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Titolo: Velocità dei fotoni

Salve, in periodo natalizio è comune regalarsi libri, tanto piu quelli 
di divulgazione scientifica.
Com'è possibile che i fotoni viaggino sempre alla stessa velocità 
qualsiasi sia l'osservatore? Qualcuno puo provare a spiegarmi questo 
concetto?

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E' uno dei postulati di base della relatività ristretta.
La velocità della luce è la stessa in ogni sistema di riferimento.
Ciò è possibile perchè le trasformazioni che permettono di passare da
un sistema di riferimento a un altro non sono quelle galileiane a cui
siamo abituati (es. io cammino a 1 km/h su un tapis roulant che va a
5km/h, chi è per terra mi vede viaggiare a 6km/h), ma le
trasformazioni di Lorentz, che ti invito a cercare su qualche libro.
La composizione delle velocità che deriva dalle trasformaizoni di
Lorentz mostra molto semplicemente quello che tu chiedi: ogni cosa che
si muova a velocità c lo fa in ogni sistema di riferimento inerziale.
La cosa sembra innaturale, ma in realtà ha trovato moltissime conferme
sperimentali.

 qualsiasi sia l'osservatore?
Lo spazio e il tempo sono intrecciati fra di loro in modo
da formare una strana geometria che esige l'esistenza di
una velocità assoluta (cioè uguale per tutti i misuratori).
Perchè poi la geometria dello spaziotempo sia fatta così,
è ancora un mistero, bisogna semplicemente accettarlo
come un dato di fatto (in altre parole chiedersi perchè
esiste una velocità assoluta è come chiedersi perchè
lo spazio ha tre dimensioni).
Capita poi che certe particelle (come i fotoni, appunto)
viaggino proprio alla velocità assoluta, o almeno così sembra.
Dico "così sembra" perchè  c'è una cosa che voglio sottolineare:
mentre da un lato siamo sicuri dell'esistenza di una velocità
assoluta, non siamo altrettanto sicuri che i fotoni viaggiono
esattamente a quella velocità;  nei limiti delle misure attuali,
sembra di sì, ma può darsi che misure più precise un giorno
mostrino che non è così.
Dico questo non perchè io pensi probabile o desiderabile
che un giorno si arrivi a una scoperta del genere (il fotone
che viaggia alla velocità assoluta  mi va benissimo, non mi
disturba, nè ho motivi filosofici o di gusti personali per
preferire l' una o l' altra possibilità) lo dico solo per un'esigenza
di rigore concettuale: voglio tenere ben separato il concetto di velocità
assoluta da quello di velocità della luce, perchè confonderli
significa fraintendere tutta la relatività. La teoria della
relatività non ha niente a che fare con la velocità della luce.
Ciao,
Corrado

 qualsiasi sia l'osservatore? Qualcuno puo provare a spiegarmi questo
 concetto?
il fotone è una particella priva di massa per questo viaggia alla velocità
della luce

 concetto?
Beh non e' che ci sia molto da spiegare, e' una legge fondamentale, 
contemplata dalla relativita' di Einstein.
In particolare, le leggi della dinamica classica sono valide solo per 
velocita' molti inferiori alla velocita' della luce. Per velocita' piu' 
prossime, sono errate e devono essere sostituite da una serie di leggi 
che contemplano la relativita'.
La conseguenza di questo fenomeno e' che il tempo che passa tra due 
eventi non e' in generale uguale per due diversi osservatori.
Se sai l'inglese, puoi approfondire qui:
http://en.wikipedia.org/wiki/Special_relativity
ciao

 relatività non ha niente a che fare con la velocità della luce.
forse non capisco. Sono d'accordo che la struttura *matematica* della 
relativita' *non* dipende da quale sia questa velocita' assoluta: il 
semplice fatto di introdurne una(e che sia finita) porta alle 
trasformazioni di Lorentz. Pero' e' anche necessario interpretare questa 
velocita' in termini di velocita' di propagazione di qualcosa, 
altrimenti che teoria fisica e'? Puo' essere che questo ente che si 
"muove" a questa velocita' assoluta non sia la luce...mi va 
benissimo...ma non capisco perche' dici che confondere il concetto di 
velocita' assoluta da quello di velocita' della luce(nel vuoto) porti a 
"fraintendere tutta la relativita'". Non e' un po' esagerato?
Buon Natale e buon anno!
-- 
Toyotoshy
Powered by FreeBSD 4.10!

 Dumbo ha scritto:
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
In ogni caso tutte gli esperimenti concettuali sulla simultaneità o
apparenti paradossi che portano alla relatività ristretta e le conseguenti
osservazioni sugli effetti relativistici sul moto delle particelle
subatomiche sono basate sul fatto che sia proprio la velocità della luce
(e le onde elettromagnetiche sono l'unico mezzo conosciuto per scambiare
informazioni nello spazio) ad essere assoluta. Quindi credo si possa
affermare che la relatività abbia un senso proprio perché è la velocità
della luce ad essere assoluta. In caso contrario si provi a costruire una
teoria basata sulla velocità assoluta di propagazione del profumo delle
viole
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 qualsiasi sia l'osservatore?
Ehm...
Non credo ci sia una spiegazione a questo... cioè  è dato come un dato di 
fatto (osservato), e tutto il resto (relatività) serve a spiegare come far 
tornare tutto il resto della fisica con questo fatto.
Almeno credo. 

 viole
beh, rimanendo nell'ambito classico, questa velocita' assoluta potrebbe 
essere quella di un qualche altro ente fisico non scoperto e la luce 
muoversi a velocita' prossima a quella di questo ente fisico. Si 
potrebbe addirittura inventare un meccanismo per cui la luce appena 
"nata" acceleri raggiungendo in tempi rapidissimi la velocita' che ben 
conosciamo e forse spiegare con i nostri limiti sperimentali il fatto 
che la si veda sempre alla stessa velocita' :-)
La geometria dello spazio tempo risulterebbe comunque quella 
minkowskiana(rimaniamo in relativita' speciale) semplicemente per 
l'esistenza della velocita' alloluta per l'ente fisico non ancora scoperto.
Dunque l'obiezione di Dumbo, se l'ho interpretata bene, ha senso. Una 
certa sua affermazione mi e' pero' sembrata un po' esagerata.
ciao


Riciao,
dimenticavo...
Toyotoshy wrote:
 > La geometria dello spazio tempo risulterebbe comunque quella 
minkowskiana(rimaniamo in relativita' speciale) semplicemente per 
l'esistenza della velocita' alloluta per l'ente fisico non ancora scoperto.
insomma, tutto questo per dire che anche se un giorno si dimostrasse che 
la luce non si muove a velocita' assoluta, la relativita' speciale non 
andrebbe IMHO a cadere.


 della luce
Questo porta alla domanda ingenua: si può fermare un fotone? Se lo 
mettessimo tra due specchi moooolto ravvicinati e perfettamente paralleli, 
lo vedremmo "oscillare"? Bhe... sirucamente non potremmo vederlo... ma sono 
stati fatti esperimenti di questo tipo?
Stefano 

l'esistenza della velocita' assoluta per l'ente fisico non ancora scoperto.
In RR lo spazio-tempo e` euclideo anche se non in senso
stretto, viene detto anche: pseudoeuclideo.
Dunque piatto.
In RG e` riemanniano, nelle teorie unificate neppure
riemanniano.
La metrica di Minkowski e` questa:
-1 0 0 0
 0 1 0 0
 0 0 1 0
 0 0 0 1
quindi lo spazio fisico 3-dimensionale e` l'ordinario
spazio strettamente euclideo in ogni Riferimento
inerziale, cioe`: solite coordinate cartesiane sempre
possibili (togli la prima riga e la prima colonna alla
matrice).
-- 
Ciao,		|   Attenzione! campo "Reply-To:"  alterato	|
Remigio Zedda	|   posta: ti.ilacsit@zoigimer  <-- dx/sn  ;^)	|
	-- GNU/Linux 2.4.25 su Slackware 9.1

relatività non ha niente a che fare con la velocità della luce.
Supponendo pero` che la velocita` assoluta sia V, e che
sia c=/=V, allora le equazioni di Maxwell le mandiamo a
farsi benedire.
E anche: supponendo V=350.000 km/s, si avrebbe con
Michelson: c+u=330.000; c-u=270.000, accettabili entrambi,
ma contro i risultati sperimentali.


 matrice).
lo so.
Non capisco a cosa rispondi con questo post o che tipo di obiezione e'.
ciao
-- 
Toyotoshy
Powered by FreeBSD 4.10 and X-forwarding|

 ma contro i risultati sperimentali.
vedi sopra.
bye
Corrado

 Buon Natale e buon anno!
grazie, anche a te!
Corrado

 In RG e` riemanniano,
OK, ma anche lo spaziotempo piatto č
riemanniano (a curvatura nulla).
Corrado il Pignolo

 ma se uno solo ti risponde  sì, vuol dire che non esagero :-)
:-) ho provato con un mio amico, ed e' d'accordo che la relativita' non 
cadrebbe. Pero' ho barato: non e' uno studente, ma un post-doc molto 
bravo di fisica teorica :-)
Provero' con altri :-)
ciao e buone mangiate
-- 
Toyotoshy
Powered by FreeBSD 4.10 and X-forwarding|

 volta la parola luce.
Ti vorrei proprio vedere!
 
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 ciao e buone mangiate
con buona digestione, anche a te :-)
Corrado

rossa andrebbe piu' lenta di quella blu.
Beh ma questo non é quello che accade per esempio nella formazione di
plasma tramite effetto Kerr(birifrangenza)?
Ad un pacchetto d'onda si applica un chirp negativo e grazie
all'indice di rifrazione che cambia in fz. dell'intensitá diverse
lambda si propagano a diverse velocitá.
Nel vuoto ok, non sarebbe cosí, mi immagino.
neurino

di RR, dove la solita c significherebbe V.
Arigia`, avendo perso il suo carattere di velocita`
privilegiata.. Ma di` "in moto" invece che "esterna",
se no Qualcuno ti chiede spiegazioni;-))


 Corrado
vittorio


 da De Broglie negli anni trenta.
A me risulta da Proca. Vabbé sempre francesi sono. 
Saluti,
Aleph


 superiore al valore di a.
...
Mi sembra di ricordare che il limite superiore dedotto speimentalmente per
alla massa del fotone (qualcosa come venti anni fa o giù di lì) era di
circa mf < 10^-[57/58] g . Verosimilmente ora sarà anche più basso.
Mi chiedo (ma non ho fatto i conti) quale sia il limite superiore 
deducibile dall'osservazione a diverse lunghezze d'onda delle sorgenti
cosmologiche distanti (ad alto e altissimo z). Sulla base dell'effetto di
dispersione dovuto all'eventuale massa dei fotoni si dovrebbe osservare,
in linea di principio, ma probabilmente l'effetto si situa molti ordini di
grandezza al di sotto degli errori sperimentali, un diverso z (redshift)
per radiazione di lunghezza d'onda differente proveniente dalla stessa
sorgente, ovvero la radiazione rossa mostrerebbe sistematicamente un
redshift cosmologico maggiore di quella blu.


minkowskiana (rimaniamo in relativita' speciale) semplicemente per 
--cite--      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
allora e` solo un lapsus: generale -> speciale, non
c'avevo pensato:-(


 redshift cosmologico maggiore di quella blu.
Alcune teorie quantistiche della gravita` prevedono che il vuoto sia 
dispersivo per la radiazione. Per verificare questa ipotesi e` stato 
proposto un esperimento in cui si osserva lo spettro in funzione del 
tempo della radiazione che arriva dall'esplosione di una supernova. Allo 
stato attuale i sistemi di misura per questo esperimento non sono ancora 
abbastanza sensibili, ma dicevano che nel giro di qualche anno, con 
strumentazione a bordo satellite si poteva riuscire ad arrivare alla 
sensibilita` richiesta (che ovviamente non ricordo quanto fosse).
Ciao
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Ciao,
don't worry, be happy:-)
Ne approfitto per augurare a te e a tutti un Buon 2005!
ciao
-- 
Toyotoshy
Powered by FreeBSD 4.10!

 se no Qualcuno ti chiede spiegazioni;-))
hai ragione ho detto male. Diciamo allora:
"esterna" nel senso di "non appartenente al sistema
inerziale " (beh, quasi inerziale) del laboratorio:
pertanto, c'è moto relativo.
bye
Corrado

 mi fai un piacere.
Su libri:
H. Arzeliès: Relativistic Kinematics
(Oxford, Pergamon  1966).
Wolfgang Rindler: Essential Relativity
- revised 2nd Edition (Springer, New York 1979)
cap. 2, sec 17, p. 51 - 53
Roberto Torretti: Relativity and Geometry,
Pergamon press 1984, Dover 1996,
cap. 3, sec. 7, p. 76  --  82
Wolfgang Pauli Teoria della Relatività
(Boringhieri) cap. 1
(quest' ultimo non dà la dimostrazione del
teorema, lo enuncia soltanto, insieme alle ipotesi
di base).
----------
Su riviste (nell'ordine:
autore, anno, titolo dell'articolo, titolo (abbreviato)
della rivista, volume, pagina da...a ) :
W. von  Ignatowsky 1910 " Einige allgemeine Bemerkungen
zum Relativitatsprinzip "
Phys. Zeits. 11,  972 -- 6
L.A. Pars: 1921, " The Lorentz Transformation "
Philos. Mag. 42,  249 - 58.
V. Lalan: 1937,
" Sur les postulats  qui sont à la base  des cinématiques"
Bull. Soc. Math. France, 67, 83 - 99
H. Bacry  &  J. M. Lévy - Leblond: 1968,
 " Possible kinematics"
J. Math. Phys. 9, 1605 - 14
V. Berzi & V. Gorini: 1969
" Reciprocity principle and the Lorentz transformations "
J. Math. Phys. 10, 1518 - 24
G. Sussmann: 1969, " Begrundung der Lorentz-Gruppe
allein mit Symmetrie und Relativitats-Annahmen"
Zeits. f. Naturf.  24a , 495 - 8
A. R.  Lee & T. M. Kalotas : 1975
" Lorentz transformations from the first postulate "
American J. Phys. 43, 434 - 7
autori vari: 1976 "Comments " (sull'articolo
di Lee & Kalotas)  American J. Phys. 44, 988 - 1002
J. M.Lévy -Leblond 1976,
" One more derivation  of the Lorentz transformation "
American J. Phys.  44, 271 - 7
saluti
Corrado

 Ti vorrei proprio vedere!
devo precisare che sto parlando dei capitoli di RR concernenti
la cinematica e la dinamica, e non l'elettromagnetismo.
Problemi didattici non ne vedo; su una rivista di impostazione
pedagogica come l'American Journal of  Physics l'argomento
è stato trattato più volte, per esempio:
Lee, A.R. & Kalotas, T.M.:
"Lorentz transformations from the first postulate "
Am. J. Phys.  anno 1975, vol. 43, pp. 434 - 7.
Il lavoro è commentato da vari fisici nella stessa
rivista,  anno 1976, vol. 44, pp.   988 - 1002.
E anche:
Lévy - Leblond, J. -M.: "One more derivation of the
Lorentz transformation"  Am. J. Phys. vol 44,
pp. 271 - 277
C'è anche un vecchio articolo sul Giornale di Fisica
ma non ricordo il riferimento; credo sia tra la metà
degli anni settanta e i primi anni ottanta.
Poi naturalmente c'è il classico testo di Rindler,
"Essential Relativity" (revised 2nd edition)
cap. 2, sec. 17, pp. 51 - 53, con un argomento-
scorciatoia (a p. 53) che rende l'argomentazione
particolarmente semplice.
bye
Corrado

 sensibilita` richiesta (che ovviamente non ricordo quanto fosse).
...
Il problema fisico enorme sottostante a questa classe di misurazioni è
l'assunto che (si tratti di GRB o di supernovae) la luce alle diverse 
lunghezze d'onda venga emessa dalla sorgente *esattamente* allo stesso
istante. E' invece estremamente probabile che sussistano differenze nei
tempi di rilevazione della radiazione alle diverse frequenze, dovute non
tanto a effetti di gravità quantistica, ma a meccanismi fisici differenti
in grado di modulare, di volta in volta, i tempi di emissione nelle
diverse bande elettromagnetiche.  


Ciao dumbo,
grazie tante per le citazioni.
Guardero'.
ciao


 il motivo è fondamentalmente questo: la materia (in questa parte
dell'universo) è immersa in un qualchecosa che la ha generata e che
trasmette le vibrazioni fatte su di essa(il qualchecosa). è chiaro che se io
viaggio su di un treno e mentre passo su un ponte sull'acqua io lancio dei
sassi nell'acqua le onde viaggeranno nell'acqua sempre alla stessa velocità.
 
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 Corrado
Ciao.
-- 
Bruno Cocciaro
--- Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
--- Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
--- Li spingemmo oltre il bordo. E volarono. (G. Apollinaire)

 e la velocita' limite?
scusa il ritardo ma ti leggo solo adesso.
Sě, proprio cosě.
Ciao,
Corrado

 Ciao,


 E' cosi'?
Sì, ricordando sempre che c (come hai indicato la velocità
del fotone: io preferisco indicarla con v) dipende dall'energia
fotonica, v = v ( E ), tramite la ( 1 ).
Finora i fotoni dei quali si è misurata la velocità
avevano energia sufficientemente alta da rendere
la loro velocità molto vicina a A, tanto vicina da
non far vedere la differenza tra v e A:  cioè, come hai
scritto tu,  A = ( 1 + eps)*v con eps piccolissimo.
Ma se m =/= 0, un giorno potremmo incontrare un
fotone con v << A, o addirittura fermo.
Se invece m = 0, qualunque misura di v  darà sempre v = A
nei limiti degli errori sperimentali per quanto piccoli siano
questi errori, e questo perchè v  e  A  coincidono esattamente,
se  m = 0.
Ciao,
Corrado

 non far vedere la differenza tra v e A:
E' proprio per questioni tipo questa che ponevo la domanda nel precedente
post.
Mi chiedevo quale potrebbe essere un esperimento atto a mostrare la
eventuale differenza fra v (velocita' del fotone) e A (velocita' limite).
Non mi e' chiaro, o meglio mi sarebbe chiaro qualcosa che pero' non ha a che
fare con la dinamica, ma se la cosa ha a che fare con l'eventuale non
nullita' della massa del fotone allora la dinamica dovrebbe entrarci mi
pare.
Evidentemente c'e' qualcosa che non mi e' chiaro, ma intanto tu potresti per
favore farmi un esempio di esperimento (eventualmente anche ideale) il cui
esito potrebbe discriminare fra v=A e v diverso da A?
Negli esperimenti a cui fai riferimento sopra venivano effettuate due misure
diverse, una per la v e una per la E, e i dati sperimentali erano tali da
non poterci fittare una curva tipo la (1) (cioe' in sostanza non si notava
alcuna variazione di v al diminuire della E)?
E in cosa consistevano le due misure diverse, cioe' come si misuravano v e
E?


 eventuale differenza fra v (velocita' del fotone) e A (velocita' limite).
Scusatre se e' stato gia' detto:
Se il fotone avesse velocita' inferiore alla velocita' limite, cio' 
significherebbe che ha una massa. In questo caso la legge di Coulomb - 
ed altre leggi dell'elettrodinamica, non varrebbe piu', e questo e' 
verificabile al momento con grande precisione (e' infatti il metodo 
principe per dare un limite superiore sperimentale alla massa del fotone).
-- 
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia

 Enrico Smargiassi


 quantistico?
no, anche classico, basta aggiungere alla
lagrangiana di campo un termine contenente X ,
della forma  (con P_k = il solito 4-potenziale)
P_k P_k / X^2
(somma su k da 0 a 3)
Perchè il discorso sugli orologi a luce dovrebbe
funzionare solo con velocità della luce indipendente
dalla frequenza ?  Potresti sempre usare, negli
orologi a luce, luce di frequenza ---> infinito
e avresti una velocità della luce ----> A .
ciao,
Corrado

 E?
non mi riferivo a esperimenti particolari, constatavo
solo che tutte le frequenze elettromagnetiche studiate
finora hanno la stessa velocità, nei limiti degli errori
di misura, e quindi A e v sono  o  precisamente coincidenti
( e allora m = 0) o praticamente indistinguibili coi mezzi
attuali e con le frequenze oggi disponibili.
bye
Corrado

 ed altre leggi dell'elettrodinamica, non varrebbe piu'
vero, e poi avremmo cambiamenti anche nella propagazione
della luce: non più onde puramente trasversali (ci sarebbe
anche una componente longitudinale). Si può avere una
spiegazione intuitiva di questo fatto ?
Ciao,
Corrado

 Corrado
Ciao e grazie.
