Dialogo sui limiti di un universo finito
19/10/2007 - 15:48
La fisica classica, quella di Newton, si basa su tre ipotesi che si sono rivelate errate nel tempo; esse sono:
L’ipotesi che esista di un sistema di riferimento spazio temporale assoluto, quello delle stelle fisse.
Il fatto che le forze si trasmettano istantaneamente a distanza.
Il fatto che la massa inerziale e la massa gravitazionale siano cose diverse e per puro caso siano numericamente identiche.
Sarà poi la teoria della relatività e la meccanica quantistica a negare la veridicità di tali ipotesi ed a dare altre spiegazioni.
Nell’ambito del macroscopico quotidiano, del non estremamente piccolo o del non estremamente veloce, la fisica di Newton rimane tuttora valida e permette il calcolo di moti complicati come quello della sonda cassini, che dopo essersi fiondata due volte su venere ed una sulla terra, va a giocare flipper con le lune di saturno.
I limiti di un universo finito o, per chi ci crede, i limiti della conoscenza che dio a posto all’uomo sono costituiti da tre parametri che sono: c, T0, h; rispettivamente:
c: velocità della luce pari a 300.000 km/sec, limite oltre al quale nessuna particella può andare.
T0: temperatura minima assoluta sotto la quale non si può scendere perché a quella temperatura secondo la teoria cinetica tutto è fermo, pari a -273 C°.
h: costante di Planck pari a 6,626x10-34 Jxs che indica il limite di precisione massima con cui si può determinare lo stato fisico di una particella.
Mentre i primi due parametri sono rospi che bene o male abbiamo digerito il terzo è veramente astruso; che vuol dire?
Secondo la fisica di newton noi possiamo determinare con assoluta precisione la posizione e la velocità di un corpo; supponendo ovviamente di avere strumenti di misura ideali capaci di farlo; e ciò è assolutamente vero nel macroscopico quotidiano; ma quando ci interessiamo di particelle estremamente veloci o estremamente piccole questo non è più vero, perché anche uno strumento ideale altera lo stato della particella di cui vogliamo conoscere i parametri; per esempio se per la misura usiamo luce i fotoni che colpiscono un elettrone ne alterano lo stato; dobbiamo rassegnarci ad una indeterminazione espressa dalla equazione Δt ΔE ≈ h che ci dice il prodotto dei valori assoluti delle grandezze fisiche tempo ed energia non può essere determinato con una precisione superiore ad h; al di sotto di questo valore non abbiamo più un parametro certo ma una probabilità statistica; è il principio di indeterminazione di Heisenberg che apre la via alla meccanica quantistica.
Quanto sopra esposto ha implicazioni notevoli; riassumiamole:
un universo finito (lo facciamo tondo?)
l’equivalenza tra massa ed energia (quindi anche la luce è soggetta alla forza di gravità)
l’equivalenza tra i modelli fisico matematici ondulatori e corpuscolari (quindi anche la terra emette onde gravitazionali)
E tante altre cose ancora; a me però piace di più la fisica classica.
In questo scritto ci sono cose corrette e cose non corrette, tutto viene
mischiato e ne risulta necessariamente un pasticcio. Chi e' che ha
scritto? mi pare che sia un dilettante che ha preso un po' di qua e un
po' di la'.
Esempio: non e' vero che per Newton lo spazio era assoluto; il tempo lo
era e lo spazio no, era relativo all'osservatore. E, cosa MOLTO
IMPORTANTE, Newton non e' MAI partito da ipotesi, ma da dati
sperimentali e da osservazioni astronomiche, cioe' da FATTI ! Partendo
da questi ha cercato le leggi generali che governano la natura, e... LE
TROVO' !!!!!
Altro esempio: Newton ricavo' la legge di gravitazione universale
partendo dalle tre leggi della dinamica (che avevo trovato lui !!!!) e
in queste compare la massa inerziale e solo quella; per N. c'era una
sola massa, quella inerziale. Detto incidentalmente, personalmente,
ritengo che Newton sia stato uno dei piu' grandi geni che l'umanita'
abbia mai avuto. Alcuni suoi scritti, non sono solo geniali per le
intuizioni scientifiche, ma sono di una poesia incredibile.
Altro esempio: parlare di veridicita' , di ipotesi vere o false, e'
senza senso; ogni affermazione sulla natura e' (deve) essere basata su
osservazioni sperimentali e su misurazioni, quindi si da' un quadro che,
ENTRO LE APPROSSIMAZIONI FATTE E ENTRO LE INCERTEZZE SPERIMENTALI, e' valido!!!
Per questo la descrizione newtoniana continua a dare risultati
corretti (corretti entro una parte su ......). In generale si puo'
parlare di VALIDITA' di una teoria, che puo' essere AMPLIATA in domini
fisici piu' ampi e sostituita da un'altra teoria che pero' LA COMPRENDE
! cioe' se si applica la nuova teoria (cioe' ad esempio la meccanica
relativistica alla sonda Cassini) nell'ambito in cui la "vecchia"
funzionava, la nuova da' lo stesso risultato della vecchia! E questo
perche' il "fatto" che descriviamo e' sempre quello (il moto di un
pianeta, di un satellite e' quello che e', a prescindere dalla teoria
con cui lo voglio descrivere).
Altro esempio: la costanza della velocita' della luce, lo zero assoluto
(guarda che ci sono anche temperature negative !!!) e l'esistenza della
costante di Plank, non hanno quasi nulla a che fare con il fatto che
l'universo sia finito o infinito, cosa che ancora non sappiamo, anche se
tutte le indicazioni che le osservazioni ci danno portano a pensare che
sia piu' probabilmente finito (dico osservazioni perche' l'Astronomia e'
una scienza osservativa e non sperimentale, galileanamente parlando).
Altro esempio: la meccanica quantistica e' un poco piu' complicata di
come viene descritto!!!! ci sono anche oggi una quantita' di dibattiti
sul fatto che bisogna ancora capire se le indeterminazioni quantistiche
siano un fatto di NOSTRA ignoranza (cioe' sul fatto che ANCORA non
abbiamo scoperto alcune cose) oppure se e' il nostro universo che
strutturalmente, di principio, e' indeterminato (cioe' oltre un livello
di conoscenza non si puo' proprio andare, se non probabilisticamente).
Mi fermo qui.
Spero di non essere stato troppo critico e/o troppo astruso.
riguardo al primo capoverso, il più criticato, cito la mia fonte; purtroppo non ce l'ho on-line, devo copiare:
I principi fondamentali di Newton erano tanto soddisfacenti dal punto di vista della logica che furono necessari i fatti sperimentali per dare l’impulso a nuovi slanci. Prima di trattare questo argomento, devo sottolineare che Newton stesso conosceva i lati deboli della sua costruzione meglio degli scienziati che lo hanno seguito. Questa circostanza mi ha sempre riempito di ammirazione e di venerazione, ed è proprio per questo che vorrei dilungarmi un po’ sulla questione.
1. benché siano conosciuti gli sforzi di Newton per presentare il suo sistema come necessariamente condizionato dall’esperienza e per introdurvi il minor numero possibile di concetti che non potessero riferirsi ai dati diretti dell’esperienza, tuttavia egli ha formulato il principio di spazio e tempo. Gliene s’è fatto spesso , di questi tempi un rimprovero. Ma proprio su questo punto Newton è particolarmente conseguente con se stesso. Egli aveva riconosciuto che le grandezze geometriche osservabili (distanze di punti materiali tra di loro) e la loro corsa nel tempo non caratterizzavano completamente i movimenti dal punto di vista fisico. Egli dimostra questa deduzione con la celebre esperienza del secchio. Esiste di conseguenza, al di fuori delle masse e delle loro distanze variabili nel tempo, ancora qualche cosa che è determinato per gli avvenimenti: questo “qualche cosa” egli lo concepisce in rapporto allo “spazio assoluto”. Riconosce anche, se le sue leggi del movimento hanno un senso, che lo spazio deve avere una specie di realtà fisica, una realtà della stessa natura dei punti materiali e delle loro distanze. Questa precisa conoscenza dimostra ugualmente la saggezza di Newton e l’esistenza di un lato debole della sua teoria; perché l’impostazione logica di essa sarebbe certo più soddisfacente senza questo concetto vago: in questo caso non si troverebbero nella legge che elementi il cui rapporto con le percezioni è del tutto evidente.
2. l’introduzione di forze dirette, che agiscono istantaneamente a distanza, per rappresentare gli effetti della gravitazione, non corrisponde al carattere della maggioranza dei fenomeni che ci sono noti attraverso l’esperienza di ogni giorno. A questa obiezione Newton risponde precisando che la sua legge dell’azione reciproca non vuol essere una spiegazione definitiva, ma una regola indotta dalla esperienza.
3. la teoria di newton non ha dato alcuna spiegazione del fatto estremamente notevole che peso e inerzia di un corpo sono determinati dalla stessa grandezza (massa). La singolarità di questo fatto non è per nulla sfuggita a Newton.
Nessuno di questi tre punti costituisce una obiezione logica contro la sua teoria: sono in certa misura, desideri non soddisfatti dello spirito scientifico in lotta per penetrare totalmente e con un concetto unitario i fatti della natura.
Albert Eisntein
discutere con Einstein e' difficile per almeno due motivi. Quindi non lo
faro'.
Anche e soprattutto perche' sui fatti tutti noi fisici siamo sempre
d'accordo e non possiamo non esserlo. Sulle interpretazioni e sulle
estrapolazioni logiche si puo' discutere. In questo caso, pero', non mi
pare ci siano interpretazioni da fare.
In particolare, devo dire che non posso non essere d'accordo con quanto
e' scritto nella citazione, che nella sua conclusione dice:
"Nessuno di questi tre punti costituisce una obiezione logica contro la
sua teoria: sono in certa misura, desideri non soddisfatti dello spirito
scientifico in lotta per penetrare totalmente e con un concetto unitario
i fatti della natura. "
Entrando in dettaglio, le affermazioni di Einstein non hanno alcuna
connessione con le affermazioni del tuo corrispondente sulla presunta
non veridicita' della fisica di Newton e sulle ipotesi che sarebbero
"errate".
Vediamo i tre punti.
Per quanto riguarda la massa inerziale e la massa gravitazionale, e'
verissimo che Newton trovava molto strano che inerzia (credo pero' che
non si debba parlare senza definire! e credo che la maggioranza delle
persone non sappia che cosa sia la massa inerziale: quindi qui dico
brevemente che si puo' definire come la resistenza [inerzia] che un
corpo oppone a cambiare la propria velocita') e attrazione terrestre
[peso] siano dovuti alla stessa grandezza, ma, MA il motivo del suo
stupore era che la stessa grandezza fosse sia la "sorgente" di una forza
(interazione), quella di attrazione fra corpi, sia la resistenza che i
corpi oppongono alle forze! E questo rimane vero anche oggi! La
relativita' generale, partendo da questa osservazione (e da altre),
porta a un quadro dell'universo spazio-temporale completamente nuovo ed
estremamente difficile da spiegare semplicemente.
Ma, a parte le complicazioni, Newton non aveva sbagliato nulla! aveva
colto la singolarita' della cosa!
Lo spazio: il fatto che Newton pensasse che tutto sarebbe stato piu'
"logico" ipotizzando uno spazio assoluto e' pure vero, ma questo non
significa che lo spazio sia indipendente dall'osservatore. Quelle che si
chiamano le trasformazioni galileane (che ovviamente Newton inglobo'
nelle sue leggi, meglio, le sue leggi contengono l'evidenza delle
trasformazioni di Galileo) mostrano quantitativamente come gli spazi
cambiano cambiando sistema di riferimento, mentre si assume che il tempo
sia sempre lo stesso in qualunque sistema di riferimento.
Eistein ha generalizzato queste trasformazioni, introducendo il fatto
che anche il tempo cambia cambiando sistema di riferimento. Anche oggi
ci sono sostenitori dell'esistenza di un sistema di riferimento
assoluto, e sperimentalmente c'e' chi afferma che lo abbiamo gia'
individuato: tanto per confondere le idee a tutti, diro' che si
tratterebbe di quel sistema in cui la radiazione di fondo dell'universo
e' oggi di 3 gradi Kelvin.
Quindi, per Newton lo spazio dipendeva dall'osservatore e il tempo no.
L'esistenza di un sistema privilegiato (assoluto) avrebbe semplificato
le cose, cioe', in primis, i concetti filosofici e la visione globale
dell'universo che lui conosceva.
L'azione a distanza (istantanea) delle forze? Beh, Newton altro non
poteva supporre!!!!: nessun esperimento fatto, concepibile o
immaginabile nel suo tempo poteva evidenziare un ritardo nelle azioni
delle forze, se avesse fatto ipotesi diverse avrebbe fatto della
fantascienza!!!! Ma, da genio quale era, disse che erano i risultati
degli esperimenti e delle osservazioni che affermavano questa
istantaneita', entro le incertezze degli esperimenti e delle
osservazioni stesse!!!!!
Per finire condivido l'ammirazione e la venerazione (in senso
scientifico-professionale) di Einstein per Newton!
E Einstein viene per secondo! Poi gli altri.
Per quanto riguarda l'Universo, penso di averti gia' inondato di cenni,
e sul concetto di finito ha scritto anche una poesia !!! (anni fa').




