due settimane.
Franco

[franconeve]

Prima di addentrarci come promesso nel concetto centrale della relatività ristretta, lo Spaziotempo, spieghiamo un paio di cose molto importanti e ad esso propedeutiche, che contribuiranno a toglierci alcuni dubbi del tutto naturali quando ci si occupa di spazio e tempo che si distorcono e di stranezze simili.
Bisogna chiarire come la distorsione della percezione di spazio "d" e di tempo "t" che avviene tra osservatori fermi e osservatori in movimento si verifichi anche quando abbiamo a che fare con velocità basse; solo che il suo valore è talmente infinitesimale da non avere praticamente alcun effetto sul rapporto v=d/t, per cui a velocità "basse" lo spazio e il tempo sembrano due entità "distinte e assolute" e il valore "v" può cambiare di volta in volta al cambiare dei fattori in gioco così come ci insegna la matematica che tutti conosciamo.
E' quando si ha a che fare con velocità molto elevate, vicine a quella della luce, che la distorsione entra in gioco in maniera così importante da "correggere" di volta in volta il rapporto tra i due fattori "d" e "t" in modo che "v" risulti sempre uguale a 300.000 km./sec.!
Per capire meglio, anche con l'ausilio della matematica più elementare, osserviamo e commentiamo queste frazioni (o rapporti) tese a calcolare il valore di "v" (in questi casi, per seguie meglio il procedimento logico, scriveremo le nostre frazioni secondo questo schema, peraltro del tutto equivalente a quello finora usato: d/t=v):
1) 300.000 (km.)/1 (sec.)= 300.000 (km. al secondo).
Qui abbiamo il caso classico di un osservatore che, DA FERMO, vede un raggio luminoso percorrere la distanza (o spazio) "d" pari a 300.000 km. in 1 secondo e arguisce, ovviamente, che la velocità del raggio è di 300.000 km. al secondo. Mi sembra tutto chiaro! E' ciò che avviene ad esempio quando ognuno di noi, beato sul proprio terrazzo, osserva la luce del sole rallegrare il paesaggio: questa luce si muove dal Sole alla Terra alla velocità di 300.000 km./sec.
2) 150.000 (km.)/0,5 (sec.)= 300.000 (km. al secondo).
Qui invece abbiamo un osservatore il quale, correndo ad ALTISSIMA VELOCITA', (non certo umana...) nella stessa direzione di un raggio luminoso, lo vede percorrere, in 1 secondo di tempo "umano", una distanza "d" pari, poniamo, a "soli" 150.000 km.; ciò avviene, secondo la nostra logica, perchè lui sta correndo nel medesimo senso del raggio luminoso; così come succede nel caso di due auto che corono solidali per direzione l'una con l'altra, la prima a 80 km./h e la seconda a 50 km./h: per il guidatore della seconda auto la prima viaggia, rispetto a lui, a soli 30 km./h.
Ma torniamo a noi: ecco, si direbbe, in questo caso la luce è più lenta, viaggia infatti a 150.000 km./sec., e abbiamo fregato in pòineo Einstein! No! Infatti per questo velocissimo osservatore, il tempo scorre più lentamente che per i comuni mortali, a causa della distorsione spazio-temporale indotta dall'altissima velocità; per cui, quel tempo che per l'osservatore dell'esempio 1) (un "comune mortale") era di 1 secondo, per questo osservatore dell'esempio 2) si riduce a 0,5 secondi; e... 150.000/0,50 è uguale, ancora una volta, a 300.000!
Chiariamo: questo, da un punto di vista numerico, è solo un esempio del tutto arbitrario, essendo la matematica della relatività ristretta ben più complicata (e così i valori numerici in gioco). Insomma, l'aneddoto serve solo a esemplificare. Basti solo riflettere sul fatto che per queste velocità entra in campo anche la distorsione delle lunghezze (si parla infatti sempre di distorsione "spazio-temporale") che qui abbiamo per semplicità trascurato ma che è altrettanto importante e spiega, per lo stesso procedimento logico, la costanza (o "invarianza") della velocità della luce anche in caso di un osservatore che si muove in senso inverso, e non solidalmente, a un raggio luminoso.
3) 0 (km.)/0 (sec.)= indeterminato
E' questo il caso limite di un osservatore che viaggia ALLA VELOCITA' DELLA LUCE! Egli vedrebbe il raggio luminoso percorrere 0 km. (se viaggia solidale sia per direzione che per velocità con la luce, per lui la luce è ferma) in 0 secondi (infatti alla sua velocità, che coincide con quella della luce, il tempo è talmente dilatato da non scorrere più); quindi i termini della frazione sono 0/0. Cosa vuole dire? Che finalmente qui abbiamo fregato Einstein, con tutti questi zeri in ballo? Nemmeno per sogno.
La matematica ci insegna che 0/0 dà un valore indeterminato, è un assurdo. Nessun "osservatore" può viaggiare alla velocità della luce (che d'ora in avanti indicheremo con il simbolo canonico adottato dalla comunità scientifica "c"), si tratta quindi di un'esperienza che non può fisicamente realizzarsi, e per tale motivo non è confrontabile con le equazioni di Einstein; e dunque, ancora una volta, le ratifica, proprio perchè "sembra" contraddirle nell'unico caso "non plausibile"! Detto in modo molto semplice: la classica eccezione che conferma la regola!
Ed è anche un'impressionante dimostrazione di come la matematica, anche nei suoi concetti più astrusi (tipo questa stranissima frazione: 0/0=indeterminato) che potremmo battezzare di primo acchito come stramberie partorite da menti genialoidi, in realtà proceda di pari passo col nostro mondo indicandoci cosa può esistere e cosa no!
Alla prossima!
Franco

[franconeve]

Immaginiamo di percorrere con l'auto una distanza pari a 100 Km.; immaginiamo di fare questi 100 Km. tutti in direzione Nord; il nostro sforzo avrà dunque prodotto il risultato di portarci verso Nord di esattamente 100 km.
Ma pensiamo ora di viaggiare i medesimi 100 Km. non proprio in direzione Nord, ma deviando leggermente a Nordest: ebbene, alla fine del nostro sforzo automobilistico, ci saremo senza dubbio portati parecchio a Nord, ma non di 100 Km., bensì di 95, poniamo, o di 90. Perchè? Per il semplice fatto che ci saremo spostati un po' anche verso Est, avendo preso una direzione lievemente deviata verso Nordest. Dunque, dopo i nostri 100 Km., ci saremo spostati in (gran) parte verso Nord e in (piccola) parte verso Est. Dunque, con il medesimo sforzo (100 Km.) avremo effettuato un movimento su 2 dimensioni (Nord ed Est) e non solo su una (Nord); il tutto, ovviamente, a scapito l'una dell'altra. A parità di sforzo (i famosi 100 Km.) avremo rinunciato a qualcosa nel nostro spostamento verso Nord per guadagnare qualcosa nello spostamento verso Est.
Ebbene: questo ragionamento ci fa capire esattamente cos'è lo SPAZIOTEMPO intuito da Albert Einstein, e cardine della sua teoria della relatività ristretta (o speciale).
Einstein afferma (e dimostra sperimentalmente) che quando osservatori si muovono a velocità diverse nello spazio per loro cambia la percezione del tempo, ovvero: il tempo per loro scorre in modo diverso.
Ma esiste anche per noi un semplice esperimento intuitivo capace di farci comprendere questa famosa "dilatazione del tempo"? Certo, è l'esperimento degli orologi. Un orologio è semplicemente un meccanismo che scandisce il tempo. Possiamo decidere noi come farlo funzionare. Supponiamo allora di avere due orologi identici formati semplicemente da due specchi uguali e posti orizzontalmente rispetto al terreno, uno che poggia a terra e uno sito più in alto, mettiamo a 1 metro. Questi specchi riflettono continuamente un raggio luminoso che va, instancabile, dallo specchio superiore a quello inferiore per poi tornare in su e poi ancora in giù, senza mai fermarsi. Siccome la velocità del raggio luminoso è costante, la continua riflessione del raggio rappresenta il trascorrere del tempo. Fino a qua ci siamo: è tutto molto intuitivo; che oscilli una particella di quarzo o che si rifletta un raggio luminoso poco cambia, siamo sempre in presenza di un orologio precisissimo! Ma ipotizziamo che, mentre il primo orologio rimane fermo rispetto a noi, il secondo abbia le ruote e si muova con una certa velocità, continuando ovviamente nel suo funzionamento a luce. Pensateci bene: nell'orologio fermo il raggio luminoso per andare da uno specchio all'altro deve percorrere la distanza minima che separa i due specchi, cioè un metro, perchè si muove in verticale. Ma nell'orologio che si muove il raggio, per andare da uno specchio all'altro, sarà costretto a spostarsi leggermente in diagonale; infatti, muovendosi l'intero sistema (cioè l'orologio a specchi), gli specchi possono essere raggiunti dal raggio con un movimento non più verticale ma trasversale, un po' deviato in avanti, poichè in qualche modo "sfuggono" costantemente l'uno all'altro nella direzione in cui l'orologio si sposta! E così sono costretti a percorrere una distanza leggermente maggiore in quell'operazione, infinitamente ripetuta, della riflessione da uno specchio all'altro; e siccome la velocità del raggio luminoso non cambia, aumentando la distanza che è costretto a percorrere diminuirà la rapidità con cui scandisce il tempo: sarà insomma più lento; per lui il tempo si sarà dilatato. Dunque: un orologio in movimento scandisce il tempo più lentamente di un orologio fermo! Più un sistema va veloce più per questo sistema il tempo rallenta. Ecco che ora capiamo meglio il concetto per il quale, alla velocità della luce (massima velocità immaginabile in natura), in un certo modo il tempo non scorre più!
Del resto un semplice esperimento intuitivo riesce a farci comprendere anche la contrazione delle lunghezze (cioè dello spazio) che si manifesta con la velocità: come? Immaginiamo che due amici (che chiameremo signor "A" e signor "B") siano uno seduto in stazione (signor A) e uno su un treno (signor B) che passa proprio attraverso quella stazione a velocità costante e senza fermarsi. B, che è sul treno, vuole misurare la lunghezza del mezzo e lo fa in modo molto semplice: si affaccia dal finestrino e fa scattare un cronometro quando la testa del treno passa davanti a un punto fisso, ipotizziamo un pilone; poi blocca il cronometro quando la coda del treno passa davanti allo stesso pilone. Conoscendo la velocità del treno e il tempo misurato dal cronometro, con una semplice operazione (v/t) riesce a calcolare la lunghezza del treno. Nulla vieta anche al signor A di effettuare la stessa operazione, munito di un analogo cronometro: ma otterrà lo stesso risultato? No! Otterrà un risultato molto simile, ovviamente, ma non identico, dato che lui rispetto al treno si sta muovendo (mentre il signor B rispetto al treno è fermo, perchè ci viaggia comodamente sopra) e il tempo per chi si muove scorre più lentamente rispetto a quanto accade per chi è fermo. Dunque per i due amici, A e B, uno fermo e l'altro in movimento rispetto al sistema di riferimento "treno", il tempo scorre diversamente, e uno dei dati (il dato "t") dell'operazione v/t che serve a calcolare la lunghezza del treno inevitabilmente cambia, facendo cambiare, com'è naturale, il risultato finale. Insomma: per un osservatore in movimento le lunghezze si contraggono!
Einstein ha quindi intuito che un osservatore fermo nello spazio (un'auto parcheggiata, una persona che dorme, un treno arrivato a destinazione, etc...) in realtà viaggia con tutto il proprio "potenziale di velocità" nel tempo (cosa molto intuitiva: tutti noi veniamo dal passato, siamo nel presente e viaggiamo verso un continuo futuro). Quando invece comincia a muoversi nello spazio (la macchina riparte, la persona si sveglia e va in bagno, il treno si mette in moto per una nuova meta), sfrutta una piccola frazione di questo suo "potenziale di velocità" per spostarsi nello spazio appunto, togliendo questa frazione al suo spostamento nel tempo: esattamente come l'automobilista che, deviando verso Nordest, sfrutta una piccola porzione del suo "potenziale kilometrico" di 100 km. a scapito della direzione Nord per spostarsi un pochino anche in direzione Est.
E siccome il "potenziale di velocità" è la velocità della luce, nulla di più e nulla di meno, se parte di questo potenziale lo usiamo per muoverci nello spazio, automaticamente e inevitabilmente lo sottrarremo al nostro muoverci nel tempo. Insomma: il capitale di velocità che abbiamo a disposizione è sempre uguale, e siccome la coperta non puoi tirarla da una parte senza che si accorci dall'altra, ecco che se acceleriamo nello spazio non possiamo che rallentare nel tempo! Ecco cos'è lo SPAZIOTEMPO! E' un "contenitore", un "ambito", un "qualcosa" in cui tutto esiste e si muove con velocità diverse in due dimensioni: quella spaziale e quella temporale, inscindibili tra loro, facce diverse (per noi) di un'unica "entità"!
Proseguiremo il discorso!
Franco

[franconeve]

Un grande fisico del '900 ha affermato che se una persona è convinta di aver compreso la fisica quantistica (o meccanica quantistica), allora significa che non ha capito proprio nulla! Dunque, in tutta umiltà, non pretenderemo certo noi di essere i primi a sfatare questo mito. Però proveremo quanto meno a entrare nella filosofia di questa nuova fisica "di frontiera" che ha sconvolto la concezione che gli scienziati avevano del mondo (sconvolgendo perfino menti superiori come quella di Einstein...) ma ricevendo, sia ben chiaro, delle impressionanti conferme sperimentali.
Per addentrarci in questa (per forza di cose) superficialissima riflessione sulla meccanica quantistica, vorrei iniziare chiarendo da cosa deriva il termine "quanto". E' una italianizzazione del termine latino "quantum", tant'è che nell'uso del plurale si può usare la forma "quanta" (neutro plurale latino) anzichè "quanti".
Il termine "quanto" sta a indicare l'intuizione secondo la quale la luce, fenomeno tipicamente ondulatorio, si propaga però a "pacchetti" discreti (i fotoni), non dunque completamente "spalmata" come farebbe pensare l'idea di "onda". E lo stesso accade per tutte le particelle atomiche e subatomiche che compongono la materia. Un esperimento che ha avvalorato tale tesi è quello sull'effetto fotoelettrico che è valso il Nobel a Einstein.
Pacchetti che sono onde e onde che sono pacchetti: bel labirinto! E per complicare ancora di più le cose (in apparenza! Nella realtà ci prepareremo la strada per semplificarle...!) facciamo questa riflessione che ora può apparire del tutto avulsa dal nostro ragionamento, ma che più avanti comprenderemo quanto sia invece a esso funzionale: immaginiamoci come il Responsabile di una compagnia di assicurazioni che opera nel 2010, poniamo, a Milano. Dobbiamo valutare a che età muore mediamente nel primo decennio del 21° secolo il maschio milanese per poi calcolare i premi delle polizze-vita da proporre ai milanesi di sesso maschile.
Dopo l'elaborazione di una quantità immensa di dati, riusciamo a capire che il "maschio milanese" nel primo decennio del 2000 muore mediamente (sono solo ipotesi, sia chiaro) a 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore. Riportiamo i risultati statistici del nostro studio su un bellissimo grafico a punti dal quale notiamo prima di tutto che, nei 10 anni di nostro interesse, nessun maschio milanese è morto esattamente a 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore! Però il nostro studio ci dice anche che il "maschio milanese" per eccellenza negli anni 2000 muore proprio a 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore! Cosa significa ciò? Che più ci avviciniamo al valore fatidico di 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore e più è PROBABILE che il "maschio milanese" degli anni 2000 muoia in quei paraggi di età, anche se magari, paradossalmente, nessuno muore esattamente a QUELL'ETA'!
Osservando il nostro grafico notiamo un incredibile ammassamento di punti attorno al valore di 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore, mentre per età più giovani e più vecchie, gradualmente i punti si diradano, fino ad averne molti (ma non moltissimi) intorno agli 82 e ai 73 anni rispettivamente, un po' meno intorno a 85 e 69, meno ancora a 89 e 56, pochi a 92 e 34, pochissimi a 97 e 19, quasi nessun caso a 101 e 6, nulla a 110 e 2; no, a 2 anni c'è purtroppo un caso isolato qui, e anche a 110 c'è un caso isolato lì, entrerà nel Guinnes, forse. Ma ciò a noi non interessa, ciò che ci interessa è che, man mano che ci allontaniamo dall'età di 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore la PROBABILITA' di trovare dei punti (cioè dei maschi morti) diminuisce sempre più, fino a essere nulla, anzi no, QUASI NULLA, a età minime e altissime!
Bene, il nostro lavoro di assicuratori l'abbiamo fatto e sappiamo che dovremo calcolare i premi delle polizze IMMAGINANDO che il maschio milanese nel primo decennio del 2000 muoia a 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore; è il punto in cui la nostra "funzione d'onda" (in effetti, se guardiamo il nostro grafico a punti, ha proprio l'aspetto di una specie d'onda!) ha la maggiore PROBABILITA' di "collassare" tramutandosi in evento! Anche se, magari, lo ripetiamo paradossalmente, nessun uomo milanese nel primo decennio del 2000 è veramente morto a 77 anni, 3 mesi, 24 giorni e 11 ore!
Tiriamo il fiato e metabolizziamo nel migliore dei modi questa riflessione sulle assicurazioni, perchè ci farà capire la filosofia della meccanica quantistica.
Franco (fate qualche commento!!! Mi mancano i vostri interventi, anche se vedo che ci sono tantissimi contatti!!!!!!!!!!!)

[giulys]

Meglio di un giallo, vai avanti che voglio leggere il seguito e scoprire l'assassino che non lascia impronte (usa i quanti)

[lovingsnow]

Stamattina avrei avuto tempo per leggere gli ultimi 3 o 4 interventi (che mi mancano), peccato avevo 38 di febbre. Devo proprio segiure il tuo consiglio, Franco, me li devo stampare. Magari quando li hai finiti li metto insieme si Word e ci faccio un fascicoletto! Se vuoi poi te lo faccio avere!

[franconeve]

(usa i quanti)

(Però è vecchia... )

[franconeve]

Stamattina avrei avuto tempo per leggere gli ultimi 3 o 4 interventi (che mi mancano), peccato avevo 38 di febbre. Devo proprio segiure il tuo consiglio, Franco, me li devo stampare. Magari quando li hai finiti li metto insieme si Word e ci faccio un fascicoletto! Se vuoi poi te lo faccio avere!

Sono contento che piacciano questo contributi. Ringrazio in particolare te, per l'interesse che dimostri.
Io queste mie "esternazioni" le sto già raccogliendo in un fascicoletto (che spero diventi presto un fascicolo e magari, un domani, un fascicolone... ) anche perchè le uso per attività di dibattito e di animazione culturale sul mio posto di lavoro, il Centro Pertini dell'Amministrazione Comunale di Caorle.
Non nego poi che, da scrittore con 2 importanti esperienze editoriali alle spalle, proporrò il fascicolo a qualche editore scientifico (magari per ragazzi) per un'eventuale pubblicazione. E' chiaro che vi farò sapere subito qualora ci fossero delle novità in questo senso!
Franco

[giulys]

(usa i quanti)

(Però è vecchia... )

[lovingsnow]

Stamattina avrei avuto tempo per leggere gli ultimi 3 o 4 interventi (che mi mancano), peccato avevo 38 di febbre. Devo proprio segiure il tuo consiglio, Franco, me li devo stampare. Magari quando li hai finiti li metto insieme si Word e ci faccio un fascicoletto! Se vuoi poi te lo faccio avere!

Sono contento che piacciano questo contributi. Ringrazio in particolare te, per l'interesse che dimostri.
Io queste mie "esternazioni" le sto già raccogliendo in un fascicoletto (che spero diventi presto un fascicolo e magari, un domani, un fascicolone... ) anche perchè le uso per attività di dibattito e di animazione culturale sul mio posto di lavoro, il Centro Pertini dell'Amministrazione Comunale di Caorle.
Non nego poi che, da scrittore con 2 importanti esperienze editoriali alle spalle, proporrò il fascicolo a qualche editore scientifico (magari per ragazzi) per un'eventuale pubblicazione. E' chiaro che vi farò sapere subito qualora ci fossero delle novità in questo senso!
Franco

Allora poi magari me li fai avere tu per email! Finora cosa c'hai messo entro?
Bada bene che li voglio leggere prima dell'editore!!

[franconeve]

Stamattina avrei avuto tempo per leggere gli ultimi 3 o 4 interventi (che mi mancano), peccato avevo 38 di febbre. Devo proprio segiure il tuo consiglio, Franco, me li devo stampare. Magari quando li hai finiti li metto insieme si Word e ci faccio un fascicoletto! Se vuoi poi te lo faccio avere!

Sono contento che piacciano questo contributi. Ringrazio in particolare te, per l'interesse che dimostri.
Io queste mie "esternazioni" le sto già raccogliendo in un fascicoletto (che spero diventi presto un fascicolo e magari, un domani, un fascicolone... ) anche perchè le uso per attività di dibattito e di animazione culturale sul mio posto di lavoro, il Centro Pertini dell'Amministrazione Comunale di Caorle.
Non nego poi che, da scrittore con 2 importanti esperienze editoriali alle spalle, proporrò il fascicolo a qualche editore scientifico (magari per ragazzi) per un'eventuale pubblicazione. E' chiaro che vi farò sapere subito qualora ci fossero delle novità in questo senso!
Franco

Allora poi magari me li fai avere tu per email! Finora cosa c'hai messo entro?
Bada bene che li voglio leggere prima dell'editore!!

Editore moooooolto ipotetico, per ora; non riesco a trovarne nepure uno che mi pubblichi il mio nuovo romanzo...
Comunque, a parte le battute, il mio indirizzo mail è questo: tempofranco@inwind.it così se vuoi inviarmi il tuo, anche sulla posta privata, magari ci scambiamo materiale e idee.
Franco

[franconeve]

Per quale motivo, al fine di entrare nell'ottica della meccanica quantistica, ci siamo trasformati per alcuni minuti in assicuratori? Per prendere confidenza con il concetto di PROBABILITA'.
Tutta la meccanica quantistica si basa sul concetto di probabilità. I più minuscoli componenti della materia sembrano costituire non delle "realtà esistenti" ma delle "probabilità" che al loro massimo livello vengono a "collassare" nell'esistenza; e sembrano anche comportarsi in modo solidale a tutto ciò.
Sono discorsi molto lontani dal nostro abituale senso comune, ma la fisica quantistica li ha dimostrati sperimentalmente superando ogni esame, anche quello più arduo e spettacolare, quello posto dalla teoria della relatività, come vedremo in seguito.
La probabilità, dunque: essa ci indica una strada per comprendere l'essere, una strada molto diversa da quella percorsa dai diversi filoni di pensiero (scientifico, filosofico, religioso) occidentale. L'essere non è qualcosa di "certo, sicuro e immutabile"; l'essere è qualcosa che si muove in un limbo e si disvela all'osservatore nel momento in cui viene osservato; e si disvela ora qui ora lì, con maggiore probabilità laddove sembra a noi (e ai nostri strumenti di osservazione, ad esempio) esistere davvero, ma senza che ciò escluda il fatto che il suo "campo d'esistenza" è comunque ben più ampio di come ci appare quando appunto lo osserviamo.
Prendiamo una particella (in questa fase del nostro ragionamento non ha importanza se essa sia un fotone o un elettrone, etc...); il nostro comune modo di pensare ci induce a ritenere che una particella, per quanto piccola, sia lì; o qui; o più in là; o qua sotto; o lì in fondo. In fin dei conti se una mela è composta da un insieme di particelle, e la mela sta nella fruttiera, sembra ovvio che le particelle che compongono la mela siano tutte nella fruttiera. Questo è un ragionamento che va benissimo (e chi potrebbe negarlo?) per le grandi dimensioni (ricordate la media calcolata sulla TOTALITA' dei maschi milanesi deceduti nel primo decennio degli anni 2000? Ecco che possiamo iniziare a sfruttare delle interessanti analogie...); nella macrorealtà il nostro modo di pensare è assolutamente funzionale ai nostri scopi che sono comprendere ciò che ci sta intorno, usarlo, viverlo, etc...; ma questo non significa che sia il SOLO modo interpretativo possibile, nè soprattutto che sia CORRETTO a dispetto degli altri! D'altra parte anche la meccanica newtoniana va benissimo per determinati aspetti della realtà, ci consente di progredire nelle scienze, di muoverci nello spazio, di misurare il nostro tempo; ma quando ci si confronta (e la moderna tecnologia lo fa in continuazione...!) con velocità prossime a quella della luce la meccanica newtoniana non serve più, e la stessa realtà che essa prima interpretava così bene deve essere invece interpretata dalla fisica einsteiniana, altrimenti fallisce, cessa di essere valida, dà origine a equazioni matematiche assurde.
Ma torniamo a noi: Werner Heisenberg è stato uno scienziato vissuto sotto il nazismo, regime con il quale non si è compromesso, ma da cui non ha neppure mai preso le distanze in modo netto a differenza di altri suoi colleghi contemporanei quali Einstein e Bohr; ha sviluppato una particolare simpatia verso certe forme filosofiche spiritualistiche che lo ha portato a criticare il positivismo materialista (basti leggere con attenzione la sua splendida opera "Fisica e filosofia", 2008, Milano) distinguendosi in maniera piuttosto netta dalla mentalità dominante all'interno della comunità scientifica del '900. Ciò non toglie che sia stato una delle menti più straordinarie della fisica contemporanea.
Heisenberg, insignito del Premio Nobel, può essere considerato uno dei padri della meccanica quantistica non fosse altro che per l'enunciazione di un principio fondamentale, chiamato appunto in suo onore "Principio di indeterminazione di Heisenbeg". In sè questo principio non dice nulla di particolarmente difficile da capire. Ma sconvolgenti sono le sue applicazioni e le sue conseguenze, sia teoriche che sperimentali. Esso può essere così enunciato:
"Non è possibile conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella".
Nelle poche parole che descrivono il principio d'indeterminazione è contenuta tutta la fisica quantistica.
Pensiamoci bene: posizione e velocità di una particella sono le sue due caratteristiche essenziali (abbiamo visto come a livello particellare non esista la "qualità" così come la intendiamo noi, tant'è che le "qualità chimiche" di un elemento non sono date da particelle DIVERSE tra loro ma dal NUMERO di particelle assolutamente eguali, i protoni, presenti nel nucleo atomico); ebbene, Heisenberg ha dimostrato che la nostra possibilità di conoscere una particella è sempre, inevitabilmente "castrata". Se di una particella riesci a conoscere la velocità, ecco che ti sfugge la sua posizione; se invece ne conosci la posizione, non puoi sapere la sua velocità. In ogni caso è sempre e comunque una conoscenza dimezzata. E ciò non dipende dal fatto che i nostri strumenti siano poco sofisticati: dipende proprio dalle caratteristiche intrinseche delle particella stessa. Comunque, anche con il mezzo d'indagne più sofisticato, quando vai a osservare una particella entri in contatto con essa, interferisci, in qualche modo la scuoti dal suo torpore, la obblighi a uscire da un limbo probabilistico e a "precipitare" o "collassare" in quella "manifestazione d'esistenza" che essa ti mostra. Ma interagendo con essa, la influenzi, inevitabilmente, la porti a "realizzarsi" laddove è più probabile che in quell'istante si "realizzi" (ricordate la maggiore probabilità di avere maschi milanesi morti laddove si addensavano maggiormente i punti del grafico?). E se fissi col tuo sforzo conoscitivo una sua caratteristica, ecco che ti sfugge inevitabilmente l'altra. E viceversa.
Una particella non è come un oggetto macroscopico del quale puoi conoscere le diverse caratteristiche una dopo l'altra, a puntate, per così dire. Di un pezzo di cioccolata puoi conoscere prima il colore, osservandolo, poi il grado di dolcezza, assaggiandolo. E sai che quelle due caratteristiche (a meno che non intervenga un fattore esterno, come una colata di latte che lo schiarisce o di zucchero che lo dolcifica) rimangono tali nel tempo. Una particella no. Essa ora ha una posizione, poi ne ha un'altra, poi un'altra ancora. Io posso conoscere solo la posizione ISTANTANEA della particella, ma in tal caso mi sfugge la sua velocità. E se ne calcolo la velocità (v=d/t) mi sfuggirà inevitabilmente la sua posizione.
Ecco: la meccanica quantistica ci dice che la realtà è un realizzarsi di PROBABILITA', i suoi fondamenti (le particelle) hanno un campo d'esistenza ampio e vanno poi a collassare laddove è maggiormente probabile che si trovino. Il che non esclude, insegna la quantistica con un famoso aneddoto, che un elettrone facente parte di una roccia sulla Terra non abbia una certa PROBABILITA' di manifestarsi come esistente anche sulla Galassia di Andromeda, ma tale PROBABILITA' è talmente bassa che ciò PROBABILMENTE non avverrà mai, almeno per miliardi e miliardi di anni. E ciò fa in modo che per miliardi e miliardi di anni tale elettrone continui a concorrere alla formazione coerente e compatta della nostra famosa roccia sulla Terra.
L'indeterminazione regna sovrana nei più intimi meandri della realtà particellare (così come il SINGOLO maschio milanese, infima particella all'interno della completa platea dei milanesi maschi, può morire indifferentemente a 0, 100, 110, 120, o forse anche più anni). Ma essa, nella nostra macrorealtà di tutti i giorni, "collassa" nella rassicurante, compatta, conoscibile esistenza delle cose che ci stanno intorno (così come la realtà MEDIA del maschio milanese ci dice che esso muore a circa 77 anni, dandoci una fotografia più che soddisfacente della situazione affinchè noi possiamo proporre le nostre polizze)!
Ciò che va bene per interpretare la macrorealtà non è adatto a capire ciò da cui questa macrorealtà è formata, ossia la realtà delle particelle. Ecco il ruolo della fisica quantistica.
Franco

[franconeve]

La realtà particellare come collasso di funzioni probabilistiche: questa è la sfida di fronte alla quale ci pone la meccanica quantistica, questa è la visione (rivoluzionaria e stupefacente, a suo modo) cui ci costringe a piegarci il Principio di indeterminazione di Heisenberg.
L'intera conoscenza scientifica viene stravolta dalla meccanica quantistica, a cominciare dalle implicazioni filosofiche stesse del sapere scientifico.
Ma "probabilità" e "indeterminazione" sono anche in grado di svelarci un orizzonte epistemologico altrimenti del tutto sconosciuto ma, quel che più conta, del tutto inconoscibile.
Se a livello particellare l'imprevedibilità regna incontrastata, se nel micro-mondo scompare dalla scena la "necessità", sappiamo invece che nella macro-realtà questo "caos" quantistico viene a perdere progressivamente d'importanza. Lo abbiamo già visto a proposito del nostro parallelo con le assicurazioni, laddove per calcolare il valore di una polizza assume rilievo il solo dato dell'età media del "maschio milanese tipo" a scapito della miriade di dati riguardanti i singoli, particolari maschi milanesi considerati individualmente.
Per le "macroscienze" dunque va benissimo la meccanica newtoniana, e questo è il motivo per il quale una scienza come la meteorologia, che in fin dei conti ha a che fare con atomi e molecole, riesce comunque a sfornarci delle previsioni spesso più che accettabili. Ma riflettiamo un momento: se la visione epistemologica newtoniana fosse l'unica valida e sovrana, a TUTTI i livelli della nostra realtà, non dovrebbe esserci alcun limite alla conoscenza scientifica. Io in teoria, come sostenevano le tesi illuministico-positiviste fino ai tempi di Einstein, se potessi conoscere ogni caratteristica di ogni particella che compone l'universo in questo momento, dovrei essere in grado di prevederne l'evoluzione precisa da qui all'eternità.
Ma è così? No!
Ma almeno potrebbe essere così, se io per ipotesi fantasiosa disponessi di strumenti d'indagine scientifica perfetti e onnisapienti? Ancora no!
Per quale motivo? Perchè il difetto della conoscenza non sta nello strumento d'indagine, sta nell'intima indeterminazione della realtà. Esattamente come ci ha insegnato Heisenberg.
Anche lo strumento più sofisticato, ampio e potente, non sarebbe mai in grado di cogliere una realtà così "precisa" da donarci una conoscenza assoluta. Perchè la realtà "non è precisa". E quindi la nostra bella, amata, affascinante meteorologia quando si accontenta di prevedere il tempo "con un certo successo" e "per un certo periodo" può fregarsene altamente del nostro amico Heisenberg (e della meccanica quantistica); ma se cerca di assurgere a vette di esattezza assoluta e di spaziare col proprio sguardo oltre ogni limite cronologico, ecco che viene castrata, inevitabilmente, dall'indeterminazione che rende impossibile, a un certo punto, ogni asserzione; ogni certezza; ogni previsione. Proprio come accade per il nostro amico assicuratore: se egli si accontenta di stipulare polizze convenienti IL PIÙ DELLE VOLTE raggiunge il successo basandosi sull’età media del maschio milanese; ma se volesse invece stipulare una polizza valida per OGNI milanese e che gli garantisca SEMPRE il successo (cioè il guadagno sulla base della durata della vita del cliente) sarebbe nell’impossibilità di farlo perchè non sarebbe MAI in grado di prevedere la data di decesso di OGNI singolo maschio milanese suo potenziale cliente.
Nessuna scienza è più nobile di quella che conosce i propri limiti. E non perchè siano limiti suoi; perchè sono "limiti" innati in ciò che essa indaga.
Franco

[franconeve]

Ragazzi: penso che inserirò ancora qualche contributo per chiudere il discorso sulla quantistica e poi basta, pur continuando per conto mio a raccogliere pensieri e riflessioni sull'argomento; ciò per un motivo molto semplice: non vedo più interventi di altri amici, e a me non sembra corretto che io occupi una stanza del Forum che si chiama "Discussioni scientifiche" con dei monologhi; appunto, si chiama: "Discussioni", non "Monologhi".
Scrivere qui ha un senso se ci si confronta, se ci si contraddice, se ci si insegnano cose a vicenda. Che io parli e poi mi senta bravo o meno bravo perchè vedo che ci sono stati molti contatti non ha molto senso, a parte un peccato di narcisismo da parte mia...
Dunque io da qui presto segnalerò quale sarà il mio ultimo contributo, e contestualmente fornirò il mio indirizzo elettronico a chi vorrà richiedermi l'invio degli articoletti tramite mail privata, come già alcuni amici stanno facendo.
Franco

[lovingsnow]

Sono argomenti complessi, e già le persone che frequentano questa stanza sono poche e da quelle che lo fanno ci devi togliere chi ha poco tempo, cioè quasi tutte: compreso me, che starei tutto il giorno qui se potessi, ma non intervengo spesso ed è già tanto che riesco a leggere i tuoi post Per ribattere comunque bisognerebbe andare a cercare il pelo nell'uovo, perchè son fatti bene. Vabbè tanto i suggerimenti te li do per email, anche se sei tu che hai da "suggerire" tanto a me!