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Titolo: rompicapo per esperti

premetto che queste sono domande gia' poste agli esperti di
vialattea.net
 ed ancora inevase:
vorrei comprendere come l'interazione elettromagnetica avviene a mezzo
dei fotoni.
a riguardo ho alcuni dubbi che vorrei chiarire, in quanto non so se
nascono da conoscenze che mi portano a errati ragionamenti, oppure
semplicemente i soli ragionamenti sono errati:
	a) volendo affrontare (dapprima) il solo caso del campo elettrico, si
supponga di considerare due cariche (non necessariamente dello stesso
segno) vincolate idealmente alla loro posizione e che non siano soggette
perň ad interazioni di alcun tipo con l'esterno. allora:
	a1) suppongo che i fotoni saranno emessi sia dalla (particella) carica
positivamente P che da quella carica negativamente N.
Se cosě non fosse, infatti, particelle dello stesso P-P oppure N-N non
potrebbero interagire. ma se le particelle emesse sono sempre fotoni,
dov'č la differenza tra forza repulsiva e attrattiva (come fa una carica
ad "accorgersi" del segno dell'altra)?
	A2) suppongo che i fotoni, comunque emessi, siano irradiati in tutte le
direzioni (altrimenti le cariche non potrebbero interagire in qualunque
configurazione). Allora i fotoni emessi nella direzione opposta
all'altra carica vanno persi?!? (cio' non comporterebbe una graduale
disintegrazione delle carica?)
	A3) i fotoni sono stati definiti i "quanti" del campo elettromagnetico.
ma (a quanto mi risulta) i fotoni stessi sono carichi ed in movimento.
Allora generano essi stessi un campo magnetico oppure no? (ovviamente la
domanda č: se generano il campo, questo in cosa consiste, ovvero da
quale particella mediatrice č portato; se non lo generano, come si
spiega che particelle cariche in movimento non generino un campo
elettromagnetico?)
	B) se rimuovo i vincoli che tenevano "inchiodate" le cariche al loro
posto, queste sotto l'azione delle forze elettromagnetiche inizieranno a
muoversi. Pertanto:
B1) in questo caso siamo in presenza sia di un campo elettrico che di un
campo magnetico: a livello di fotoni cosa č cambiato?
	B2) il "movimento" delle cariche come puo' essere visto? Ovvero, se
considero una coppia N-P, posso pensare che le particelle "scivolino"
l'una verso  l'altra: ma a cosa č dovuto ciň in temini di fotoni (ad
esempio questi deformano lo spazio sotto le cariche?)
-- 
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 l'una verso  l'altra: ma a cosa è dovuto ciò in temini di fotoni (ad


 trattazione completa è parecchio impegnativa.
Ho già letto alcune cose sulla QED, ma comunque solo a livello 
divulgativo: è proprio da tali letture che sono nati questi dubbi e
la necessità di fare un po' chiarezza. 
Cmq ho delle discrete basi di analisi matematica e fisica, anche se non
sono sicuro che quella insegnata nel corso di ingegneria elettronica 
sia sufficiente. Tuttavia è proprio in funzione di una specializzazione
in optoelettronica che sto coltivando questo interesse.
Sapresti darmi qualche suggerimento per chiarire i miei dubbi, magari 
tramite qualche lettura non troppo metafisica?
Grazie.


 ma (a quanto mi risulta) i fotoni stessi sono carichi ed in movimento.
Quanto alla carica, ti risulta male: i fotoni non hanno carica (ne'
massa).
Non mi soffermo sulle domande successive, perche' i problemi essenziali
stanno in quelle gia' citate.
La causa della tua confusione (della quale non hai colpa, presumo; ne
hanno colpa i cattivi libri che hai letto) sta nel fatto che si dice
spesso che particelle cariche interagiscono attraverso lo scambio di
_fotoni virtuali_. E si dimentica di spiegare, anche perche' non e' per
niente semplice, il significato di quell'aggettivo "virtuali". 
Non ci provo qui; mi limito a dirti che e' del tutto erroneo attribuire
ai fotoni virtuali proprieta' simili a quelle dei fotoni _reali_ di cui
ho parlato sopra. I fotoni virtuali hanno senso solo nel quadro di una
precisa teoria (QED, appunto) e non e' possibile farsene un'immagine
ragionevole senza entrare per bene nella teoria. *Le parole non
bastano*!!!
L'errore piu' grave che si puo' fare leggendo la (cattiva) divulgazione
e' credere di capire perche' si capiscono le parole (che dopo tutto sono
quelle della lingua italiana...). Ma in qualunque scienza, e in
particolare nella fisica teorica, le parole hanno un significato
preciso, che puo' essere capito solo in conseguenza di adeguato studio.
Del resto, cio' e' vero anche per parole piu' "semplici", come "massa" o
"energia", delle quali (forse) conosci il significato scientifico, che
e' stato stabilito molto piu' tempo fa (circa 150 anni per l'energia,
oltre 300 per la massa). 
Ma le parole della "fisica moderna" sono incomprensibili e quindi
ingannevoli, in quanto legate a teorie assai piu' recenti, assai piu'
lontane dal senso comune.
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

 esempio questi deformano lo spazio sotto le cariche?)
Troverai risposta a queste domande nel secondo link che ti ho segnalato
(in particolare nel §3 - "Il moto delle cariche nel campo elettrico", in
cui viene tolto il vincolo, anche da te inizialmente posto, che
"inchioda" idealmente le cariche allo spazio)
Ciao.
Luciano Buggio
Scuola di Fisica "Giordano Bruno" - Venezia
http://www.scuoladifisica.it



ancora più tragicamente, ci sono anche testi adottati all'università che 
tirano in ballo allegramente le particelle virtuali, lasciando anche 
molti laureati in fisica con idee sbagliate su questi oggetti. Per esempio,
mi sembra che il Frauenfelder, Fisica Atomica e Subatomica, tiri fuori 
questi fotoni virtuali con una leggerezza sconcertante in relazione al 
campo di Coulomb.
Purtroppo le schifezze non sono solo nella divulgazione
Vittorio

 Vittorio


 Luciano
per quello che ne so i fotoni sono le particelle mediatrici del campo
elettromagnetico, la legge di Coulomb ed il relativo campo elettrico sono
date per una situazione elettrostatica, probabilmente le difficoltà ad
interpretarlo con i fotoni dipende da ciò. Ma praticamente tiro ad
indovinare.
Ugo

 Purtroppo le schifezze non sono solo nella divulgazione
Il libro che citi non lo conosco, ma la cosa non mi stupisce troppo.
Visto che mi stuzzichi :) ti diro' che a me anche tanti discorsi sulle
fluttuazioni quantistiche del vuoto usate in ambito cosmologico per
spiegare l'inflazione, mi fanno lo stesso effetto...
Pero' tutti le dicono, e sembra quasi che se uno non e' capace di
ragionare in quel modo non sia un bravo fisico ... alla Fermi (sigh).
Una volta o l'altra dovremmo fare due chiacchiere su un certo uso
perverso dei cosiddetti "problemi alla Fermi", spec. in mano agli
sperimentali...


 gli stessi che compongono un raggio di luce.
Auguri...
Dico solo, a chi ancora non lo sapesse, che a mio giudizio codeste
spiegazioni di Luciano Buggio non stanno ne' in cielo ne' in terra.


 nulla.
dici bene quando dici "secondo te", visto che non sono un esperto, ma 
solo uno che ha intravisto un po' di teoria dei campi.
Fatta questa doverosa premessa, secondo me il fatto che c'entrino o 
no dipende dagli occhiali che si vogliono indossare: i conti sulle 
interazioni fra particelle cariche attraverso il campo di coulomb si 
fanno indisenza parlare di fotoni virtuali; semmai ci sono le 
particelle virtuali associate ai campi di queste particelle che 
devono interagire attraverso il campo di coulomb. 
Si potrebbe però controbattere che l'utilizzare il campo di coulomb è 
solo un'approssimazione in quanto non si quantizza il campo 
elettromagnetico, ma solo quello di queste particelle cariche.
Nella prima ottica le particelle virtuali non c'entrano niente, nella 
seconda si.
Ma il problema non é tanto se ci sono o meno queste particelle 
virtuali, ma se rappresentano qualcosa di veramente esistente.
A questo punto, secondo me, é un po' una questione di gusti: dipende 
tutto da cosa si pensa che sia una teoria fisica.
Però, indipendentemente dai gusti, tutti gli esperti sono d'accordo 
sulle proprietà di questi oggetti, che esistano o meno, sono 
d'accordo su cosa é quello che si misura e sono d'accordo che bisogna 
trattarli con estrema delicatezza.
Purtroppo spesso questa delicatezza non la usano quando vogliono 
divulgare(anche a livello universitario), secondo me perché cercano 
implicitamente di imporre la propria visione del mondo.
Ma questa é una mia opinione, non é la verità.
Dal mio punto di vista non c'é nessuna ragione per cui debbano 
rappresentare qualcosa di esistente, ma, anche io, sono di 
parte(d'altronde, come si può non esserlo?).
Ciao
Vittorio
-- 
http://www.physics.it

Vittorio
-- 
http://www.physics.it
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Mailgate References: 
rompicapo per esperti, Zorag Sorry
Re: rompicapo per esperti, Elio Fabri
Re: rompicapo per esperti, vittorio
Re: rompicapo per esperti, Luciano Buggio
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

 In conclusione, non è una cosa seria.
beh, se intendi che non sono una cosa seria, secondo me é proprio 
così.
Ma ho l'impressione che tanti fisici la pensino diversamente. Quindi 
ribadisco il "secondo me".
Non ti meravigliare troppo: la fisica, lo sai bene, é fatta di 
matematica e di interpretazioni di oggetti matematici e in queste 
interpretazioni c'é, tutto sommato, abbastanza(ma non troppa) libertà.
Ma é meglio lasciar perdere che sennò finiamo OT.
Riciao
Vittorio
-- 
http://www.physics.it

 Non sara' che nessuno ha le  idee chiare perche' la teoria non e' chiara? 
Che alcuni, o anche molti, non abbiano le idee chiare, non dimostra
niente. Se non si studia seriamente non si capisce, mi sembra ovvio.
Purtroppo, proprio perche' QED e'una teoria importante, sono molti piu'
quelli che hanno bisogno dei suoi risultati, di quanti sono quelli che
hanno tempo, voglia e capacita' di capirla...
C'e' un piccolo prezioso libro, vecchio di 40 anni: "Theory of
Fundamental Processes" di Feynman. (E' stato la mia bibbia per alcuni
anni, per il corso di Fisica Teorica.) Data l'eta', si capisce che non
e' aggiornato; ma certe cose sono spiegate con una lucidita'
insuperabile. Non so se esistano libri moderni che ne possono fare le
veci; me lo auguro, altrimenti sarebbe una grossa lacuna non conoscerlo.
Il cap. 20 e' intitolato "Vritual and Real Photons". In 3 pagine spiega
perche' per i fotoni reali contano solo gli stati di polarizzazione
trasversali, mentre per quelli virtuali occorre tener conto delle
"polarizzazioni" scalare e longitudinale (arabo per chi non conosce la
materia, lo so). E fa vedere che questi ultimi presi da soli danno
proprio luogo all'interazione coulombiana, mentre se si tiene conto di
tutti e 4 vengono fuori i potenziali ritardati.
Naturalmente non posso riassumere qui le 3 pagine, anche perche'
presuppongono un po' di quelle che precedono...


 particella ecc. ecc.
(snip)
Rispondo anche per Vittorio.
Se nel dibattito sui fotoni vettori e il loro dignificato fisico,
così controverso,si presenta qualcuno che propone la loro realtà, 
unificandoli con quelli della REM in un quadro organico che dà conto
di tutta la fenomenologia elettromaghnetica (vedi la mia risposta a 
chi ha iniziato questo Thread), vista proprio la delicatezzata 
(che contraddice la pretesa "solidità")della teoria, perchè deve 
essere ignorato?
E' sufficiente e corretto, secondo voi, liquidare il tutto come cose 
che non stanno nè in cielo nè in terra, senza argomentare?
Preciso che quando ho messs a punto, partendo dalle mie premesse, 
quell'implicazione del campo elettrico e magbnetico da carica 
in termini di emissione di fotoni col vettore "sbilaciato" (in aventi o
indietro), non pensavo assolutamente alla faccenda
dei fotoni vettori mediatori: mi sono accorto dopo che poteva essere una
precisazione localistica e realistica, nello spazio ordinario, 
di questo fumnoso aspetto della Teoria Standard.
Ciao.
Luciano Buggio
http://www.scuoladifisica.it


 essere ignorato?
mah, la solidarietà della teoria c'é, nel senso che tutti sono in 
linea di principio d'accordo su cosa si misura...
Comunque non ho niente d'altro da aggiungere. La tua teoria, come ti 
ho detto, non l'ho letta e dunque non posso giudicare.
Saluti
Vittorio
-- 
http://www.physics.it

 alcuni anni, per il corso di Fisica Teorica.) Data l'eta', si
....taglio.....
io non lo conosco...e non conoscevo la spiegazione nei termini che 
hai descritto. O, quanto meno, così non mi sembra, se non ho 
frainteso ciò che hai scritto. 
Mi sa che vado a dare un'occchiata a questo libro, se c'é in 
biblioteca.
Una curiosità: Feynman fa conti che c'entrano qualcosa con processi 
di scattering per trovare il campo columbiano? Lo chiedo perché mi 
sembra di averlo visto uscire da conti di scattering fra particelle 
cariche nel limite di basse energie.


 ribadisco il "secondo me".
Comincerei restringendo il campo ai fisici teorici: degli altri non ci
si puo' fidare su queste cose...
Tra i teorici troverai diverse posizioni. Forse la piu' comune e' di
evitare il problema, con una scelta filosofica che e' anche comoda,
perche' non obbliga a porsi problemi.
Poi c'e' chi invece ti sosterra' una "realta'" delle particelle
virtuali: se hai letto qualcosa di Feynman, e non parlo della
divulgazione, ma di scritti "seri", vedrai che lui la pensava cosi'. E
non lo puoi certo considerare alla leggera...
Infine troverai (pochissimi) che sono critici, e vorrebbero almeno
contenere l'abuso che si fa di questi oggetti a proposito e a
sproposito, avanzando il timido sospetto che forse ci abbiano portato
fuori strada. Io mi metterei tra questi.
Pero' mi oppongo anche decisamente a chi si mette a parlare di queste
cose senza avere le necessarie conoscenze...


 Beh, il propagatore c'e' scritto, no?
......taglio......
beh, il propagatore c'é, certo. Ma allora...? Cosa importa(non prendermi 
alla lettera) che venga fuori un oggetto che è proprio il propagatore? è un 
oggetto che compare in una fase intermedia dei conti e su cui si deve 
integrare...scusa ma non mi sembra sufficiente per dire che ste particelle 
virtuali ci sono. Ma forse non volevi dire questo.
Comunque, per quanto riguarda Feynmann, mi spiace, avrò un profondo buco 
culturale(pazienza), ma non ho mai letto niente di lui.


 culturale(pazienza), ma non ho mai letto niente di lui.
Effettivamente... Studiare fisica teorica e ignorare Feynman e' una
lacuna.
Non solo perche' ha fatto parecchia storia della fisica teorica
dell'ultimo mezzo secolo, ma perche' aveva idee originali ed era
tutt'altro che contaiolo.
Mi viene in mente che oltre il libro che ti ho gia' indicato, ce n'e' un
altro nella stessa serie: "Quantum Electrodynamics". Forse e' ancora
piu' adatto per questi argomenti, perche' e' dedicato solo a QED, fatta
alla sua maniera.
Non so se sai negli anni 48-49 uscirono le soluzioni di Scwinger,
Tomonaga e Feynman al problema delle divergenze ultraviolette (per cui
ebbero insieme il Nobel). Ma il trattamento di Feynman era cosi' diverso
dagli altri, che a prima vista pareva non riconducibile all'approccio
standard via lagrangiana e teoria delle perturbazioni.
Fu Dyson, poco dopo, a dimostrare l'equivalenza.


 ebbero insieme il Nobel)
....taglio...
si, lo sapevo, il mio professore di fisica teorica ci aveva raccontato un 
po' la storiella. 


 Vittorio


 la forza sarebbe sempre repulsiva. E' più complicato
Comprendo che è sensibilmente più complicato..ma ciò non vuol dire che 
sia impossibile da capire o da spiegare. Il fatto è che forse mi sono 
espresso male..ma mi insegnate che il linguaggio naturale questi 
skerzi li fa.
Infatti, se è vero (come è vero) che da Schroedinger in poi per le 
particelle non possiamo più parlare di traiettorie, io posso 
tranquillamente rinunciare alla visione meccanicistica e 
deterministica della fisica classica: Non è uno sforzo così grande 
come si pensa..in fondo non possiamo (e non dobbiamo) immaginare 
particelle e fotoni con la metafora del ping-pong 
(Heisenberg ne morirebbe), così come non possiamo rappresentaci 
Dio come il vecchio canuto con la barba. 
Ma dopo la rinuncia alla descrizione classica dell'universo 
(ed in particolare delle interazioni elettromagnetiche), cosa mi resta?
In definitiva a me non interessa "vedere" il fotone che colpisce una 
carica, ma capire come questa interazione avviene. In tale prospettiva 
i quesiti che ho posto risultano non solo ancora insoluti, ma 
(ad eccezione dell'A3) addirittura sacrosanti. 
Lascio quindi il posto a chi ha la competenza sufficiente e la 
voglia di discuterli.
In bocca al lupo.
PS.: Ho un dubbio che mi nasce mentre scrivo e non so bene come 
interpretarlo...Non che il problema reale sia sul linguaggio da 
utilizzare? Fino ad oggi, è vero, abbiamo usato le varie matematiche 
con risultati eccellenti; ma possiamo continuare in questa direzione 
o dobbiamo spingerci più in là, dove il ragionamento 
assiomatico-deduttivo non arriva?
