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 Riflessioni sulle Scienze - Commenti sugli articoli della omonima rubrica presente su WWW.RIFLESSIONI.IT - Indice articoli rubrica
Vecchio 15-06-2009, 15.26.55   #41
cf73
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Riferimento: il gatto quantistico è paradossale, ma anche no

Ciao a tutti,

sono novello come potete vedere.

mi piace molto la vostra discussione sulle possibili interpretazioni del gatto e dell'epr.

Da poco, mi sto affacciando alla teoria quantistica dei campi.

Se ho ben capito l'interpretazione di Copenaghen ha fatto molti danni nelle menti di quelli che si sono fermati alla prima quantizzazione.
Mentre per chi si è spinto oltre, nella QFT appunto, i problemi sembrano quasi risolti.
Mi riferisco a tutti i problemi di localizzazione che spariscono una volta considerato come elemento fondamentale "il campo" e non "la particella".

Voi come la pensate?

Ciao
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Vecchio 16-06-2009, 12.34.26   #42
nexus6
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Riferimento: il gatto quantistico è paradossale, ma anche no

Citazione:
Originalmente inviato da cf73
Ciao a tutti,

sono novello come potete vedere.

mi piace molto la vostra discussione sulle possibili interpretazioni del gatto e dell'epr.

Da poco, mi sto affacciando alla teoria quantistica dei campi.

Se ho ben capito l'interpretazione di Copenaghen ha fatto molti danni nelle menti di quelli che si sono fermati alla prima quantizzazione.
Mentre per chi si è spinto oltre, nella QFT appunto, i problemi sembrano quasi risolti.
Mi riferisco a tutti i problemi di localizzazione che spariscono una volta considerato come elemento fondamentale "il campo" e non "la particella".

Voi come la pensate?

Ciao
Effettivamente la QFT risolve molti problemi tecnici della meccanica quantistica ordinaria (→ eq. di Schrodinger) dovuti al fatto che quest'ultima non è compatibile con la relatività -ristretta- ovvero, nel gergo delle particelle, non compatibile con alte energie (con le quali accadono cose “strane”); non so quanto tu ti sia affacciato, ma la procedura della seconda quantizzazione consiste essenzialmente nel trattare come operatori su spazi opportuni le funzioni d'onda, quando prima erano le osservabili a venir trattate in questa maniera. Un campo in QFT è rappresentato matematicamente come un campo di operatori che in ogni punto dello spaziotempo creano o distruggono particelle di quel dato campo (elettroni, quarks, etc...); le particelle sono considerate “stati”, “eccitazioni” dei campi relativi ed è proprio in questo senso che molti, in QFT, le considerano avere uno status minore rispetto ai campi. Ad esempio, la propagazione di una particella da un certo punto dello spazio x al tempo t_x ad un altro punto y al tempo t_y è vista come la creazione di una particella (di quel campo) nel punto dello spaziotempo (x, t_x) e la successiva distruzione nel punto (y, t_y); il calcolo della probabilità che questo processo avvenga si effettua sommando su -tutte- le possibili storie spaziotemporali (traiettorie) della particella da (x, t_x) a (y, t_y), ognuna con una certa ampiezza di probabilità. Sarebbe un po' come dire che per calcolare la probabilità che una particella a Roma a t1 sia trovata a Milano a t2 devo considerare tutte le -infinite- traiettorie tra Roma e Milano a tutti gli -infiniti- tempi, ognuna con una certa probabilità di avvenire. Non so se in due parole si riesce a comprendere la stranezza (e l'assurdità) di questa procedura matematica inventata da Feynman (e che richiede notevoli risorse di calcolo), ma essa porta alle conferme sperimentali più precise che finora la Fisica abbia prodotto... e, per la maggior parte dei fisici, secondo l'immagine attuale che hanno della Fisica, è questo quello che conta di più.

Questa visione spiega anche perché le particelle di uno stesso tipo sono indistinguibili: sono nient'altro che manifestazioni di una stessa entità distribuita sullo spaziotempo ovvero il campo a cui appartengono. Inoltre la QFT è alla base del modello standard (delle particelle) ovvero attualmente è la teoria che meglio spiega tre delle quattro forze fondamentali (→QED, →QCD, sintesi elettrodebole) ed è in attesa del necessario (alla teoria) bosone di Higgs, il quale sarebbe un'altra grande conferma delle idee applicate in fisica fondamentale. Per la gravità abbiamo (finora) la relatività generale che, come si sa, non è compatibile con la meccanica quantistica relativistica (QFT).

Per quanto riguarda, invece, i problemi di interpretazione, questi non vengono considerati “risolti” dalla QFT (tant'è che se ne discute ancora nonostante la QFT abbia 30 anni), in quanto molti elementi fondamentali della meccanica quantistica ordinaria (quelli che creano i “problemi”), come la linearità, rimangono inalterati in teoria dei campi; essa è uno sviluppo della MQ non relativistica, non un'altra teoria (che di certo, visto aggiunge altre complesse stranezze!, non si utilizza quando non necessario). Ciò che muta, come affermi, è la cosiddetta ontologia fondamentale, cioè gli enti che si considerano alla base della teoria, ma non l'apparato matematico per rappresentarli (che, applicato alla fisica, è quello che dà i problemi di interpretazione). Questo è quello che si pensa per lo più.

Ti consiglio, ma probabilmente è proprio con quello che ti stai documentando, il libro "QED" di Richard Feynman, ed. Adelphi.

Ciao.

p.s. Vocabolario minimo del modello standard: i metodi della QFT (teoria quantistica dei campi o meccanica quantistica relativistica) applicati alla interazione elettromagnetica danno luogo alla "QED" (elettrodinamica quantistica) ed applicati all'interazione nucleare forte alla "QCD" (cromodinamica quantistica); l'interazione nucleare debole è descritta dalla teoria "elettrodebole" che la vede come unificata all'interazione elettromagnetica.

Ultima modifica di nexus6 : 16-06-2009 alle ore 17.53.17.
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Vecchio 17-06-2009, 12.24.43   #43
cf73
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Riferimento: il gatto quantistico è paradossale, ma anche no

Ciao e grazie per la risposta,

avrei alcune osservazioni da fare e vorrei sapere cosa ne pensi/ate.

1) perchè cavolo non insegnano la QFT a tutti i fisici e non solo a chi si occupa di fisica teorica ?

Io sono "cresciuto" considerando le particelle come entità fondamentali, oggetti reali, completamente estraniabili dal resto del mondo, che godono di vita propria, ho sempre cercato quindi di conciliare il realismo galileiano con la meccanica quantistica (l'origine di tutti i paradossi della MQ).

Invece, da quanto ho capito, l'oggetto fisico REALE (nel senso galileiano !) è il "campo quantistico".

Questa, a mio avviso, è una rivoluzione scientifica di portata enorme, che però (grazie all'interpretazione di copenaghen) è stata potentemente alienata dal bagaglio culturale dell'uomo del Novecento consegnandola ad una casta di esperti.

2) la MQ non è da buttare: è solo un caso particolare (laddove i campi siano altamente diluiti) della QFT, per cui, come dici, la si usa comunque.

3) QED
E' vero che ha ottenuto i successi più incredibili di questi ultimi decenni nella fisica subnucleare.
Tuttavia, questi studi si sono concentrati quasi esclusivamente sullo sviluppo di uno schema di approssimazione, la teoria perturbativa, che prende le mosse dai "campi liberi" e li perturba con termini di interazione "molto deboli", in modo che la struttura fondamentale dei campi liberi venga modificata in modo poco significativo.

I successi della QED perturbativa per la fisica subnucleare possono comprendersi osservando che:

a) l'interazione tra il campo di Dirac dell'elettrone e il campo em è quantitativamente descritta dalla cost di struttura fine, molto piccola.

b) i sistemi osservati sono altamente diluiti: la densità di un fascio di elettroni in un acceleratore è circa 10^12 mentre nella materia condensata è 10^23.

Pertanto, il vuoto del campo em attorno a questi sistemi è ben descritto dall'incoerente campo libero.

La mia domanda è: perchè si continua ad utilizzare questo schema per trattare anche la QED nella materia condensata (io mi occupo di superconduttività) ?

(Io in realtà ho già trovato chi ha affrontato questo problema ma ne parlerei in un secondo momento, visto che la sua teoria, nonostante sia uno che ha lavorato tanto per il modello standard, non è ben vista dai "perturbativisti")

4) QCD
bella ma: come spiega il confinamento dei quark (energia infinita per isolarli) se vale la libertà asintotica (quark e gluoni sono in debole interazione analizzabili perturbativamente) ?
Siamo sicuri che il vuoto QCD non sia un altro?


ciao
cf73 is offline  
Vecchio 18-06-2009, 20.25.12   #44
nexus6
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Riferimento: il gatto quantistico è paradossale, ma anche no

Meno male, a quanto scrivi non ti serve il libro di Feynman... dunque posso parlare “liberamente”...
Citazione:
Originalmente inviato da cf73
Ciao e grazie per la risposta,

avrei alcune osservazioni da fare e vorrei sapere cosa ne pensi/ate.
Domande interessanti che però, penso, rischiano di andare veramente tanto in là rispetto al gatto paradossale così come era cresciuto in questa discussione... Ti spiego, visto sei nuovo: in questa parte del forum non puoi proporre argomenti a tua scelta, ma ti puoi agganciare agli articoli scritti sul sito (guarda la prima pagina di questa discussione, ad esempio); una volta esisteva la sezione Scienze (guarda giù in basso nella pagina principale), ma, si sa, in tempi di crisi si stringe tutti un po' la cinghia.. scherzo..

Suggerimento: non ti risulterà difficile proporre domande come queste nella sezione "libera" Filosofia (-> https://www.riflessioni.it/forum/filosofia/ ), giù in basso... anzi puoi farlo, visto di filosofia e fisica stiamo parlando (ed in quella sezione non si parla quasi d'altro e solitamente, osservo, un po' a sproposito).

Citazione:
1) perchè cavolo non insegnano la QFT a tutti i fisici e non solo a chi si occupa di fisica teorica ?

Io sono "cresciuto" considerando le particelle come entità fondamentali, oggetti reali, completamente estraniabili dal resto del mondo, che godono di vita propria, ho sempre cercato quindi di conciliare il realismo galileiano con la meccanica quantistica (l'origine di tutti i paradossi della MQ).

Invece, da quanto ho capito, l'oggetto fisico REALE (nel senso galileiano !) è il "campo quantistico".

Questa, a mio avviso, è una rivoluzione scientifica di portata enorme, che però (grazie all'interpretazione di copenaghen) è stata potentemente alienata dal bagaglio culturale dell'uomo del Novecento consegnandola ad una casta di esperti.
La QFT non la insegnano a tutti i fisici per questo motivo: poiché obiettivamente non serve a tutti e sarebbe piuttosto sadico insegnarla ad una persona che non la utilizzerà mai, vista la complessità dell'argomento; questo è il motivo canonico, tecnico, diciamo. Poi sono d'accordo con te, stiamo parlando di una delle teorie di punta della fisica e pure un fisico che lavora in un altro campo dovrebbe averne un'infarinatura. Ma che dire, allora, della relatività generale? Anche questa viene insegnata, quando va bene, solo ai fisici teorici (e agli astrofisici) e nella società non ha trovato spazio, se non a costo di -profondi- fraintendimenti (del tipo: come dice Einstein "tutto è relativo"). Comunque chi studia per il dottorato solitamente uno di questi esami teorici ce lo infila sempre, soprattutto di QFT, viste ormai le importanti applicazioni, come dici, anche in fisica della materia o in cosmologia.

Anch'io sono cresciuto a “pane e particelle”...! E a dir la verità, nel mio proprio intimo, non so ancora cosa siano... (né il pane, né le particelle... anche se le mangio entrambi)...

E' (complessa) questione filosofica, oltre che fisica, interrogarsi sulla realtà dei campi piuttosto che delle particelle; ciò che penso è questo: il fatto che si dia, in questo ambito, “maggior importanza” ai campi non vuol dire che le particelle abbiano smesso di essere enti reali, visto che in fondo in un acceleratore le entità “visibili”, anche se certi potrebbero storcere il naso, sono le particelle; il fatto, poi, che teoricamente queste siano "stati eccitati/fluttuazioni" dei campi relativi potrebbe vedersi solo come una questione di formalismo. La questione è controversa e ricca di sfumature: un certo fisico la potrà etichettare solo come “nomenclatura” e darà uguale importanza a campi e particelle, altri propenderanno per i campi, altri ancora se ne fregano (a quanto mi è dato di vedere sono la maggioranza); alla radice di queste differenti “visioni” sta, secondo me, la filosofia che si è scelto, consapevolmente o no, di abbracciare (strumentalismo, convenzionalismo, vari realismi, etc...). Probabilmente, comunque, la maggior parte dei teorici propende per i campi, mentre gli sperimentali per le particelle, dunque non so se in questo caso l'interpretazione di Copenaghen abbia fatto danni. Li ha fatti nel diffondere il neopositivismo di inizio novecento, ovvero una stupida e miope diffidenza nei confronti della filosofia e tra l'altro tale interpretazione è nient'altro che filosofia. Da questo punto di vista, però, penso tu abbia ragione: la stessa tua domanda, come penso saprai (o avrai notato), negli "ambienti" viene percepita per lo più come una questione collaterale, da corridoio in pausa caffè.

Citazione:
2) la MQ non è da buttare: è solo un caso particolare (laddove i campi siano altamente diluiti) della QFT, per cui, come dici, la si usa comunque.
Sì, non buttiamola per carità: è assurdo che funzioni, però funziona... penso tu conosca l'effetto Aharanov-Bohm... un qualcosa di spettacolare, per non parlare delle "coppie di Cooper"; come faremmo a spiegare i superconduttori, se non con idee prettamente quantistiche? Quella non relativistica (la “MQ” di cui parli) si utilizza nel limite in cui abbiamo a che fare con basse energie (“grandi” distanze, anche se stiamo sempre parlando di distanze microscopiche!). Così come le leggi di Newton, l'eq di Schrodinger non è relativisticamente invariante. La QFT nasce inizialmente ad opera di Dirac ed altri come fusione tra MQ (non relativistica) e relatività ristretta. Visto ti occupi di materia, dunque non ho bisogno di fare divulgazione, facciamo questo esempio: coefficiente di assorbimento dei fotoni da parte di un materiale, mettiamo un metallo; che avviene? Che a basse energie prevarrà l'effetto fotoelettrico, più su quello Compton e, da una certa soglia in poi (dell'ordine del MeV), crescerà il contributo della produzione di coppie... fenomeno che non può essere correttamente spiegato se non nell'ambito della meccanica quantistica relativistica.

Citazione:
I successi della QED perturbativa per la fisica subnucleare possono comprendersi osservando che...
Sì, l'approccio perturbativo è risultato finora vincente essenzialmente perché... la natura ha permesso di applicarlo con grande successo ed è questo il motivo per cui, con fiducia, lo si applica anche in fisica della materia o cosmologia, per la verità "forzando" un po' le cose visto, come dici, abbiamo a che fare con "materia" decisamente più densa! Pensa comunque, oltre alla superconduttività, superfluidità e affini, alla teoria dell'inflazione spiegata con un meccanismo di rottura di simmetria. Alla fin fine il fisico, al contrario del matematico che deve badare in ogni istante alla coerenza formale, può permettersi di osare, di essere "poco responsabile" per quanto riguarda i suoi approcci: sarà poi l'esperimento a valutare se si è spinto troppo in là con la fantasia. Alcuni, hai ragione, non sono concordi nell'accordare tutta questa fiducia a questo metodo; non mi occupo di queste cose, ma penso che da un lato, visti gli enormi successi, qualcosa di fondamentale dobbiamo aver centrato, dall'altro che la nostra indagine non debba fossilizzarsi in un singolo approccio, anche se si è rivelato vincente (esistono modi di fare calcoli non perturbativi, tipo quello che consiste nell'approssimare il campo sentito da una particella come un "campo medio"); inoltre è risaputo che ad alte energie (cortissime distanze) la QED non può essere trattata perturbativamente poiché la costante d'accoppiamento elettromagnetica cresce a scale di energia elevate. Dunque si sa (lo aveva notato il buon Landau) che la QED è una teoria cosiddetta “efficace” e oltre certe scale di energia, o in maniera equivalente sotto certe distanze (scala di Planck), devono sopravvenire fenomeni nuovi. La situazione è simile alla teoria di Fermi per l'interazione debole che egli trattava con un singolo vertice d'interazione (non si conoscevano i mediatori deboli) o anche alla situazione di inizio novecento con la catastrofe ultravioletta: lì Planck “curò” la divergenza ultravioletta nel modo che sappiamo (quantizzando!), qui la cura (a quella che è ugualmente una divergenza ultravioletta) non è stata trovata... grande unificazione, supersimmetria, altro...? Si confida che LHC ci stupisca!

Comunque proprio la QCD non soffre di infiniti ad alte energie (divergenze ultraviolette), visto la costante di accoppiamento forte diminuisce ad alte energie (permettendone il trattamento perturbativo), dunque c'è maggiore speranza sia una "duratura" (o ingenuamente: "la vera") teoria di campo dell'interazione forte. Variazione della costante di accoppiamento che si interpreta derivare dalla polarizzazione del vuoto. La libertà asintotica, ovvero il fatto che ad alte scale di energia (o bassissime distanze=dentro i nucleoni) i quarks tendono ad essere liberi, “spiega”/interpreta proprio il fenomeno -sperimentale- del confinamento del colore o dei quarks, poiché avviene una situazione “inversa” alla QED: lì se allontani due elettroni, ad esempio, la forza diminuisce, mentre nel caso dei quarks la situazione viene interpretata all'opposto, cioè all'aumentare della distanza il campo "forte" aumenta: essenzialmente perché i gluoni portano colore (la "carica forte"), mentre i fotoni sono elettricamente scarichi. Si dice che in QED si ha un effetto di schermatura da parte del vuoto, mentre in QCD di anti-schermatura. Perciò i quarks vengono considerati "asintoticamente liberi" nei protoni e nelle altre particelle composte da essi, anche se sono confinati a stare dentro di loro ("fortemente"): si parla a volte, un po' pittorescamente, di prigione del colore... in quanto “all'esterno” vediamo solo “bianco”, cioè nessun colore “sfuso”! Forse volevi dirmi che questa è una spiegazione solo fenomenologica e non discendente da principi primi, come di solito in Fisica: ebbene sì, attualmente è così. O forse volevi dirmi un qualcosa che non ho capito... spero comunque di aver risposto anche all'ultima domanda.

Ultima modifica di nexus6 : 19-06-2009 alle ore 00.59.04.
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Vecchio 18-06-2009, 20.27.08   #45
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I fisici della materia è buono che si "scontrino" con i particellari/teorici poiché sanno bene che l'estremo riduzionismo dei secondi, per quanto si sia rivelato potentissimo, non sempre appare "buono" ed efficace quando parliamo di materia condensata dove, come sappiamo, si instaurano incredibili fenomeni "cooperativi", globali ed i sistemi sono fortemente interagenti e correlati. Osservo che molti fisici delle interazioni fondamentali, invece, tendono a vedere tutta la materia come fosse quella che studiano nei loro acceleratori! E' la tensione all'Uno... non c'è che dire...

Ora ti faccio io una domanda: ti sei mai interrogato su cosa voglia dire studiare o anche solo ipotizzare la realtà a 10^-30m o 13,7 miliardi di anni fa? In quale senso noi, qui ed ora, possiamo affermare di avere “spiegato” cosa sia avvenuto miliardi di anni fa o nel veramente piccolissimo, miliardi di miliardi di miliardi di volte al di sotto delle dimensioni di un protone?

(Prova a porre questa domanda nella sezione Filosofia e vedi che succede...)

Ti dirò un mio pensiero controcorrente: in tutta questa faccenda lo sai chi ci vorrebbe? Qualche buon filosofo della scienza, epistemologo o fisico che ne faccia le veci (e non consideri la filosofia un'attività secondaria, un passatempo da fine carriera o pausa caffè). E perché? Perché sono convinto che filosofia si faccia sempre, e se non si conosce l'analisi concettuale di ciò che si sta affermando, si finisce inevitabilmente per fare della cattiva filosofia, come un occhio smaliziato può facilmente osservare pure nei confronti di grandi fisici. E cattiva filosofia può voler dire ostacolo alla pratica scientifica. Vedi, la tua domanda sulla “realtà” delle particelle è un'ottima domanda profondamente filosofica e quasi mai i fisici la considerano più che un divertissement. Un fisico quando fa il suo lavoro, e la lascia fuori dal laboratorio, ha in realtà già consapevolmente o no risposto ad essa.

Accidenti, mi sono dilungato veramente troppo (e poi me la prendo se qualcuno non legge ), anche contando che non credo la maggior parte dei forumisti (di questo forum) siano in grado di comprendere quello che stiamo dicendo; nulla di male, naturalmente, ma visto che sei nuovo ti dico pure che questo non è forum di categoria (fisica), cioè non si può discutere un po' più in profondità di queste cose, rimanendo nell'ambito della fisica e non andando nell'improvvisazione più totale. Ma probabilmente te ne sei già accorto.

In conclusione, possiamo oggettivamente dire che la teoria quantistica dei campi abbia unificato le particelle (la materia) ed i campi (le interazioni) in una unica e potente visione trattandoli entrambi come... campi quantistici. Tendo a pensare, poi, che il considerare “ontologicamente” superiori i campi rispetto alle particelle è dovuto ad un atto intenzionale i cui motivi sono extra-scientifici e letteralmente meta-fisici. Ho ricevuto anch'io tanti shocks, come quello di cui stai parlando e che inevitabilmente mi permette di sentirti “vicino”; mi sono creato, lavorandoci tutt'ora, delle spiegazioni e degli schemi per comprenderli, per utilizzare quella energia... poiché le onde d'urto, come sappiamo, portano tanta energia...



Ciao.

Ultima modifica di nexus6 : 19-06-2009 alle ore 00.41.47.
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Vecchio 19-06-2009, 15.48.34   #46
Il_Dubbio
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Riferimento: il gatto quantistico è paradossale, ma anche no

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Originalmente inviato da cf73

Da poco, mi sto affacciando alla teoria quantistica dei campi.

Se ho ben capito l'interpretazione di Copenaghen ha fatto molti danni nelle menti di quelli che si sono fermati alla prima quantizzazione.
Mentre per chi si è spinto oltre, nella QFT appunto, i problemi sembrano quasi risolti.
Mi riferisco a tutti i problemi di localizzazione che spariscono una volta considerato come elemento fondamentale "il campo" e non "la particella".

Voi come la pensate?

Ciao

Ciao, beato te che ti sei affacciato alla teoria quantistica dei campi, io non ho neanche il balcone

Io vorrei fare un punto, non so se sarà chiaro ma sicuramente non completo, di quello che ci può dire la teoria classica su campi e particelle.
Prendo quanto segue dalla Kattiva divulgazione (perchè Kattiva con la K? Per distinguerla dalla Cattiva divulgazione... si questo è un enigma che propongo! Uno dei tanti...) perchè chi è a digiuno completo dei problemi riguardanti la fisica e abbia quella giusta curiosità (come lo è per il sottoscritto) che serve per tentare di affacciarsi a questi problemi, abbia qualche delucidazione in più, anche storica, anche se purtroppo solo in parte comprensibili a tutti senza alcuna conoscenza

Devo partire da lontano:
Le equazioni di Maxwell sono un sistema di equazioni completo. Essi forniscono una "descrizione" (notare il termine che per me ha un significato preciso) del modo come si propagano campi elettrici e magnetici se ci viene data la distribuzione di cariche e correnti elettriche. Queste ci sono date "fisicamente" (anche questo termine è preciso) sotto forma di particelle cariche (es. elettroni e protoni) e le correnti traggono origine dai moti di tali particelle. Se sappiamo dove sono queste particelle e come si muovono le equazioni di Maxwell ci dicono come si comporterà un "campo" elettromagnetico.
Ciò che tali eq. non ci dicono è come tali particelle si comporteranno (non è strano, è molto comune in fisica ).
Solo nel 1895 l'olandese Lorentz sviluppò le equazioni del moto (che vengono chiamate equazioni del moto di Lorentz). Queste ci dicono come la velocità di una particella carica cambi continuamente. Unendo le due eq. (L. e M.) si ottengono regole per l'evoluzione nel tempo sia delle particelle cariche sia del campo elettromagnetico.
Non tutto è però assolutamente perfetto in questo sistema. Esse forniscono risultati eccellenti se i campi sono uniformi sino alla scala di grandezza dei diametri delle particelle stesse e se i moti delle particelle non sono troppo violenti (questo punto forse andrebbe piu sviluppato).
Sorvolo tutte le problematiche, ma le domande sorgono (e stiamo considerando una particella carica) spontanee. Le equazioni di L. ci dicono (lo dicono ai fisici per lo meno) di esaminare il campo elettromagnetico nel "punto" preciso in cui è situata la particella carica. Ma dove dev'essere localizzato quel punto se la particella ha una grandezza finita? Dobbiamo considerare il centro o fare la media del campo (per la forza)? Ci deve essere un campo elettromagnetico dovuto alla particella stessa che deve essere sommato al "campo di fondo" in cui la particella si trova immersa! Insomma il compito sarebbe piu semplice se la particella fosse puntiforme, ma questo susciterebbe un altro problema, poichè il campo elettrico della particella diventerebbe infinito in prossimità della sua superficie.(tutta questa carne andrebbe cotta meglio, ma, come ho detto la divulgazione si affida alla conoscenza base del singolo individuo... )

Per dare senso alla legge di forza di Lorentz occorre trovare un modo per sottrarre il campo infinito della particella stessa in modo da lasciare un campo di fondo finito a cui la particella possa rispondere senza ambiguità. Questo problema fu risolto da Dirac (1938). Egli trovò però che perchè il comportamento di particelle e campi possa essere determinato dai loro dati iniziali occorre conoscere non solo posizione e velocità iniziali ma anche accelerazione iniziale, e per la maggior parte dei valori di questa accelerazione iniziale la particella si comporta in modo folle (soluzioni di fuga) sino a raggiungere una velocità che si approssima, rapidamente, a quella della luce, le quali non corrispondono a nulla di ciò che accade realmente in natura. Si deve perciò trovare un modo per escludere tali soluzioni scegliendole nel modo giusto, cosa che si può sempre fare se uno è preveggente ( ).
E queste sono le equazioni classiche fondamentali.
La risposta abituale è che nei problemi citati ci si ritrova nell'ambito dell'elettrodinamica quantistica e non ci si può attendere risposte ragionevoli usando un procedimento rigorosamente classico.

Ora riassiumiamo secondo una situazione classica

1)innanzitutto abbiamo uno spazio-tempo che svolge un ruolo primario come una scena in cui avvengono le attività fisiche
2) gli oggetti fisici sono quelle che svolgono l'attività, sotto la costrizione di rigide leggi matematiche

Gli oggetti fisici sono di due tipi: particelle e campi.

Delle particelle si conosce ben poco della loro natura, i campi invece sono specificati in modo preciso dalle eq. di Maxwell (campo elettromagnetico) e dalle eq. di Einstein (campo gravitazionale).
Le particelle devono essere considerate puntiformi (per semplicità); quando invece si tratta di considerare gli effetti delle particelle sui campi devono essere intese estese nello spazio (ma come è stato detto prima, in quest'ultimo caso si incrociano gli infiniti).
Lo spazio tempo invece ha una struttura variabile come se fosse una scena che partecipa all'azione.

Questo è piu o meno ciò che la fisica classica ha insegnato, ma non abbiamo ancora capito cos'è la materia. La fisica elementare dice che è la "massa" di un oggetto, che misura quanta materia esso contiene, eppure per la formula di E=mc ²
l'energia e massa sono intercambiabili, quindi la massa si conserva ma essendo composta da energia non sarà piu chiaramente la misura della sostanza reale. L'energia dopo tutto dipende dalla velocità con cui tale sostanza si sta muovendo, e la massa, come l'energia, dipende dal moto dell'osservatore (lasciamo perdere va...che i quadrivettori non sono il mio forte ).
Pensiamo un attimo al campo elettromagnetico di Maxwell, esso trasporta energia quindi deve avere anche una massa, il campo di M. è anche quindi materia. Ugualmente (con le dovute distinzioni) anche il campo gravitazionale è massa.

Arriviamo al dunque: un elettrone, in accordo con le eq.di Maxwell, quando orbita attorno ad un atomo emette onde elettromagnetiche di intensità rapidamente crescente all'infinito (cosa che non osserviamo). La teoria classica non spiega cosa succede in realtà.
La instabilità della coesistenza di campi e particelle è noto come radiazione del corpo nero. Tutta l'energia sarebbe stata assorbita dal campo senza limite (all'infinito: catastrofe dell'ultravioletto), mentre in realtà la natura si comporta con maggiore prudenza.
Cosa vogliono suggerire queste evidenze? Che tutto sia un campo e le particelle siano piccoli giunture di dimensione finita di qualche tipo di campo? La cosa straordinaria è che tutte le particelle della stessa specie ci appaiono identiche.
Se le particelle sono campi bisogna trovare un modo per consentire ai campi di assumere caratteri discreti.
E qui giunge Planck...E=hv dove h è una costante v la frequenza.
Le oscillazioni dei campi elettromagnetici si presentano solo in <<quanti>> in cui l'energia E ha un rapporto ben definito con la frequenza v e dove appunto h è la costante di Planck.
Fu Einstein a dire che dopotutto la luce dov'essere composta da particelle (e parliamo sempre di campo elettromagnetico) mentre De Broglie si spinse ancora piu in là: le stesse particelle di "materia" si comportano come onde. Anche la stessa frequenza ondulatoria v, per qualsiasi particella di massa m, soddisfa la relazione di Planck hv= E=mc²
.
Così, qualsiasi cosa oscilli con una frequenza v, può presentarsi in unità discrete di massa. In altre parole la natura costruisce un mondo in cui particelle e oscillazioni di campo sono la stessa cosa, o forse il mondo è formato (quello che noi chiamiamo realtà) da qualche ingrediente piu sottile e le parole "particelle" e "onda" non riescono del tutto a "descriverlo".
Ancora una volta è tutta una questione di "descrizioni", e non so quanto un "filosofo" puro possa dirci qualcosa di piu.



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Il_Dubbio is offline  
Vecchio 12-06-2010, 19.48.14   #47
ulysse
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Originalmente inviato da nexus6
I fisici della materia è buono che si "scontrino" con i particellari/teorici .............................. .........
.......In quale senso noi, qui ed ora, possiamo affermare di avere “spiegato” cosa sia avvenuto miliardi di anni fa o nel veramente piccolissimo, miliardi di miliardi di miliardi di volte al di sotto delle dimensioni di un protone?

(Prova a porre questa domanda nella sezione Filosofia e vedi che succede...)

Ti dirò un mio pensiero controcorrente: in tutta questa faccenda lo sai chi ci vorrebbe? Qualche buon filosofo della scienza, epistemologo o fisico che ne faccia le veci (e non consideri la filosofia un'attività secondaria, un passatempo da fine carriera o pausa caffè). E perché? Perché sono convinto che filosofia si faccia sempre, e se non si conosce l'analisi concettuale di ciò che si sta affermando, si finisce inevitabilmente per fare della cattiva filosofia, come un occhio smaliziato può facilmente osservare pure nei confronti di grandi fisici. E cattiva filosofia può voler dire ostacolo alla pratica scientifica. Vedi, la tua domanda sulla “realtà” delle particelle è un'ottima domanda profondamente filosofica e quasi mai i fisici la considerano più che un divertissement. Un fisico quando fa il suo lavoro, e la lascia fuori dal laboratorio, ha in realtà già consapevolmente o no risposto ad essa.

Accidenti, mi sono dilungato veramente troppo (e poi me la prendo se qualcuno non legge ),.......................... .....

amico nexus.....
giuro che ho letto tutta quet'ultima pagina, dalla introduzione di Cf73....cercando anche di capirci qualcosa....incoscientemente.. .dato che ben poco è arrivato alla coscienza.
Dato che perseguo una cultura scientifica, ma non così avanzata, evidentemente, la prima domanda che mi faccio è: ma...mi devo preoccupare?
Imfatti niente o quasi niente sembra essere conforme a ciò che io definirei "la scienza classica" che credevo..almeno fino a mezz'ora fà, ancora di una certa validità nel supportare le mia visione dell'universo.

Un'altro interrogativo che mi sollevi, ma questo di assai minor gavità, è perchè chiami la filosofia a supporto di teorie che mi paiono eminentemente fisiche ed egregiamente supportate dalla matematica..(strumentalismo?.. .convenzonalismo?)...
Quanto ai sistemi logici....(analisi concettule).... non sembra che chi conduce questi studi e ricerche ne sia sprovvisto...in sostanza la "logica", nelle sue varie concezioni, non mi pare una parte così fondamentale da coinvolgere altre specializzazioni....per quanto sia vero che il sapere (lo studio/ricerca) dovrebbere essere olistici...ed è certo un guaio che chi sà di scienza non sappia di filosofia e viceversa....cosa,del resto, vera per quasi tutte le branche del sapere..anche molto vicine fra loro.

Non pongo certo questa domanda perchè abbia in disprezzo il persesguimento della filosofia, solo che attribuisco alla filosofia un campo d'indagine meno concreto o piu' rivolto alla astrazione: sistemi logici, etici, sociali,....valutazioni sullo stato culturale ecc....

In sostanza, invece, se puoi misurare,sperimentare calcolare, prevedere, esplicare leggi circa la materia, l'energia, i campi, ecc....sia pure solo stocasticamente...allora fai scienza...magari anche solo tecnologia...il chè non esclude nel ricercatore/filosofo una visione globale del come vadano le cose anche oltre la specifica ricerca e quale valore possano avere in riferimento alla dimensione, alla tempistica o alla particolare cultura.

O forse bisognerebbe meglio definire i significati... con relativi campi d'indagine, riferimenti e metodologie, ecc..in modo da non avere sovrapposizioni e pretese di prevalenze come, in effetti, mi pare, tutt'oggi accada.
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Vecchio 16-06-2010, 21.16.34   #48
nexus6
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Originalmente inviato da ulysse
amico nexus.....
giuro che ho letto tutta quet'ultima pagina, dalla introduzione di Cf73....cercando anche di capirci qualcosa....incoscientemente.. .dato che ben poco è arrivato alla coscienza.
Dato che perseguo una cultura scientifica, ma non così avanzata, evidentemente, la prima domanda che mi faccio è: ma...mi devo preoccupare?
Ciao... perché ti devi preoccupare? Le cose che ho scritto, ormai un po' di tempo fa, erano dirette solo a cf73, che mi pareva fosse addentro... per il resto, visto il modo non divulgativo con cui ho scritto, andrebbero saltate a piè pari da chiunque non abbia qualche anno di Fisica alle spalle. Dunque non mi sembra il caso tu ti preoccupi; certo, se mi specificassi meglio il motivo della presunta preoccupazione, magari possiamo porvi rimedio...

Per venire alla risposta, credo, ed in questo sono supportato da qualche generazione di illustri fisici (Hertz, Poincaré, Einstein, Bohr, etc...) e filosofi (Popper, etc etc.....), che l'analisi filosofica sia fondamentale per la scienza e per chiunque la faccia, poiché si fa sempre filosofia anche se si crede di non farla.

In che senso la scienza “spiega”?
In che senso si riferisce alla realtà?
In quale senso esistono gli enti di una teoria?
Cosa è una teoria scientifica? Qual è la sua ontologia?
Si può considerare vera, verosimile, probabile o solo uno strumento di calcolo...?
In quale senso una ne “ingloba” un'altra?
Quali sono i criteri per preferire una teoria ad un'altra? Quali i criteri per demarcare una ipotesi scientifica, da una che non lo è?

Ed inoltre tutti gli interrogativi che riguardano discipline singole: la meccanica quantistica è forzatamente indeterministica?
Cosa vuol dire “misurare” in mq? Il gatto è vivo, morto... o cosa?
Cosa accade alla QFT se non viene rilevato il bosone di Higgs?
Cosa significa il principio di indeterminazione di Heisenberg e la mq nella sua interezza?
… e decine di altri interrogativi...

Le risposte a questi interrogativi, quale più quale meno, portano ad orientare fondi, carriere, dibattiti (anche aspri), interi programmi di ricerca e, non ultimi, i sacri libri di testo... dunque tutto ciò che è scienza nel suo divenire storico. Qui si parlava del gatto di Schrodinger e della sua presunta assurdità, la quale scompare ad un'analisi propriamente filosofica circa l'interpretazione del formalismo matematico della meccanica quantistica. Assurdità che invece sussiste, se ci si ostina ad abbracciare dogmaticamente l'interpretazione di Copenaghen.

Vedi, il dibattito filosofico sui fondamenti della mq che si è svolto nel novecento tra Bohr ed Einstein, ha portato a chiarire alcuni punti cardine di questa teoria e ciò ha dato e darà i suoi frutti a livello scientifico e tecnologico negli anni e nei secoli a venire. Ma questo è solo uno dei possibili esempi. Personalmente intendo l'analisi filosofica in modo molto più attivo e decisivo di quanto mi sembra faccia tu. Basta leggere, per fare un altro veloce esempio, un qualsiasi paper importante di gravità quantistica per vedere come l'analisi concettuale sul significato dei termini utilizzati sia una parte fondamentale del lavoro dei fisici in questione. Soprattutto per quanto riguarda teorie di punta non ancora corroborate dagli esperimenti, le dispute “squisitamente” filosofiche, fatte anche con le armi della retorica, sono all'ordine del giorno per muovere e convincere l'opinione della comunità sulla bontà di una certa ipotesi, di una data interpretazione o per difendere un'idea dagli attacchi di qualche esperimento fallito.

D'altronde, come diceva Einstein, le idee della scienza sono libere creazioni del pensiero umano... sarà importante, o no, l'analisi di quello che pensiamo per orientare meglio la nostra attività teorica e pratica...?

Non so tu, io penso di sì...

Ciao...
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Vecchio 18-06-2010, 10.59.53   #49
albert
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Qui si parlava del gatto di Schrodinger e della sua presunta assurdità, la quale scompare ad un'analisi propriamente filosofica circa l'interpretazione del formalismo matematico della meccanica quantistica. Assurdità che invece sussiste, se ci si ostina ad abbracciare dogmaticamente l'interpretazione di Copenaghen.

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Questa impossibilità di principio, in base a cui sarebbe possibile risolvere il paradosso del gatto, è di fatto un’assunzione fideistica e metafisica ovvero arbitraria, nell’ambito scientifico, poiché non è confutabile in sé dagli esperimenti e questo è banale: è logicamente impossibile sperimentare un qualcosa che, per principio, non si può sperimentare.

Ciao,
visto che la discussione ha ripreso vita, prendendo spunto dal tuo ultimo intervento sono andato a rileggermi quelli più vecchi. Secondo me l’interpretazione di Copenhagen può essere vista, come si può fare con lo scetticismo, come la constatazione che certe cose non è possibile saperle con certezza. Non un assunzione arbitraria, ma la confutazione di una idea che, sebbene connaturata in noi, è invece davvero arbitraria, fideistica, metafisica: l’idea che in linea di principio si possa sapere tutto. Idea che, per carità, sembrava estremamente ragionevole e confermata da scienza e tecnica fino a che non ci si è imbattuti in fenomeni che solo la meccanica quantistica descrive correttamente.

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Vecchio 19-06-2010, 15.21.09   #50
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Ciao,
visto che la discussione ha ripreso vita, prendendo spunto dal tuo ultimo intervento sono andato a rileggermi quelli più vecchi. Secondo me l’interpretazione di Copenhagen può essere vista, come si può fare con lo scetticismo, come la constatazione che certe cose non è possibile saperle con certezza. Non un assunzione arbitraria, ma la confutazione di una idea che, sebbene connaturata in noi, è invece davvero arbitraria, fideistica, metafisica: l’idea che in linea di principio si possa sapere tutto. Idea che, per carità, sembrava estremamente ragionevole e confermata da scienza e tecnica fino a che non ci si è imbattuti in fenomeni che solo la meccanica quantistica descrive correttamente.

Con questa prima parte del pensiero di Bohr si può essere d'accordo senza problemi; in effetti è opinione comune il fatto che sia stato lui principalmente ad aver messo in luce l'inscindibile e peculiare rapporto tra l'apparato di misura e l'oggetto della “misura” presente in meccanica quantistica: sembra impossibile una separazione netta tra queste due entità. Il punto è che si è spinto oltre quanto hai scritto, affermando che è esclusa per principio (quale?) un'analisi più dettagliata dei fenomeni atomici; questa è un'affermazione che si può tranquillamente evitare di abbracciare, come altre di Bohr, tipo quella sulla complementarietà, che d'altronde nell'ultima parte della sua vita ha modificato e sminuito rendendosi conto quanto arbitraria fosse.
Nonostante ciò, è il pensiero del Bohr che amava i paradossi (un po' onda, un po' particella, un po' vivo, un po' morto), quello che è entrato a far parte del bagaglio comune e con esso, dunque, tutti gli strani problemi che ne derivano.
Che la meccanica quantistica, nell'interprezione di Copenhagen, non ci fornisca alcuna rappresentazione precisa degli oggetti di cui parla, ciò non vuol certo dire che sia impossibile per principio averne un'immagine un po' “più precisa”, magari chiarendo i termini che utilizziamo, in primis quello di “misura (quantistica)”. Mica si tratta di “voler sapere tutto”, ma solo di avere un'immagine più coerente e meno fuorviante ed inconsistente del “poco” che riusciamo a sapere.

Ciao...
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