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Titolo: partire dalla fisica relativistica?

le mie conoscenze in campo fisico si fermano purtroppo al biennio di
2° superiore. Successivamente, data l'utilità, l'importanza e il
fascino della materia, ho apprtofondito qualche argomento (a dire la
verità sono saltato di palo in frasca) attraverso internet. Ora,
però, vorrei riprendere in mano lo studio di questa materia in maniera
un pò più corposa. Se non vado errato, tempo fa lessi che la fisica
classica è solo una semplificazione di quella relativistica e che è
valida solo entro certi limiti (velocità in gioco notevolmente
inferiori a quelle della luce). Sempre a memoria mi sembra che lo
stesso Einstein affermasse che la difficoltà di apprendere la fisica
relativistica è dovuta al fatto che solitamente si inizia con lo
studio della fisica classica ed alcuni concetti della stessa sono
difficili da abbandonare in seguito (perché farebbero crollare il
fragile castello che abbiamo in testa). Ora vorrei chiedervi: secondo
voi è possibile dedicarsi in maniera autonoma (postlavoro per
intenderci) allo studio della fisica partendo direttamente dallo studio
della fisica relativistica? Potreste indicarmi qualche libro o link da
cui potrei cominciare? Grazie.

Non sono un fisico, ma per comprendere l'importanza immensa della
fisica relativistica bisogna, per ovvi motivi, conoscere ciò che c'era
prima. Altrimenti, se io ti chiedessi: 'Perchè la Relatività fu
rivoluzionaria?' tu cosa mi risponderesti?
Concludo con un'ovvietà: anche l'attico più lussuoso, in cima al
grattacielo più alto, è costruito su orribili pilastri di cemento
armato.

 armato.
se vuoi dire che la fisica prerelativistica era orribile
non sono d'accordo; la meccanica newtonian per
esempio puoi formularla in modo elegante (Lagrange
e successori).
bye
Corrado

Ciao Dumbo, ovviamente non sono per niente daccordo con quello che
dici:)
Conoscere lo sviluppo concettuale di una teoria  ti permette di
comprendere i limiti conoscitivi del momento ed il modo in cui li
superano.
Ignorare come una toria sia nata, e cosa ci sia stato prima è come
insegnare ai bambini la bellezza della democrazia ignorando millenni di
storia, morte e sangue che sono stati necessari per ottenerla.

 storia, morte e sangue che sono stati necessari per ottenerla.
A me pare che abbiate tutti e due trascurato un problema piu' di base.
L'OP ci dice che si e' fermato alla seconda.
Ora vi chiedo: si puo' studiare secondo voi la relativita' senza
conoscere concetti fondamentali della m.n. come accelerazione,
quantita' di moto, rif,. inerziale, energia?
Conoscete un libro *serio* che tratti di relativita' *partendo da
zero* su queste cose?
Ci si potrebbe anche porre un problema piu' profondo: e'
concettualmente possibile fondare la rel. in modo autonomo?
Io non so la risposta, ma ho qualche dubbio...
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 partendo direttamente dallo studio della fisica relativistica?
su questo ho invece forti dubbi...una preparazione
più ordinata, partendo dalle basi non-relativistiche,
credo sia meglio. Però queste basi si possono certamente
ridurre, rispetto a quanto si fa di solito nei programmi;
per esempio, il magnetismo lo puoi fare in modo fulmineo
usando la sola legge di Coulomb dell'elettrostatica e
la relatività della simultaneità (o equivalentemente
la contrazione delle lunghezze), e così ti risparmi
la noiosa trafila sui magneti e hai la soddisfazione di
vedere subito cos'è  realmente  il magnetismo -- una
manifestazione della relatività del tempo -- e la
soddisfazione di dedurre la sua esistenza per via
teorica.
Puoi anche fare così, se la relatività ti appassiona tanto
da non poterne posticipare lo studio (e ti capisco:-)
comincia pure dalla relatività e appena incontri un concetto
che non conosci (e che viene dalla fisica prerelativistica)
fermati e vallo a studiare su un testo di fisica classica,
poi torna alla relatività, e così via: fa un procedimento
a zig zag. Spero di non aver detto fesserie e di non
averti messo su una cattiva strada :-)
bye
Corrado

di storia, (...)
il travaglio intellettuale sofferto da chi ha costruito
una teoria è cosa nobile e farlo conoscere ha
certamente valore educativo però non la chiamerei fisica,
ma storia della fisica.
bye
Corrado

Beh, Elio, hai centrato appunto il problema :-)

 studio della fisica classica
Non per scarso rispetto per Einstein ma i concetti di spazio e tempo sono
diversi nella teoria classica rispetto a quella relativistica. Questa mi
sembra la cosa più importante da dire Ed anche la cosa che ha maggior
signifivcato fisico.
Newton faceva discendere il concetto di tempo assoluto da ragionamenti non
fisici.
Einstein ha sfruttato le trasformazioni di Lorentz (ed erano di Lorentz e
non di Einstein) per generalizzare "il concetto di tempo proprio di un
sistema di riferimento" Non so bene cosa intendesse Lorentz con le sue
trasformazioni ma queste andavano molto d'accordo con l'elettromagnetismo
mentre cozzavano tremendamente con il tempo e lo spazio assoluti di qui
nessuno dubitava nella meccanica.
Credo perciò che il vero merito di Einstein sia di aver capito che appunto
che il tempo e lo spazio sono "relativi" al sistema di riferimento che si
tiene presente.
Mantenendo il concetto fisico di simultaneità Einstein ha mantenuto il
concetto di simultaneità. E trovando (correggetemi se sbaglio) le nuove
leggi per la composizione delle velocità perchè quelle di Galileo non erano
conguenti con le trasformazioni di Lorentz.
Se continuerai nello studio tieni presente che è necessaria un certa dose
costanza e un adeguato bagaglio matematico, derivate integrali se vorrai
farla sertiamente.
MI è stato detto ma un bravo insegnante di leggere più libri che parlano
dello stesso argomento per poter avere una visione completa dello stesso.
Tra l'altro si evita di rileggere le solite cose due o tre volte ed è una
noia.
A risentirci presto.
Ciao
Mario - (
mari...@inwind.it
)
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

Boh, sinceramente non capisco. Ma come si può studiare la fisica
prescindendo dagli sviluppi che gli attuali concetti hanno avuto nel
corso dei secoli? Lo ritengo inconcepibile. Se studiare la fisica vuol
dire iscriversi ad un corso di laurea che *forse* - e qui in Italia
credo che il forse vada sostituito con un *non* - potrebbe garantire un
posto di lavoro allora ben mi spiego il tentativo di eliminare dallo
studio quelle *cose* forse *inutili* come le passate teorie. Ma una
persona che studi la Fisica per capire davvero come funzioni il mondo,
che voglia davvero conoscere e che desideri andare OLTRE, non può
*assolutamente* non sapere come le attuali idee abbiano avuto origine.
Ritrovarsi la pappa bella pronta è assai comodo ma di certo non ti
dona nè l'abilità nel procurartela, nè la forza di volontà nel
farlo.

 Io non so la risposta, ma ho qualche dubbio...
Capisco il ragionamento di Elio, che prima di una discussione sull'utilità
storica suggerisce di considerare lo studio della relatività dal lato più
tecnico del problema delle fondamenta.
Non conosco nessun libro del genere, ma personalmente credo sia possibile
introdurre la rel. senza la meccanica classica. In modo *assiomatico* direi,
partendo da una ridefinizione adeguata delle grandezze rilevanti
(spazio-tempo? q.di moto-energia?...) e dai postulati, e tenendo conto
naturalmente degli esperimenti *moderni*. Potrebbe anche essere necessario
un cambiamento di paradigma...sarebbe interessante provarci (col senno di
poi, in fondo, l'operazione non dovrebbe essere impossibile)
Certo, non tenendo conto della dimensione storica non so fino a che punto
tutto ciò possa essere didatticamente utile. Su questo ho molti dubbi anch'
io.
Luca

 dubbi anch' io.
Non c'e' solo questa ragione per avere dei dubbi didattici.
Gia' e' maledettamente difficile far acquisire un sano punto di vista
newtoniano, che pure ha della basi sperimentali piuttosto ricche.
Partire in modo relativistico richiede uno sofrzo di astrazione assai
maggiore, perche' la connessione con fatti di esperienza comuna e'
inesistente.
E poi, tanto che ci siamo, perche' non partire addirittura dalla mecc.
quantistica, magari relativistica? :-))


 inesistente.
verissimo e daccordissimo (la nostra mente non si forma in un mondo
relativistico, v. sopra)
Ciao
Luca

 magari relativistica? :-))
Questa è facile :-)
IMHO a tutt'oggi si ha solo una vaga idea di cosa sia una meccanica
quantistica relativistica. 
Nei modelli basati sulle teorie di campo l'unica cosa che si riesce a
fare (o quasi) è il calcolo (perturbativo) di ampiezze di proiezione tra
stati asintotici; di dinamica a tempi finiti non se ne parla.
I modelli particellari sono difficili da costruire e finora hanno solo
valenza fenomenologica.
Insomma, c'è ancora parecchia strada da fare.
-- 
ws

 Insomma, c'è ancora parecchia strada da fare.
Certo, certo ... deve esserci ... alrimenti resto disoccupato :-))
 Ciao
 Federico

 fenomenologica" mi sembra fuori luogo!
Già: il destino di qualunque critica alle teorie di campo è quello di
scontrarsi con il loro innegabile successo sperimentale.
Però attenzione: non è tutto oro quel che luccica.
Da parecchi anni ormai è diventato chiaro che i successi empirici delle
teorie di campo locali (o meglio, dell'accoppiata QFT locale +
rinormalizzazione) sono in un certo senso inevitabili.
In altre parole: comunque sia davvero "fatta" la Natura, alla scala di
energie oggi disponibile essa potrà sempre essere descritta da una
teoria di campo locale.
E' questa l'idea che sta alla base del concetto di "effective field
theory" (la cui paternità risale, credo, a Weinberg).
-- 
ws

 teoria di campo locale.
Certamente, piacerebbe anche a me poter studiare cosa succede ad energie
dell'ordine della massa di Planck, ma non si puo'!
D'altra parte, nessuna nuova teoria che non possa essere verificata con i
mezzi attuali rischia di restare solamente un po' di inchiostro su un
pezzo di carta ...
Ahi! Ho pestato il callo dei teorici :-)))
 Salutoni a tutti!
 Federico

 pezzo di carta ...
Beh, intanto si può vedere se ne esistono, di nuove teorie (compatibili
con i dati sperimentali già acquisiti).
Nel caso della quantum gravity, ad esempio, già solo questo requisito
minimo è parecchio problematico.
-- 
ws

 con i dati sperimentali già acquisiti).
S', ne esistono, un paio le conosco anch'io, quindi ce ne saranno 
sicuramente di piu' :-)
Ma, ripeto, finche' non si osservano deviazioni dal Modello Standard,
nessuna di queste teorie varra' nulla piu' del Modello Standard!
[OT]
Poco tempo fa ho sentito una citazione da un astronomo del passato (non
ricordo chi esattamente): "Per ogni insieme di dati, esiste una teoria in
accordo con gli stessi dati che e' semplice, elegante, convincente e
sbagliata!"
Quindi, cari i miei teorici, state attenti: finche' un collega non tira 
fuori un'altra teoria semplice, elegante e convincente ... quella 
sbagliata e' la vostra :-)))
 Ciao
 Federico

 ws


 conto dei gruppi di simmetria con i gruppi di simmetria.
Non ho capito...
-- 
ws

 completa ... osbaglio?
Volendo essere diplomatici, diciamo che è una teoria completa per il
livello di rigore matematico al quale i fisici si sono abituati negli
ultimi 70 anni :-)
-- 
ws

 Non ho capito...
i gruppi di simmetria della teoria di stringa, e l'estensione del
concetto di algebra di Lie a super-algebra danno agio di
contestualizzare e comprendere i nessi fra campi di materia
e campi di gauge, di ragionare in termini unificati sul teorema
di spin-statistica con la considerazione finalmente coerente
dal punto di vista matematico dei nessi fra i gruppi geometrici
ed i gruppi di simmetria interna. Possibilita' tanto vietata da un punto
di vista logico alle algebre di Lie ed alla teoria della simmetria
che sta alla base del modello standard, quanto necessaria per
l'applicabilita' del modello stesso, vedi il teorema no go . Tutto questo
senza
drammatizzare il problema delle tecniche perturbative, senza
dovere piu' stare a preoccuparsi della consistenza logica delle
sue previsioni. Altro classico problema della teoria quantistica e'
il principio di corrispondenza che risulta vietato alla quantizzazione
elementare di Dirac: il commutatore quantistico ed la parentesi di
Poisson possono essere identificate solo scordandosi i polinomi
di grado piu' alto del secondo costruiti con le osservabili. Questo problema
risulta meno drammatico negli approcci di quantum-gravity e super-gravity.
Ma gli sviluppi piu' moderni della teoria delle stringhe permettono di
vedere che non esiste una contraddizione a priori fra le tecniche di
loop-quantization e le teorie di stringhe e dunque permettono di sperare
in un'euristica classica per la meccanica quantistica, euristica vagheggiata
da t'Hooft e sostenuta anche dai successi degli approcci stocastici alla
quantizzazione, (ancora questi approcci sono compatibili con una tecnica
perturbativa, i cui problemi non risultano piu' intrinseci alla tecnica
perturbativa,
ma vengono inquadrati nelle difficolta' del supporto sul quale si pretende
di
applicarle). Tutto questo ha risvolti pratici importanti non solo sui
massimi
sistemi. I problemi pratici dell'applicazione della meccanica quantistica ai
sistemi molecolari, con vincoli e bagni termici sono noti fin dai primissimi
tempi
della meccanica quantistica. La considerazione dei vincoli come l'energia in
mancanza della completa integrabilita' del sistema conduce all'esigenza di
una meccanica quantistica su spazi curvi. E questo porta ai problemi non
banali di come fare gli sviluppi perturbativi senza incappare in
incongruenze
e convergenze a numeri casuali. Imparare a trattare il riflesso dei vincoli
topologici sull'analisi armonica e' importante.


 quantizzazione, 
Quali sarebbero questi successi?
(Chiedo davvero, eh! Non so nulla di quantizz. stocastica...)
-- 
ws

 (Chiedo davvero, eh! Non so nulla di quantizz. stocastica...)
Il Nobel a Legget e' un Nobel ad una persona che ha costruito
un approccio del tutto generale alla trattazione statistica di sistemi
quantistici e che porta naturalmente alla ricerca di un modo
autoconsistente di includere gli stessi strumenti della meccanica
quantistica classica nell'alveo del linguaggio generale della
statistica. Trovi un bel libro di recente pubblicazione in cui
una parte di questa ricerca e' stata condotta con discreto successo.
Bolivar Springer. Se hai pazienza posso recuperare la citazione
completa.


 MQ.
Temo di essere tra questi ostinati...
Anche se non mi sentirei di sostenere la tesi con forti argomenti.
E' piu' che altro un forte sospetto.


 completa.
Grazie!
-- 
ws

 Grazie!
Ma grazie si o grazie no?
Vabbe' io comunque l'avevo gia' ritrovato:
AO Bolivar,
Quantum-classical correspondence.
Springer Verlag editore. 2005.
Non aspettarti molto da questo libro, ma
sappi pero' che a mio parere con semplicita'
e con una leggibilita' godibile l'idea della
portata pratica e del guadagno di visione
d'insieme nella meccanica quantistica
che deriva dall'effettivita' di un cambiamento
di punto di vista che deriva gia' dal solo sviluppo
dei metodi statistici. Senza ancora considerare
la teoria topologica dei campi.


 meglio in futuro.
Colgo subito l'occasione di precisare e dettagliare un poco questa
frase. L'uso di azioni a due parametri permette di considerare dei
fogli in uno spazio a D+2 dimensioni. Dove D e' la dimensionalita'
della teoria di stringhe. La teoria della coomologia suggerisce che
molte delle proprieta' dei campi e dei principi variazionali che li
descrivano siano iscritte in una struttura topologica, i lavori di Milnor
hanno permesso di collegare queste proprieta' con le proprieta' dei
bordi, esiste una dualita' nota fra co-omologia ed omotopia. Da qui
l'importanza della struttura delle brane che sono i bordi che caratterizzano
la teoria di stringa. Nella scelta delle brane, che sono una varieta'
immensa sta la teoria. E' questo il problema principale della teoria
odierna. Nel pagliaio delle strutture coo-omologiche quale descrive
il nostro universo. I piu' scettici dicono anche: e perche' dovrebbe
esisterne
una?


 > meglio in futuro.
Riformulo usando parole non mie, sperando
di attivare l'attenzione di qualcuno su temi che
dovrebbero diventare presto di uso comune non
solo in fisica teorica, ma anche in fisica computazionale.
In primo luogo cosa e' la coomologia? La coomologia e'
un potente strumento matematico per la classificazione
delle forme differenziali. Nel 1960 i lavori di Michael Atiyah,
Isadore Singer, Alexandre Grothendieck e Friedrich
Hirzebruch generalizzarono la coomologia dalle forme
differenziali ai fibrati vettoriali. Un soggetto che oggi e' noto
come K-teoria. Witten aveva arguito che la K teoria e' rilevante
per la teoria di stringa nella classificazione delle cariche delle
D-brane. Le D-brane portano un tipo di carica chiamato carica
di Ramond-Ramond. I campi di Ramond Ramond sono forme
differenziali e la loro carica dovrebbe essere classificata dalla
co-omologia ordinaria. Ma i campi di gauge si propagano sulle
D-brane, ed i campi di gauge danno luogo a fribrati vettoriali.
Questo suggeri' a Witten che la classificazione delle cariche delle
D-brane richieda una generalizzazione della co-omologia a fibrati
vettoriali. Quindi la K-teoria.
Qui torno a parole piu' personali:
Il ruolo di questo tool e' rilevantissimo nella dinamica delle brane.
Per chi conosce i rudimenti della classificazione topologica delle
singolarita' nei campi lineari e non lineari sara' certamente
soundly il concetto di solitone, di kink di anti-kink e di carica
topologica.
Nella teoria delle stringhe la dinamica dei solitoni avviene a due livelli:
a livello strutturale dove la dinamica e' regolata dalla struttura
topologica
della brana ed a livello secondario, dove la dinamica e' quella
istantonica delle stringhe. Come si esprimerebbe uno studioso
di vetri la dinamica secondaria guida la dinamica strutturale. I modi
veloci,
su una struttura quasi-rigida ne determinano l'evoluzione lenta. Le
brane sono depositarie della struttura del sistema. Le stringhe della
simmetria e della regolarita' statistica del sistema.
Nelle brane stanno le proprieta' strutturali del sistema, nelle
stringhe le proprieta' statistiche. Per esempio, un modello
molto semplicistico di dinamica di brana e' rappresentato dal
noto modello cosmologico di Randall-Sundrum in cui l'universo
intero e' descritto come una tre-brana immersa in uno spazio
anti-de-Sitter di dimensione cinque, con una grande (infinita)
extra-dimensione. Nel Gennaio 2003 un gruppo di studiosi:
G. J. Mathews, P. M. Garnavich (University of Notre Dame),
K. Ichiki, T. Kajino (NAO Japan), M. Yahiro (University of Ryukyus)
ha studiato la consistenza di questo modello (qualcuno si ricorda
del buon Francesco Alfe'? ebbene le sue chiacchiere disinvolte
circa una dimensione isotropa, una struttura semplice, una
contrazione uniforme nelle tre dimensioni, mescolano
probabilmente, pur se in modo troppo disinvolto e semplicistico
suggestioni derivanti da questo modello) con i dati cosmologici.
Questi dati conducevano nel 2003 ad una conferma della validita'
del modello.
Normalmente fino a non troppo tempo fa si e' ritenuto che le dimensioni
extra del gruppo di simmetria, che sono compattificate, abbiano scale
di energia-lunghezza dell'ordine di 10^(-33) cm.
Altri modelli piu' generali hanno condotto ad arguire l'eventualita'
di una misura di laboratorio di violazioni del principio di equivalenza
forte, come effetto secondario dell'esistenza di dimensioni secondarie
dell'ordine invero macroscopico di 1 mm Arkani Hamed e dimopoulos
Dvali avanzarono questa ipotesi. In questo caso invece, correva voce
che ulteriori deduzioni seguite dall'adozione di questa ipotesi
conducessero ad ipotizzare un fenomeno nell'astrofisica delle supernove
che non sarebbe stato osservato. L'autore di questa controproposta porta
un nome che rievoca lieti pensieri che riportano all'origine della teoria
delle
equazioni Steven Abel. Effettivamente sulla stessa base, ma con implicazioni
diverse Antonio Riotta, un teorico dell'SNS ha ipotizzato ormai diversi anni
orsono che dimensioni extra comporterebbero una violazione del principio di
equivalenza nelle fasi iniziali dell'espansione dell'universo e renderebbero
necessarie delle anisotropie nella radiazione cosmica di fondo. Non e'
proprio
questo il succo del discorso, forse si tratta di una ipersemplificazione, ma
oggi
le anomalie nelle anisotropie della radiazione cosmica di fondo sono state
misurate e difficilmente, a meno di ipotizzare una strana congiura degli
errori sistematici potranno essere accordate con un modello inflazionistico
classico isotropo e lorentzian flat.
