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Titolo: Campi e onde elettromagnetiche e gravitazionali

 
Buongiorno, mi scuso per l'eventuale imprecisione delle idee o del linguaggio. Sentitevi liberi di correggere tutto quello che ritenete opportuno nelle mie domande.
 
 
La domanda più lunga riguarda l'evoluzione dell'idea fisica di campo. Forse è una domanda che interessa poco chi studia fisica a livello approfondito come fanno molti di voi in questo gruppo, ma per me sarebbe molto utile chiarire sia gli aspetti fisici che quelli storico-filosofici e credo di avere più probabilità di trovare risposta in questo gruppo che in uno di storia o filosofia.
 
 
 
 
1 (versione sintetica) - perché c'è voluto così tanto tempo e soprattutto la relatività generale per concepire l'idea del campo gravitazionale come perturbazione dello spazio che si propaga come un'onda, quando nell'elettromagnetismo il percorso è stato (almeno apparentemente) più veloce? 
 
 
2 - le onde gravitazionali si propagano alla velocità della luce? se sì, come spieghiamo questa cosa, dato che quella gravitazionale è un'interazione "a parte" nella descrizione fisica, tanto da non essere ancora descritta quantisticamente?
 
 
 
Versione lunga della prima domanda
 
 
 
 
 
 
 
La versione ad uso insegnanti e studenti presente nei libri di testo liceali vuole che il campo elettrico (E) sia introdotto concettualmente come quella grandezza fisica che permette di "misurare la perturbazione dello spazio" attorno ad una carica elettrica Q (perturbazione dovuta alla presenza stessa della carica elettrica) e si definisce come il rapporto tra la forza elettrica F che agisce su una (diversa) carica q e il valore della carica stessa, cioè E=F/q. La forza di cui si parla è la forza di Coulomb (1785) o anche qualunque altra forza elettrostatica vista come sovrapposizione di forze coulombiane, mentre il campo elettrico di cui si parla è, almeno per casi particolari, quello presente nelle equazioni di Maxwell (1864). Quindi tra la descrizione quantitativa della forza elettrica e l'idea di campo elettrico e di onda elettromagnetica passano al massimo ottant'anni.
 
 
 
Per quanto riguarda l'interazione gravitazionale la forza gravitazionale viene concepita e mostrata nel 1687 da Newton, il quale non avanza ipotesi per quanto riguarda l'interazione a distanza, quindi evidentemente non è così naturale parlare di "perturbazione dello spazio" e infatti sono passati quasi 230 anni, quasi il triplo del caso precedente, fino a che venisse descritto il campo gravitazionale come onda dalla RG.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ammesso che il mio riassunto sia una sintesi corretta, l'impressione che ho di questo percorso, anche in base ad altre letture fatte, è che Newton abbia trovato la legge e la sua idea di spazio e tempo assoluti sia stata il motivo della sua rinuncia a formulare ipotesi ulteriori. Cent'anni dopo Coulomb trova la "sua" legge avendo davanti agli occhi quella di Newton, ma negli ottant'anni successivi succede per l'elettromagnetismo qualcosa che non è accaduto nel caso gravitazionale, qualcosa che stimola un'idea di campo nelle discussioni tra Oersted, Ampere e Faraday, fino alla descrizione maxwelliana. Cosa è mancato nel filone "teoria della gravitazione"? Per arrivare all'idea di campo gravitazionale davvero c'è voluto addirittura Einstein? Oppure l'idea era già presente prima? Mi sembra quantomeno singolare che durante tutta la fase da Lagrange ad Hamilton nel XVIII e XIX secolo (quindi anche mentre si faceva largo l'idea di campo in elettromagnetismo) non ci sia stata una teorizzazione "parallela". E soprattutto mi viene da chiedermi come mai per l'elettromagnetismo questa cosa è stata molto più vicina alla legge "di partenza" di quanto non lo sia stata per la gravitazione. Ovviamente la differenza nella parte sperimentale sulla natura ondulatoria dei campi è giustificabile con le necessarie evoluzioni tecniche, ma la differenza che vedo nella parte delle concezioni e delle idee non riesco a spiegarmela.
 
Scusate la lunghezza, non sapevo come esporre altrimenti i miei dubbi.
 
Grazie a chi saprà e vorrà rispondere.

 
 
E' un'interazione "a parte" nel senso che non è stata unificata alle altre nè quantizzata, però deve comunque "rispettare le regole della... relatività", in particolare che nulla può muoversi più velocemente di c (in certe condizioni che non sto a specificare). 
Per la versione lunga (e anche per quella corta, ho solo buttato li alcune idee) aspettiamo altre risposte. 
 
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Wakinian Tanka

 Grazie a chi saprà e vorrà rispondere.
 
Solo per dirti  che non è vero che Newton non ha  formulato ipotesi sulla gravità.
 
 
Nell'appendice dell'Optics, tra le quaestiones, Newton smise di non fingere ipotesi, ed ipotizzò un Mezzo di densità variabile cui attribuì la causa della Gravità. 
 
Questa la quaestio conclusiva. 
 
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Query 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questo mezzo, non è molto più raro dentro i corpi densi del sole, delle stelle, dei pianeti e delle comete che nel vuoto spazio celeste esistente tra essi? E nel passare da quelli a distanze molto maggiori, non diventa continuamente sempre più denso, e causa per ciò stesso la gravitazione di questi grandi corpi l'uno verso l'altro e delle loro parti verso i corpi: ogni corpo compiendo uno sforzo per andare dalle parti più dense del mezzo verso quelle più rare? Perchè, se questo mezzo fosse più raro dentro il corpo del sole che sulla sua superficie, e lì più raro che alla centesima parte di un pollice dal suo corpo, e lì più raro che nell'orbita di Saturno, non vedo alcuna ragione per cui l'incremento della densità debba arrestarsi in un qualche luogo e non debba piuttosto continuare attraverso tutta la distanza dal Sole a Saturno ed oltre: e sebbene questo incremento di densità possa, alle maggiori distanze, essere estremamente lento, tuttavia se la forza elastica di questo mezzo è estremamente grande, essa può essere sufficiente per spingere i corpi dalle parti più dense del mezzo verso le più rare, con tutta quella potenza che chiamiamo Gravità. 
 
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Luciano Buggio

 spaziotempo.
Questo è vero, nel senso che in RG il concetto di forza grav. proprio
non esiste.
 > Inoltre con "perturbazione" in genere di intende "un'onda che si
 > propaga" il che avviene molto raramente nel caso gravitazionale.
Questo invece no, Vedi sopra.
 
 
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Elio Fabri

Professor Fabri ringraziandola della risposta aggiungo una richiesta e un'osservazione.
 
1) Potrebbe indicarmi fonti bibliografiche che lei ritiene valide per lo studio del concetto di campo (gravitazionale ed elettromagnetico) nella della storia dell'astronomia e della fisica in modo da approfondire e studiare più nel dettaglio il percorso che lei ha suggerito?
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Capisco che a suo parere non sia un corretto tentativo didattico quello di parlare di campo come di "perturbazione dello spazio" e in generale quello di voler dare a tutti i costi un'idea intuitiva o un'immagine ai concetti fisici, laddove queste immagini non siano supportate dalla rigorosa descrizione fisica. Se penso ad uno studio universitario non posso che essere d'accordo, ma se si dovesse rinunciare totalmente a questo approccio "per immagini" credo che gli studenti delle scuole superiori che già così confondono le idee di carica, forza, campo, flusso del campo, energia potenziale, potenziale e capacità -glielo dico per esperienza- non riuscirebbero proprio più ad orientarsi nemmeno un po' nello studio dell'elettrostatica, per non parlare anche di altri rami, pensando anche solo alla massa, come lei sottolinea. Purtroppo la risposta che lei darebbe del concetto di campo elettrostatico, indubitabilmente ineccepibile dal punto di vista della fisica, temo sia di poco aiuto per gli studenti liceali. Quindi chiedo se non ha un insieme di lezioni per la formazione degli insegnanti dal titolo "l'insegnamento dell'elettromagnetismo nel XXI secolo" analogo a quello sulla relatività da cui trarre suggerimenti :-) 

 domande.
 
Posso solo affermare con rammarico che per progredire nella
 conoscenza e' necessario farsi domande.
Le domande non hanno nessun valore di verita'. Non sono ne' vere
 ne' false.
Ma comunque hanno un valore morale.
Ossia devono scientificamente essere pertinenti ai fenomeni.
Quindi piu' che false alcune domande sono semplicemente sciocche.
Altre possono essere belle domande.
Poi saranno eventualmente necesarie belle risposte.
 
 
-- 
 
ciao
Massimo 
 
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤
la password e' pippo
 
 
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 :-)
In questi termini, la risposta è no.
Ti posso dare un'indicazione che risponde molto parzialmente alla
richiesta, ed è una lezione che tenni a Carpi (MO) nel 2007, dal
titolo "L'elettrostatica è difficile"
http://www.sagredo.eu/varie/Carpi-2007.pdf
 
Non ci troverai indicazioni didattiche precise, ma piuttosto il
tentativo di far riflettere gli insegnanti su alcuni nodi cruciali
dell'elettrostatica, a mio parere troppo trascurati o trattati
sbrigativamente.
 
 
-- 
Elio Fabri

 Elio Fabri

 sull'insegnamento della fisica.
Ti segnalerei due cose:
 
1) la mia relazione del settembre 1991 al Convegno del Gruppo
Nazionale Didattica della Fisica del CNR:
http://www.sagredo.eu/articoli/GNDF91.pdf
 
Sicuramente datata in certe parti, ma non nell'impostazione generale e
e nelle domande che ponevo e che sono ancora in attesa di risposta.
 
2) La relazione al Congresso AIF di Lucca (2017) dal titolo
"Nuovi indirizzi per l'insegnamento della fisica?"
Il punto interrogativo segnala il mio scetticismo, e infatti la
relazione è fortemente critica.
http://www.sagredo.eu/articoli/nuovi-indirizzi-m.pdf
 
 
Finisco segnalandoti una mailing list che potrebbe interessarti, visto
che il tema è l'ins. della fisica in generale.
Esiste da forse 30 anni, condotta dal sottoscritto.
Si chiama "sagredo" e conta a oggi oltre 190 iscritti (di cui per la
verità solo una piccola parte sono attivi) quasi tutti insegnanti nella
s.s.s.
L'iscrizione è libera. Basta un mail con qualsiasi contenuto
indirizzato a
sagre...@www.sagredo.eu
 
 
 
-- 
Elio Fabri

 a 
sagre...@www.sagredo.eu
 
 
accettate anche insegnanti "estranei alla fisica" o magari nel manifesto 
è prevista solo la partecipazione di chi è del settore ?
La mailing List è uno strumento che purtroppo è stato lasciato avvizzire, 
ma che trovavo di una comodità estrema .... per ora non mando nessuna 
adesione, ignorando il manifesto.
 
 
 
 
 
 
-- 
la firma la setto dopo