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Titolo: Costanti?

Subito la questione.
Ho letto da qualche parte che le costanti fisiche (velocità della luce,
carica dell'elettrone, costante di Planck, etc...) potrebbero non essere
costanti, ma varierebbero nel tempo [(e nello spazio?)].
E' vero?
E se si...
Da cosa dipenderebbe questa variazione?
Grazie e ciao a tutti  ^___^
-- 
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 Da cosa dipenderebbe questa variazione?
Ogni teoria propone una causa diversa.
Per quanto ne so, in tutte (o quasi tutte)
le teorie la variazione è legata alla cosmo-
logia: la filosofia di fondo consiste nell' 
assumere una relazione fra l'universo nella 
sua globalità e le costanti fondamentali, 
da ciò deriverebbe un cambiamento di una o 
più costanti a causa dell'evoluzione
(espansione) dell'universo.
La costante fondamentale X influenzata 
dall'espansione cambierebbe col tempo 
t secondo una legge del tipo 
dX/dt = b X H
dove b è una costante adimensionale
e H la costante di Hubble (che ti dà il tasso
di espansione, non so se hai presente). 
Ma ci possono essere leggi più 
complesse. 
Comunque, di variazioni finora non
s'è trovato traccia; qualche anno
fa un gruppo di astrofisici aveva 
detto (esaminando gli spettri
di lontanissime quasar) che la 
costante di struttura fine cresceva
lentamente nel tempo ma se non sbaglio
(sbaglio ? ) hanno poi ritirato l'affermazione 
(in base a misure più accurate). 
 
Se sei curioso sui particolari del
meccanismo di variazione (cioè il meccanismo 
che lega la (le)costante (i) all'universo)
posso solo dirti che varia da teoria a
teoria e in certi casi non esiste neppure
un meccanismo chiaro, ci si limita a postulare
la variazione al solo scopo di costruire
una teoria più interessante della 
teoria tradizionale, un po' perchè i fisici si
annoiano a lavorare sempre con le stesse
teorie, un po' perchè così facendo sperano
di scoprire qualcosa di nuovo. In genere la 
"costante" che viene fatta variare è trattata
come un campo scalare sovrapposto agli altri campi
noti: ti cito solo il caso (famosissimo)
della teoria gravitazionale di Brans & Dicke; 
ti dico in breve di che si tratta nel caso non lo 
conoscessi: 
una quarantina di anni fa, quei due presero per
il collo la costante di Cavendish G 
(quella, per intenderci, che compare come 
coefficiente nella legge di gravitazione universale 
F = G M m / r^2 che dà la forza attrattiva tra due 
masse) e senza tanti complimenti la considerarono 
variabile nello spazio e nel tempo: appunto un 
campo scalare, come dicevo prima. 
Dopodichè sovrapposero (nelle formule) questo campo
scalare al campo tensoriale che compare nella
teoria gravitazionale di Einstein e ottennero
delle equazioni gravitazionali più generali e complicate
(di tipo scalare-tensoriale) di quelle einsteiniane
(che sono puramente tensoriali) le risolsero e
ottennero soluzioni diverse e quindi conseguenze fisiche
nuove (non sto a dirti quali, puoi trovarle
facilmente anche su Google, penso, digitando 
Brans-Dicke. Comunque fino a oggi queste conseguenze 
nuove non sono state osservate). 
 
Quando un fisico fa un atto del genere, 
si trova tra le mani un nuovo territorio tutto da 
esplorare e (a parte la fatica di lavorare
con formule più complicate di quelle tradizionali)
il divertimento che ne trae non è cosa da poco. 
Aggiungo che Brans e Dicke speravano, oltre che
di divertirsi, anche di risolvere un difetto 
(non so dirti se reale o no, ma loro erano 
convinti che fosse un difetto) della teoria di 
Einstein, quello di non riuscire ad armonizzarsi 
col principio di Mach: non so se ne hai sentito 
parlare, ma detto in breve: il principio
di Mach dice che la massa di un corpo qualunque 
è generata dall'azione gravitazionale di tutti gli 
altri corpi dell'universo (veramente ci sarebbe 
molto altro da dire, ma sorvolo), Secondo loro, 
questo legame tra la massa, e quindi la gravità, 
e l'intero universo era una buona ragione
per pensare a una G che cambia col tempo,
dato che l'universo cambia col tempo. 
Finora però le osservazioni 
non hanno mostrato nessuna variazione di G. 
quindi la maggioranza dei fisici continua a 
lavorare con le vecchie equazioni di Einstein. 
Il che non vuol dire che sarà sempre così.
Se vuoi un altro esempio, ti dò la meccanica
quantistica stocastica (una formulazione
alternativa della meccanica quantistica) 
In questo caso, la storia si è sviluppata
in modo un po' diverso: i fondatori all'inizio 
non pensavano minimamente di far variare delle
costanti fondamentali, quello che volevano era solo
una formulazione alternativa della teoria dei 
quanti (la forma standard non era di loro gradimento) 
Nella loro formulazione, gli effetti quantistici 
sorgono dall'interazione delle particelle con 
un campo di nuovo tipo che pervade l'intero
universo. Ma c'è anche un risultato nuovo, 
la costante di struttura fine a causa di questa
interazione e del fatto che l'universo cambia
col tempo cambia anche lei col tempo (poi: 
in certe formulazioni cambia la costante
di Planck, in altre cambia la velocità della 
luce). 
Ci sono anche persone che rifiutano 
l'evoluzione biologica e per combatterla 
vogliono dimostrare che l'universo è 
estremamente giovane (così, dicono loro, 
non ci sarebbe stato abbastanza tempo per 
l'evoluzione).
Per conciliare questa idea con le osservazioni
astrofisiche (che danno un'età enormemente più
lunga di quella che serve al loro scopo)assumono
una velocità della luce variabile. 
Questa motivazione non è scientifica, ma ha il 
pregio di essere divertente. 
 
Smetto qui, anche se potrei continuare a 
fornirti esempi, perchè i fisici si sono 
sbizzarriti negli ultimi settant'anni a fare 
teorie con "costanti" variabili: cominciò 
Milne negli anni trenta, poi Dirac e poi Brans 
e Dicke dei quali ti ho già detto (tutti questi 
fanno variare G) e poi Hoyle insieme a Narlikar 
(che fanno variare le masse delle particelle) 
poi Gamow (che fa variare la carica dell'elettrone)
e poi (con la meccanica quantistica stocastica di cui 
ti parlavo) De la Pena, Auerbach, Santos e Cetto 
(sulla " n " di de la Pena ci vuole quella biscia 
tipicamente spagnola che qui non so fare). 
Su Google dovresti trovare abbastanza cercando 
"variazione delle costanti", e cose del genere 
(trovi di più in inglese che in italiano, ovviamente)
oltre ai nomi che ti ho detto.
In un vecchio numero della rivista 
American Journal of Physics 
c'è un articolo interessante sul tema, purtroppo
non ho qui i dati, ma sono quasi sicuro che
fosse del 1986. 
 
Bye
Corrado 


 Da cosa dipenderebbe questa variazione?
Aspettiamo che si abbia qualcosa di sicuro, poi ci penseremo...
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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grazie a tutti


 c'è un articolo (...) purtroppo non ho qui i dati (...)
Mi è venuto tra le mani:
Norman, Eric B.: " Are fundamental constants really constant? "
American Journal of Physics, 1986, vol. 54, pp. 317 - 321.
saluti
Corrado