Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Curiosità: qual'è la più difficile branca della fisica?

Ciao forum, oggi mi è capitato sottomano un libro di ottica con 
la relativa trattazione a un livello piuttosto alto che 
ovviamente ho solo potuto sfogliare. Sono rimasto sorpreso di 
quanto sembri e probabilmente è complessa la disciplina e si è 
riaffacciata una domanda che volevo fare da tanto e che ora ho 
deciso di fare. Pensavo che con le applicazioni ingegneristiche 
in radar, microonde e così via si toccasse il massimo ma così a 
occhio sembrano quasi un gioco a paragone di cosa si può fare 
con le equazioni di Maxwell
 
Come da oggetto, qual'è la parte della fisica che trovate più 
difficile e/o che vi dato più filo da torcere sia come studenti 
che, soprattutto, dopo?
 
Dimenticavo per chi fosse curioso: il libro di ottica è 
Giusfredi G, 'Manuale di ottica', Springer 2014
 
Grazie a chi vorrà rispondere,
 
A.

 soprattutto, dopo?
Vedo che nessuno ti ha risposto. Provo a dire qualcosa io, più che
altro per spiegare come mai non hai avuto risposte.
Per come la vedo io, la domanda è - diciamo - ingenua.
Non mi pare possibile rispndere, perché la fisica è una scienza
terribilmente vasta e complessa, che cambia continuamente nel tempo
con approfndimenti, contaminazioni tra campi originariamente separati,
ecc. ecc.
Quindi è già problematico definire dei campi.
Lo si può fare all'ingrosso, ma le definizioni possono cambiare da
persona a persona, a seconda delle competenze, specializzazioni, per
non parlare dell'età :-)
 
L'esempio che fai dell'ottica è tipico.
Che cosa s'intenda per ottica temo ricordi la storiella dei ciechi che
volevano definire un elefante toccandolo.
Siccome l'elefante è grosso, e ognuno lo toccava in parti diverse, a
ciascuno appariva diverso :-)
Pensa che addirittura certi termini possono assumere signiicati diversi
a seconda di chi li usa.
Faccio un esempio, con l'avviso che potrebbe essere sbagliato causa la
mia età: infatti si riferisce a cose che ho visto almeno 20 anni fa, e
ora potrebbe essere cabiato tutto :-(
 
Che cosa s'intende per "ottica gaussiana"?
 
A me, che in anni passati ho avuto motivi diversi per approfondire
l'ottica geometrica (fotografia, telescopi...) ottica gaussiana faceva
pensare all'approssimazione di Gauss, che è il necessario punto di
partenza per capire gli strumenti ottici.
Le deviazioni dall'appr. di Gauss vegono definite "aberrazioni", il
che a rigore è un'aberrazione, perché lenti e specchi del mondo reale
non seguono quasi mai l'appr. di Gauss e casomai è questa che si
scosta dalla realtà...
 
Invece chi usa per ricerca corrente laser e compagnia bella intende
per ottica gaussiana il tipo di onde che s'incontrano in quell'ambito
e che spesso hanno un profilo d'intensità attorno all'asse di
simmetria che è una gaussiana.
Dopo di che se si va avanti le cose si complicano parecchio e immagino
che il libro che citi ne tratti ampiamente.
 
Incidentalmente, la confusione è anche colpa (si fa per dire: è un
immenso merito) dell'ampiezza di campi studiati da Gauss, che ha pochi
simili nella scienza tutta: prova a pensare quante cose che certamente
conosci sono associate a Gauss, e credi a me che ce ne sono moltissime
altre che probabilmente ignori :-)
 
Deviando dalla tua domanda per fermarmi un momento su Gauss, ho sempre
trovato particolare il percorso della sua ricerca.
In gioventù è stato un matematico con interessi in campi che più
astratti non si può, di cui era allora impossibile immaginare
applicazioni pratiche.
 
Poi è passato alla meccanica celeste: aveva solo 32 anni nel 1809,
quando scrisse la "Theoria motus corporum coelestium, in sectionibus
conicis Solem ambientium", che aveva lo scopo di fornire metodi
pratici per determinare le orbite dei primi pianetini, che allora
venivano scoperti. Quindi uno scopo "pratico".
Di passaggio, diede un primo fondamento a quella che poi sarebbe stata
chiamata, impropriamente, "teoria degli errori": è lì che si trova la
famosa "gaussiana" come legge di distribuzione degli errori
accidentali.
E tanto che c'era, sistemò anche il metodo dei minimi quadrati.
 
Dopo di che si dedicò a questioni di geodesia: misure di precisione di
angoli e distanze sulla sup. terrestre.
Il che lo spinse anche in matematica a questioni più "pratiche"
(sempre per modo di dire): pensa alla geometria differenziale delle
superfici, culminata nel famoso "Theorema egregium" (aveva 50 anni).
 
Pian piano (ma lo storia precisa non la so) passò a questioni ancora
più fisiche, come la misura di campi magnetici, la legge che porta il
suo nome, una sistemazione delle unità di misura
dell'elettromagnetismo, che era allora in piena crescita.
Ti ricordo il "sistema di Gauss" ancora oggi preferito dai fisici
rispetto al SI perché meno convenzionale.
 
Non è poi del tutto una divagazione: ti dà un'idea di come siano
connessi rami apparentemente del tutto separati della scienza, grazie
alla personalità di scienziati particolrmente versatili.
All'estremo opoosto ci sono i superspecialisti, che sanno tutto su
pochissimo.
Entrambe le personalità sono utili, anche se con rischi di eccedere,
in un senso o nell'altro.
 
E come vuoi che uno minimamente consapevole di tutto ciò possa
rispondere alla tua domanda?
 
 
-- 
Elio Fabri

 
 
Premesso che ho affrontato lo studio di solo alcuni limitati settori della fisica, in particolare non ho affrontato lo studio della RG, degli stati condensati, fisica nucleare, particelle, astrofisica, ... :-) 
 
quella che ho trovato più tosta è la MQ, per questo motivo: capire ogni volta qual'è la relazione tra la fisica "che si tocca con mano" di ogni concetto matematico che si studia. 
 
--
Wakinian Tanka

Il giorno venerdì 14 agosto 2020 alle 01:10:02 UTC+2 
ansia...@apspaps.org
 ha scritto:

La fisica in se'.
 
Nel senso di questo brano che anche se di Steiner, risente del pensiero di Goethe antitetico a quello di Newton:
 
 
 
 
«Persino nel fenomeno più semplice, l'urto tra due corpi, s'introduce un elemento antropomorfico quando si pronuncia qualcosa in proposito. Il giudizio: un corpo urta l'altro, è già antropomorfico. Poiché non appena si voglia andare oltre la mera osservazione del processo, si deve trasferire su di esso l'esperienza che il nostro proprio corpo ha quando mette in moto un corpo del mondo esterno. Tutte le spiegazioni della fisica sono antropomorfismi mascherati.»
 
(Steiner, op. cit., pag. 152)

 della fisica sono antropomorfismi mascherati.»
 
Probabilmente ho dato per scontati certi assunti della mia 
domanda senza renderli più espliciti, cosa che tento di fare 
ora. So da sempre che non solo tutta la fisica, ma qualsiasi 
suo ramo o argomento è 'il più difficile'; molti dei motivi 
sono stati elencati nelle altre due risposte e peraltro c'è un 
fatto generale: la difficoltà di qualsiasi argomento dello 
scibile umano non è limitata superiormente.
 
Anche una goccia di olio versata in un bicchier d'acqua si 
porta dietro praticamente tutta la fisica. Se ricordo bene il 
colore dell'oro (e' un'ovvia associazione di idee e basta) si 
spiega con considerazioni relativistiche e non mi stupirei se 
lo stesso accadesse con un altra 'sostanza' al posto dell'olio 
se non anche con l'olio stesso. Poi intervengono termodinamica, 
studio delle interfacce, la fluidodinamica e tanto altro. E la 
fluidodinamica è se vogliamo un ramo della meccanica che a sua 
volta ha sviluppato strumenti concettuali e operativi 
sofisticatissimi; forse ha anche senso determinare 
l'hamiltoniana del sistema-acqua-olio e su cosa si basa quel 
ramo della meccanica se non su una quantità sterminata di 
matematica? Tutto richiama tutto, e se non è così poco ci 
manca.
 
La mia domanda era molto più terra terra delle questioni 
antropomorfiste (delle quali se posso dirlo, non vedo molta 
relazione con l'argomento), e sorge dal mio personale 
apprezzamento, per quello che vale, verso molti partecipanti 
del forum. Dietro ciascun fisico o ingegnere o matematico, ci 
sono persone; sapere cosa le ha messe in difficoltà, se mai 
questo è accaduto nella loro carriera, dice molte cose su come 
si affrontano i problemi e soprattutto sulle specificità del 
singolo argomento. Quando si conosce, se pure telematicamente, 
qualcuno nell'arco di anni, avere una sua opinione sul modo di 
affrontare qualcosa, dice molto anche sulle particolarità di 
questo qualcosa e il modo corretto di affrontarlo.
 
Non solo, ma avevo in mente un motivo persino più semplice; 
immaginare una persona in gamba mentre affronta un'argomento 
difficile è uno sprone e un ispirazione, e forse molti lettori 
silenziosi ne trarrebbero ispirazione a loro volta........ io 
sicuramente si.....
 
Ed è tutto qua, so di non aver molto sviluppato il 'movente' 
della domanda ma ora l'ho fatto. Ringrazio tutti per gli 
interventi e fin da ora eventuali successivi, dato che un forum 
moderato non ha l'agilità di uno 'libero' e un ringraziamento a 
ogni fase del topic è poco pratico :)

 porta dietro praticamente tutta la fisica. 
 
Capisco la tua domanda in un certo senso epistemologica.
Praticamente ti sei risposto da solo.
Il problema della difficolta' e' soggettivo non oggettivo.
Dipende da molti fattori in primis il grado di astrazione ma anche il dettaglio con cui uno stesso problema viene spiegato.
Ovviamente il bagaglio di conoscenze della fisica e della matematica di due soggetti messi a confronto fa si che cio' che e' facile per uno diventi complicatissimo per un altro.
Ma alla fine della favola dovranno essere messi in tavola dei concetti semplici e questo e' la dote di grandi menti e della loro capacita' di sintesi.
Naturalmente l'analisi non e' alla portata di tutti.

 Naturalmente l'analisi non e' alla portata di tutti.
 
Non so se sia più difficile della sintesi. 
 
--
Wakinian Tanka 

 menti e della loro capacita' di sintesi.
 
Su questo ho dei dubbi.....
 
In questi giorni sono alle prese con il teorema della forza 
viva, che conosco praticamente da ragazzino. Ma stavolta è 
spiegato in un contesto molto generale, con strumenti 
matematici quasi banali. Il testo, di 450 pagine, lo dimostra 
come 'nota a margine' (in realtà in quei paragrafi di font più 
piccolo a mò di digressione) in una sola riga, e la 
dimostrazione differisce di poco da quella che conoscevo. 
Capisco cosa e come ha fatto l'autore ma mi sembra di stare su 
una nuvoletta pronta a sparire e farmi precipitare giù. La mia 
impressione, confortata da un minimo di esperienza, è che 
quando ci sono pagine di calcoli le cose possono essere 
complicate ma non difficili. Quando si va al cuore delle cose, 
sotto l'apparente semplicità si nascondono tonnellate di 
ragionamenti sottili. Sono giorni che sto su quelle quattro 
righe; le capisco ma da un'altro punto di vista non le capisco. 
E si vede bene che l'autore ha tutte le qualità che hai 
elencato, o almeno mi pare le abbia.
 
Questo discorso si estremizza con la termodinamica, ma vale 
credo anche altrove. La mia impressione è che tu non parta da 
un punto di vista di fisico o matematico ma umanistico e non so 
se questo (ammesso che sia come penso) ci faccia convenire sul 
significato di 'semplice' o del suo opposto.
 
In breve: penso che più si scava, più le cose semplici si 
rivelano sempre più complesse (se sono argomenti importanti, se 
no si può scavare quanto si vuole invano), però è solo la mia 
impressione di persona con i propri limiti.

 ispirazione a loro volta........ io sicuramente si.....
....
 
 
Con questa precisazione fai fare una "rivoluzione copernicana" alla 
domanda che mi permette di scrivere la mia.
 
Argomenti che mi hanno messo o mi mettono in difficoltà ce ne sono 
veramente tanti.  La risposta breve alla domanda su quale sia la branca 
della fisica più difficile potrebbe essere "quella di cui mi sto 
occupando in questo momento". Da un lato, qualsiasi argomento, una volta 
che si va abbastana a fondo può richiedere un livello di sofisticazione 
e di esperienza nelle manipolazioni formali da mettere a dura prova 
anche un Landau (ammesso che se ne facciano ancora di fisici di quel 
tipo). Dall' altro, anche argomenti apparentemente "di base", visti in 
un'ottica diversa possono evidenziare cose non capite a sufficienza.
 
Quindi, le difficoltà ci sono sempre, a qualunque livello. Il 
principiante può essere messo in crisi da problemi banali per chi ha 
superato il "primo livello" ma ad ogni livello nascono nuove difficoltà, 
o, per dirla meglio, nuove sfide.
 
Come superarle? ci sono alcune ricette ovvie e altre un po' meno. Io ne 
ho due preferite.
 
La prima  è di "riavvolgere il nastro". Periodicamente occorre provare a 
ritornare su argomenti, anche di base, come se fosse la prima volta (ma 
non essendolo, le domande sono un po' diverse). Ripartire anche dagli 
esercizi banali, per "togliere la ruggine" e allo stesso tempo per 
rivederli sotto una luce diversa, meno puntuale e più "in prospettiva". 
Richiede un po' di tempo da investire, ma personalmente l'ho trovata una 
strategia utile su tempi lunghi. Meglio poi se la scelta degli argomenti 
da "rivisitare" viene fatta sulla base di un problema specifico.
 
La seconda è di non reinventare l'acqua calda. Anche se può essere 
rassicurante ricostruire tutto da sé un ragionamento o un calcolo, è 
molto più efficiente (ma solo avendo già delle basi) partire da un 
patrimonio di conoscenza che mai come oggi è ragionevolmente 
accessibile. La difficoltà di questo approccio è che non va bene se non 
si conosce nulla dell' argomento.  Ma se si conoscono le "parole per 
dirlo" e si ha la capacità di selezionare le risposte alle proprie 
domande allora il vantaggio in termini di tempo può essere enorme.
Ogni riferimento anche a questo NG NON è puramente casuale.
 
Giorgio