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Titolo: fisica quantistica

salve a tutti
scusate se la domanda non è molto furba ma sono stato confuso.
in mecanica quantistica l'elettrone si muove casualmente formando una specie 
di nube attorno al nucleo oppure si muove in un orbita ben definita?
io ricordo un principio che afferma che velocita e posizione di un elettrone 
non possono essere calcolate entrambe ma non sono sicuro se riguardava un 
orbita oppure se riguardava tutto lo spazio intorno al nucleo.
qualcuno potrebbe schiarirmi le idee?
grazie mille e scusate se ho detto delle fesserie.
bender 

in parole povere: se vuoi vedere un elettrone, esso e' grosso modo un
onda di "materiale elettronico", che ad esempio in un atomo "risuona"
per la particolare interazione col nucleo ad una determinata energia.
Non e' un corpo l'elettrone, come puo' esserlo un bicchiere o una palla
da biliardo. Questi sono visti quotidianamente come aventi dei confini
ben definiti e sostanzialmente immutabili se non ad opera di urti o
pressioni.... ma tale pittura mentale e' fuorviante.
Poiche' l'oggetto che sembra "solido" e definito e' visto attraverso la
luce, attraverso fotoni che mediano una miriade inimmaginabile di
confini dandone questo risultato ottico, cio' non implica che lo stesso
valga per i suoi singoli costituenti.
Essi non sono localizzati ne' definiti, almeno fin quando non ne si
tenta di rilevare qualcuna di queste proprieta'; praticamente allo
stato attuale della <formalmente accettata teoria fisica de facto>.
Se riesci ad immaginare che un elettrone in teoria puo' essere
dappertutto e che preferisce vagare per l'intero universo passando
pero' gran parte del suo tempo nei dintorni del nucleo ne avresti una
visione ormai classicamente { nel senso originario del termine, cioe'
classicus che e' da prima delle 6 classi....} corpuscolare; se invece
preferisci vedere un elettrone come un'onda  ti rifai alla
interpretazione ondulatoria di campo.
Ma comunque, per "vedere" dove effettivamente sia un elettrone dovrai
necessariamente colpirlo e farlo interagire con la luce che userai per
la rilevazione. Quando non saranno piu' ( come nel caso del bicchiere )
miliardi di miliardi di elettroni ma pochi sparuti elementi questi
schizzeranno via lasciando poche tracce della situazione originaria.
Spero di averti dato un qualche chiarimento.

dopo aver letto e riletto continuo a essere in crisi.tu affermi che 
l'elettrone non ha massa? cosa intendi per elettrone "non solido"?
poi non capisco cosa intendi per elettrone che viene visto tramite i 
fotoni,intendi che con un fascio di fotoni in base a come rimbalzano si puo 
sapere se hanno colpito un elettrone?quindi si puo sapere anche dove si 
trova?cosa sono i suoi singoli costituenti?
avrei ancora un bel po di domande...
se riesci a rispiegare tutto in parole piu semplici ti sarei grato.
sara che sono ignorante ma non ho capito nemmeno se hai risposto alla mia 
domanda...
grazie ancora.
ciao 

 cosa sono i suoi singoli costituenti?
Non si possono vedere i singoli costituenti dell'elettrone oggi, e
questo non dice ne' che l'elettrone ne abbia ne' che non ne abbia! E'
vero che si e' orientati alla visione "non costruita" dell'elettrone,
poiche' fino a prove contrarie e' piu' comodo supporre un elettrone non
Costruito piuttosto che Costruito di pezzi di cui non si ha alcun
indizio. Quindi un elettrone lo si ipotizza semplice. Sul fatto di
ipotizzarlo puntiforme od esteso in un qualche senso non vi e' vincolo
di correttezza: se lo vedi puntiforme (cioe' molto meno esteso
spazialmente del limite minimo di rivelazione spaziale) allora immagina
che esso vaghi in tutto l'universo ( alla Ljapunov ) ma che lo faccia
per un tempo piccolissimo nelle regioni lontane; oppure se lo vedi come
un'onda ( od anche come un campo ) esso non ha assolutamente un
corrispettivo classico di corpo. E' in questo caso una entita' con
delle sue proprie caratteristiche, alcune delle quali possono
ricondursi a quelle classiche come la massa e la carica, l'energia e
l'impulso, altre come lo spin che non sono immediatamente assimilabili,
per quest'ultimo si tratta del momento angolare (che ne e' la
controparte).
A monte di tutto quello che ho scritto vi e' da porre un distinguo: la
fisica non si fa in questo modo! O meglio, non si fa seguendo questo
ordine cronologico. E' da narrativa l'esposizione pittorica che ho
adottato ( e che si trova nei testi cosiddetti Divulgativi ). Tale
visione deve essere necessariamente confortata da una solida base
matematica e da un rigoroso esame scientifico degli esperimenti fisici.
Solo dopo aver ripetuto e consolidato, fino alla noia, tali aspetti si
passa alla fase successiva che e' della interpretazione di questi
ultimi.
E' come quando osservi delle persone che giocano a carte e cerchi di
capire le regole del gioco senza chiedere, solo guardando come giocano
quelli seduti al tavolino!

L'aspetto principale della MQ, per quel che riguarda la tua domanda, è
che non si può attribuire ad un elettrone contemporaneamente la sua
posizione e il suo impulso (o energia, nel caso dell'elettrone attorno
al nucleo) . Tralasciamo gli aspetti filosofici, la frase che ho
utilizzato indica un fatto sperimentale: se misuri la posizione
dell'elettrone, poi misuri l'energia, e poi di nuovo la posizione, le
due misure della posizione *non* sono riconducibili al comportamento
classico, cioè se metti i puntini su un grafico non formano la curva
che ti aspetteresti da un oggetto "normale", come una  palla.Questo
vale anche al contrario: l'elettrone nell'atomo ha tipicamente
un'energia definita, cioè se la misuro ottengo sempre un certo valore,
ma se misuro la posizione e poi misuro nuovamente l'energia ottengo con
una certa probabilità una misura diversa.
Ora queste misure non sono, ovviamente,completamente casuali, ma sono
descritte da una certa probabilità, che è la "nube" a cui ti
riferisci: ad ogni zona di spazio è associata una probabilità di
misurare l'elettrone in questione in quella zona. Quando l'elettrone ha
una certa energia la nube ha una certa forma, ma se misuri la posizione
la nube "diventa" un punto preciso: sei sicuro che l'elettrone sia lì,
con probabilità 1.Ma a questo punto c'è una distribuzione di
probabilità sulle energie, non sei più sicuro che l'elettrone abbia
l'energia originaria.
Questa è una descrizione "operativa" di quello che succede, su cui
bene o male si concorda tutti. Chiedersi poi cosa questo "significhi"
è altra questione, forse non tanto importante...

qualcuno potrebbe schiarirmi le idee?
Secondo la meccanica quantistica l'elettrone non si muove secondo
un'orbita definita.
I fisici se ne accorsero ben presto in via teorica perchè ciò sarebbe
in contraddizione con l'elettromagnetismo classico e con
l'osservazione che gli elettroni non collassano sul nucleo dell'atomo
in frazioni di secondo.
la descrizione moderna è di tipo quantistico: come tu ricordi in
meccanica quantistica non posso misurare contemporaneamente velocità e
posizione di una particella.
Nel caso dell'elettrone l'unica cosa che possiamo calcolare
all'interno della teoria non è la sua orbita ma il suo orbitale.
L'orbitale è una funzione matematica che rappresenta la probabilità di
trovare un elettrone in un certo punto dello spazio attorno al nucleo.
In pratica, contrariamente a quanto la meccanica classica (e il senso
comune) suggeriscono, non potrai predire in modo deterministico la
posizione dell'elettrone, ma solo la probabilità di trovarlo in una
certa posizione.
Spero di essere stato chiaro.
Ciao
Rob
"... sembra di sentirlo ancora dire al mercante di liquore, tu che lo vendi, cosa ti compri di migliore?"

 quelli seduti al tavolino!
ciao. secondo me sei un po' confusionario, però questa metafora mi piace. in
effetti il fisico studia e cerca di spiegare i principi di funzionamento di
oggetti e fenomeni per i quali non esiste il manuale.
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

rispondo per tutti;
per prima cosa grazie a tutti per l'aiuto.
le mie basi matematiche non sono un gran che, sono in 5° superiore e studio 
elettronica e telecomunicazioni, la fisica mi piace molto quindi la 
aprofondisco da autodidatta.
grazie a tutti son riuscito a capirci qualcosa(almeno credo), in parole 
povere escludendo il discorso un po filosofico di marco(senza offesa) 
tramite probabilita e statistica si definisce una zona dove puo trovarsi 
l'elettrone ma senza sapere la velocita(se non sbaglio è il principio 
d'indeterminazione) quindi intorno all atomo si crea una "nube" in cui si 
puo calcolare che l'elettrone si puo trovare in una zona e non in un punto.
c'e' un modo per spiegare il perche si puo calcolare una certa zona e non il 
punto effettivo?ovviamente se ci son calcoli complessi non importa.solo una 
curiosita teorica con esempi semplici.sempre se possibile.
grazie mille ancora 

 ma solo la probabilità di trovarlo in una certa posizione.
I vostri sono interventi piu' "sapienti" (si legge tra le righe ;-) )
ma non mi soddisfano, e ora cerco di spiegare perche'.
Essenzialmente perche' si concentrano, seguendo troppo la traccia
della domanda, su quello che la m.q. non puo' dire, su cio' che non si
puo' definire, fare, misurare...
Trasmettete insomma, a chi non ne sa niente, l'impressione che la m.q.
sia il regno dell'incertezza, dove non si puo' essere sicuri di
niente.
Tempo fa mi e' capitato di commentare questo atteggiamento, cosi'
diffuso nell'insegnamento elementare, nella divulgazione, nonche' tra
certi filosofi della scienza:
"Quanto all'indeterminismo della m.q., non c'e' dubbio che esso esiste
e si manifesta nettamente in situazioni sperimentali semplici. Se ad
es. mandiamo un singolo fotone su uno specchio semitrasparente, non
siamo in grado di prevedere se verra' riflesso o trasmesso; se
isoliamo un atomo in uno stato eccitato (cosa oggi possibile) non
possiamo dire in quale istante esso emettera' un fotone; e molti altri
esempi analoghi potrei fare.
Ma questo non e' tutto cio' che la m.q. c'insegna. E mi viene sempre
da chiedermi se a coloro che sembrano ridurre la m.q. a tali semplici
asserzioni, non debba sorgere il dubbio di come passino il tempo i
fisici (teorici e sperimentali): a trastullarsi con calcoli di mere
eventualita' e a costruire complicate apparecchiature per studiare cose
che forse accadranno e forse no? Non dovrebbero essere sfiorati da un
piccolo, modesto dubbio: non sara' che forse ci siamo fatta un'idea
molto parziale e riduttiva di cio' che la m.q. ha prodotto nella
fisica?"
Non ho lo spazio qui per esporre l'altra faccia della Luna, che del
resto voi penso conosciate. Sapete bene che nella pratica teorica e
sperimentale i fisici usano la m.q. in tutt'altro modo: calcolano
livelli energetici, sezioni d'urto, vite medie. Riescono a fare
previsioni di altissima precisione. Sono stati realizzati grazie alla
m.q. strumenti di estrema sensibilita'; sono state spiegate
innumerevoli proprieta' della materia...
Non si puo', *non si deve* ridurre tutto questo all'impossibilita' di
misurare insieme posizione e impulso!
Ma avrei anche da obiettare all'approccio operativo: quello ha avuto
un ruolo nella storia iniziale della m.q., quando si doveva spiegare
come si conciliassero le nuove leggi con possibili esperimenti e
paradossi. Ma *non si tratta affatto* della base concettuale della
m.q.
Qui il mio dissenso da Bohr non potrebbe essere piu' radicale.
(E come vedi, unit, le questioni d'intepretazione e filosofiche *non
possono* essere eluse.)
A Bender aggiungerei questo.
La visione che forse ti pare cosi' naturale: le particelle occupano
una posizione definita nello spazio, hanno una traiettoria e una
velocita', si muovono, accelerano, rallentano, grazie a forze, ecc. si
chiama "meccanica newtoniana". Conta poco piu' di 3 secoli di vita, e
non si e' affermata senza fatica e senza contrasti.
E' esistito un tempo in cui questa "nuova fisica" faticava assai ad
affermarsi: leggiti quelche pagina del "Massimi Sistemi", se ne vuoi
la prova.
Dico questo per spiegare che la mecc. newt. non e' sempre stata il
modo di pensare naturale rispetto al mondo fisico, e non c'e' quindi
da meravigliarsi se a un certo momento si e' trovato che non era piu'
adeguata alle nuove conoscenze.
Abbiamo scoperto un mondo in cui i concetti della mecc. newt. non
erano adatti a orientarsi; abbiamo (hanno...) dovuto inventare
concetti nuovi, che possono sembrare strani e paradossali solo se
continuiamo a pretendere che i vecchi occhiali newtoniani siano il
modo "naturale" di guardare il mondo.
Ma non dobbiamo accostarci alla m.q. in negativo, ossia parlando solo
di quello che "non si puo'"...
Purtroppo sono in tanti a fare cosi', ma sbagliano.
La m.q. richiede concetti nuovi, e purtroppo anche un apparato
matematico piu' complesso (ma ricordati che cos'e' stato il calcolo
differenziale e integrale ai tempi di Newton!). In compenso ci
fornisce uno strumento assai potente per capire molte nuove cose.
(Aggiungo che sarebbe assai strano se prima o poi non si scoprisse che
la m.q. non va piu' bene per comprendere un mondo ancora piu' ampio
che oggi conosciamo. Per ora non e' successo, e forse io non vedro'
quel giorno, ma potrebbe non essere lontano...)
Mi aspetto ora la domanda: e allora che cosa si deve fare per capirci
qualcosa?
Almeno per ora non posso darti che una risposta: studia fisica (e sul
serio, per diversi anni). Non conosco scorciatoie che non siano
illusorie.
 
-- 
Elio Fabri


Le equazioni non sono complesse in effetti, ma più
che altro è complessa la struttura di pensiero che
occorre sviluppare per giungere a scriverle. Il primo
biennio di una facoltà scientifica permette di avere
una discreta padronanza degli strumenti di pensiero
necessari per scrivere e comprendere in dettaglio
le equazioni che descrivono le oscillazione armoniche,
secondo un modello approssimato, di una corda di
chitarra. Ma nonostante questo l'astrazione quantistica
rimane sempre un passettino più difficile. Senza questa
struttura si può vagamente giungere ad avere un quadro
di immagini suggestive, e di nozioni, e si può giungere
a porre domande sensate, ma non si ha pressoché
nessuna possibilità di ragionare in modo autonomo.


 punto effettivo?
perché la densità di probabilità dell'elettrone è una funzione continua
delle coordinate spaziali. se hai studiato statistica saprai he le densità
di probabilità delle distribuzioni continue associano probabilità finita a
intervalli finiti, e non a singoli 'punti'.


 illusorie.
Inizio a pensare che il sig. Fabri abbia una spiccata propensione (
penso debba essere frutto non solo dell'esperienza ) alla esposizione
delle problematiche, mi rendo conto leggendo che era dopotutto chiaro
che l'unica risposta da dare fosse questa!
Pero' vi e' un pero': difficile e' quindi tagliare una cosa complessa
per renderla digeribile a chi non ha uno "stomaco ancora
sufficientemente fisico", ma perche' non tentare di far sorgere
spontaneamente in chi chiede quelle naturali risposte? (si', poiche' io
penso che almeno come necessita' logiche le conclusioni evidenziate
dalla meccanica quantistica sono perfettamente contestualizzabili
tentando di conciliare gli esperimenti [ vedi stern-gerlach ] con una
teoria che non demolisca i principia di Newton).
Ad esempio mi sarebbe piaciuto affrontare il problema alla maniera di
approx. quasi classica... ma poi ho cancellato tutto, troppo
ingarbugliato.