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Titolo: Una questione un po' filosofica

Salve, avrei una domanda un po' particolare; supponendo (per assurdo
;)), che domani i teorici riescano a costruire un quadro unitario della
fisica fondamentale, unificando tutte le forze, scoprendo tutte le
particelle elementari, accordando tra loro meccanica quantistica e
relatività, domande (sotto certi aspetti filosofiche) come:"Cosa sono
lo spazio e il tempo?" o "Cosa c'era (e se c'era) "prima" del Big
Bang?", troverebbero una risposta? Provo a porre la domanda in altri
termini, visto che è ovvio che una cosa non la si può sapere fin che
non la si scopre; immaginiamo che davvero si riesca a realizzare un
quadro coerente della fisica fondamentale, in base alle nostre attuali
conoscenze, realizzando un tale quadro, domande come quelle enunciate
più sopra, troveranno necessariamente una risposta, potrebbero trovare
una risposta, o sono totalmente al di fuori dell'ambito della fisica?
In pratica, ammettendo (ma non è detto) che sia piuttosto logica
l'idea di una natura retta da ben ordinate leggi e che, quindi, prima o
poi, si riuscirà ad avere un quadro coerente della fisica
fondamentale, per ottenere un tale quadro, le attuali idee sullo
spazio, il tempo, o l'origine dell'universo, dovranno venire totalmente
sconvolte (una sorta di nuovo '900 della fisica, insomma) o tali idee
sono ormai acquisite e si tratta "soltanto" di mettere assieme i pezzi
del puzzle?

 del puzzle?
A quel che sento molti fisici ritengono inevitabile prima o poi una
rivoluzione per comprendere la gravita' e  la meccanica quantistica
insieme. Secondo me invece e' necessario soprattutto  un nuovo quadro
osservativo-sperimentale.
Saluti.

 osservativo-sperimentale.
ciao, scusa ma non capisco cosa sia il quadro
osservativo-sperimentale.... nel senso di fare altri esperimenti per
sgamare cosa c'e' nascosto sotto (esperimenti come quelli che si fanno
oggi ma magari utlizzando energie maggiori) oppure intendi per
<<nuovo quadro osservativo-sperimentale>> una abolizione della classica
misura per sostituirla con  l'indagine delle cose utilizzando altri
strumenti, altri punti di vista... altri concetti?

 strumenti, altri punti di vista... altri concetti?
Utilizzare energie sempre maggiori lo escluderei se ti riferisci agli
esperimenti con gli acceleratori: basta considerare gli sforzi
economici e  tecnologici che il progetto di LHC sta affrontando
(tuttavia c'e' gia' in cantiere, pronto a partire se LHC andasse bene,
un Linear Collider elttrone-positrone ad energie ancora piu' alte).
Forse la studio dei raggi cosmici potrebbe dire qualcosa di piu' sulla
fisica delle alte energie in maniera relativamente economica.
Quello che intendo e' che a mio avviso molti sforzi teorici in fisica
delle particelle sono rivolti a modificare il quadro teorico attuale ad
energie troppo lontane dalla soglia di sperimentabilita', con il
rischio di si sottovalutare la possibilita' di una ricca fenomelogia
inattesa ad energie inferiori. Quello che secondo me e' necessario e'
acquisire maggiori informazioni sperimentali nella regione di energia
ancora inesplorata  intorno al TeV e lasciare un po' da parte le
questioni della scala di Planck,
 di grande unificazione,...
Il problema naturalmente e' ''come fare?'' Nuove tecniche e nuovi
epserimenti? Nuove idee?

 osservativo-sperimentale.
Solo un breve commento su questo punto.
Premesso che il problema dell'unificazione tra RG e MQ nasce da
un'esigenza esclusivamente teorica, dato che siamo ben lontani
dall'avere *fatti* sperimentali che la richiedano...
Premesso questo, dicevo, anch'io penso che cio' di cui abbiamo ora
bisogno sono proprio idee teoriche rivoluzionarie, piu' che nuovi
fatti osservativi. Di quelli ne abbiamo fin troppi...
Il paragone sara' frusto, ma ricordo che la rivoluzione copernicana
non e' nata grazie a nuovi dati di osservazione, ma al coraggio
d'interpretare in modo diverso dati che erano noti da molti secoli.
So che non e' un argomento, ma a me colpisce che a tutt'oggi nessuno
riesca a "pensare" una teoria che non si basi sulla MQ, inalterata da
com'e' nata 80 e piu' anni fa.
Ma la MQ e' nata per spiegare gli atomi, poi e' stata estrapolata a
scale sempre piu' piccole, e ormai siamo a non so quanti ordini di
grandezza sotto.
Ripeto: non e' un argomento, ma come si fa a non avere il sospetto che
a queste scale semplicemente la MQ non funzioni, cosi' come non
funziona a scala atomica la meccanica newtoniana?
Mi direte: bene, che cosa proponi? Purtroppo niente, e considerate che
io questi dubbi li ho praticamente da quando mi sono laureato :-(
 
-- 
Elio Fabri

 funziona a scala atomica la meccanica newtoniana?
Siccome la penso allo stesso modo, ho l'impressione che ci sia qualche
cosa che non quadra... :)
Io una mezza idea ce l'avrei (ma e' solo mezza)... non voglio farla
lunga ma penso che la MQ fondamentalmente non sia una teoria sbagliata,
io penso che sia una teoria "CRIPTATA", (che nasconde). Mi spiego con
un parallelo.
La termodinamica ha una sua inequivocabile validita', ma seppure valida
essa non chiarisce le grandezze con le quali si costruisce. Ad esempio,
cosa significhi Entropia, energia libera ecc. ecc. non e' dato saperlo
se non nei limiti stabiliti da un impianto puramente matematico (e' la
fisica statistica, cinetica che invece interpreta queste grandezze).
Cosi' la MQ definisce il quanto, l'isospin ecc. ecc. ma non li
descrive...Queste grandezze sono per cosi' dire nascoste, come agenti
in spazi compattati (magari fibrati tangenti). Essa non e' che sbagli,
ma sostanzialmente descrive <<il fatto>> ad un livello "EURISTICO"
senza entrare nella semantica del fatto stesso.
La mia idea e' che tutto [tutto x dire di tutte le entita': oggetti
materiali e quasi] sia <<strutturato>>, e che le strutture siano delle
configurazioni "stabili" che si determinano in situazioni caotiche.
Esse abbracciano quindi solo determinate dimensioni. Il trucco
nell'individuare perche' ad esempio una particella "oscilla" solo su 3
stati mentre attraverso opportuni pompaggi energetici e' possibile
addirittura "Creare" altre particelle?
Non vi da' l'impressione che ci sia una sorta di "redistribuzione dei
costituenti strutturali" (qui i costituenti non sono corpi, ma entita'
di cui non ho la piu' pallida idea)? Con le stringhe si cerca di
interpretare la faccenda, ma a me non mi sconfifera molto perche' il
problema non si risolve, si sposta soltanto.
I costituenti non hanno alcun limite dimensionale. Credo che si possa
sondare la costituzione di qualsiasi "corpo" a qualunque livello ed
esso possa mostrarsi sempre come una struttura [e qui non azzardo
l'ipotesi che la struttura si componga di costituenti dotati di minore
complessita'... anzi].

 epserimenti? Nuove idee?
Beh, in alcuni momenti penso che c'e' bisogno di avere evidenze
sperimentali di InCongruenze manifeste per potersi permettere il lusso
di abbandonare una teoria che fino ad allora funziona, vedi ad esempio
la MQ.
Dopotutto penso anche che se noi facciamo degli esperimenti questi non
sono altro che il frutto stesso della visione del mondo che ne abbiamo
dal fatto che abbracciamo la logica della MQ; e' un cane che si morde
la coda!
Fin tanto che prendiamo per buona la MQ allora ci andra' sempre di
lusso, perche' oggi e' chiaro come stanno le cose.
Ad esempio, prendi i Quark,  Gell-Mann disse come la scoperta dei quark
fosse il risultato di un tentativo avanzato nella speranza di poter
trovare l'elemento in comune nella giungla delle micro-particelle. Era
soprattutto pero' un problema matematico!
Infatti prima ne sono usciti 3, poi 4 e cosi' via. E' chiaro che la
struttura-matematica che si usa nel settore dei micro-corpi e' talmente
plasmabile che (secondo me) potrebbe andar bene in ogni caso.
Sostanzialmente convengo con te che c'e' adesso necessita' di
interpretare il significato della teoria prima di continuare
bovinamente a stressare gli esperimenti!
Pero' come si fa a dire <<NUOVE IDEE>>?
Come faccio a sapere quello che non so?

 configurazioni "stabili" che si determinano in situazioni caotiche.
Mi ricorda quando scritto da Prigogine in "le leggi del caos" sul problema 
di eliminare le divergenze di Poincarè in meccanica quantistica, anche al 
fine di far quadrare l'aspetto predittivo della teoria con quello 
"qualitativo". Infatti la MQ ha almeno due aspetti "difficili" 
qualitativamente, il collasso della funzione d'onda (universo osservato e 
non) ed il caso "primitivo" (Dio gioca a dadi?); in estrema sintesi 
Prigogine propone una descrizione probabilistica irriducibile, dove 
l'evoluzione del sistema (caotico) a causa delle ineliminabili  "risonanze" 
non consente di tornare alla precedente funzione d'onda; ecco il "collasso" 
e la freccia del tempo. In questi termini anche il "caso primitivo" 
sparisce, sostituito dal Caos deterministico.

 sparisce, sostituito dal Caos deterministico.
...ecco, che non sono d'accordo in toto.
Su alcune cose ho una idea differente... non sulla idea delle
strutture, ma su quella che indica la freccia del tempo!
Sono convinto che il 2o principio della termodinamica sia la stessa
cosa del fatto che l'energia espande lo spazio.
Cioe', se si dovesse ipoteticamente raggiungere lo stato limite di
espansione dell'universo, all'asintoto si vedra' possibile il ciclo di
Carnot in entrambi i versi.
Sostanzialmente la freccia del tempo la vedo legata alla geometria
modificata di tutto l'universo e non alle "segmentazioni irrisolvibili"
di non ritorno (relative agli stati del sistema).

 di non ritorno (relative agli stati del sistema).
Vediamo... Intendi dire che l'universo si espande perchè ha una qualche 
proprietà geometrica spazio-temporale locale ("l'energia espande lo spazio", 
una curvatura spazio-temporale iperbolica causata dall'energia?), proprietà 
che causa localmente l'entropia? Quindi "all'asintoto", quando l'espansione 
sarà finita, la curvatura sarà ovunque "euclidea" e quindi il ciclo di 
Carnot sarà perfettamente reversibile?
Non è una risposta, è per vedere se ho capito cosa intendi... Però adesso 
devo anche capire quello che ho scritto io :) 

 funziona a scala atomica la meccanica newtoniana?
Scusami ma non so se ho ben inteso. Hai il sospetto che la MQ non
funzioni a scale molto piccole perche' estrapolata eccessivamente dalla
regione in cui e' stata formulata? Oppure ritieni che la descrizione
della fisica a piccole distanze con la MQ sia troppo complicata per
quanto corretta, e che ci sia una strada alternativa (e migliore)
ancora da scoprire? In fin dei conti anche il range della meccanica
newtoniana e' piuttosto vasto (a proposito che stima ne daresti per
fare un paragone?).
Io credo invece siano necessari sforzi congiunti in cosmologia e fisica
delle particelle per comprendere teoricamente i fatti sperimentali
legati alla dark energy e alla dark matter. Questo immagino comporti
anche l'incremento di misure di precisione in cosmologia.
Inoltre ritengo importante sondare le energie del TeV ai prossimi
acceleratori che potrebbero rivelare una fenomelogia nuova attesa
(Higgs, supersimmetria, ...) o una del tutto inattesa.
Saluti

 Carnot sarà perfettamente reversibile?
si...
per vedere se alla fine dell'espansione dell'universo esista piu' una
freccia del tempo.
Questo mi sembra plausibile, in parole povere mi voglio ridurre ad un
caso esemplificato al massimo; e la freccia del tempo posso
interpretarla come l'aumento dell'entropia.
Un esempio del 2o principio e' anche quello di prendere 2 colline
dirimpetto, con la stessa quota. Una bici parte da una collina scenda e
risale sull'altra, ma si ferma prima.
Ecco, tra cose varie il punto e' che <<l'energia>> gravitaz. che la
bici ha in partenza pian piano la cede (via attrito) ad altri sistemi e
poi bla bla....ecco l'irreversibilita': se l'energia se ne va sotto
calore nell'aria, nell'asfalto, nei mozzi delle ruote, va a finire che
si distribuisce e me la sono giocata. Ma questo e' un esempio troppo
complesso.
Io lo voglio vedere stringato al massimo. Siccome l'energia
nell'esempio della bici quando passa da un sistema all'altro (anche via
calore dalla-bici-nel-campo all'aria) non e' altro che scambio
elettromagnetico...[si poiche' qui di debole e forte c'e' poco, cosi'
come di gravitazionale] mi piace ridurmi a 2 atomi che si scambiano
energia elettromagnetica.
Anche se probabilmente e' troppo riduttivo.....
Comunque.
Prendiamo 2 atomi, che si scambiano un fotone, avanti e indietro. Il
fotone va dal primo al secondo atomo e qui viene assorbito e poi
riemesso e va di nuovo all'atomo iniziale, assorbito e riemesso...e
cosi' via.
Che legame ha col 2o principio?
Il fatto che se i 2 atomi riescono a fare avanti e indietro, allora lo
potranno fare a prescindere, e quindi anche se fossero atomi d'una bici
e di vapore acqueo nell'aria... ma comunque torno a bomba.
I 2 atomi in quale situazione possono far funzionare questo "pendolo
fotonico?"

 grandezza sotto.
Insomma, al livello di quark e gluoni la descrizione avviene in ambito di
teorie quantistiche di campo... non che sia e' proprio la stessa cosa della
MQ di 80 anni fa. Ma e' chiaro quello che vuoi dire. Sinceramente trovo
difficile immaginare l'avvento una nuova teoria che rimpiazzi radicalmente
la struttura della MQ (per non parlare di come potrebbe essere fatta la
teoria stessa:). Certo, un secolo fa avrei potuto benissimo fare lo stesso
discorso, sbagliando, ma oggi mi sembra che sia tutto terribilmente piu'
complicato.
Alla fine dell'800 i fisici erano piu' o meno un migliaio in tutto il mondo,
e si 'conoscevano' quasi tutti.
Oggi anche in ambito teorico la fisica si e' estremamente settorializzata, e
l'impiego pesante dei calcolatori non avviene solo per i suoi lati
applicativi.
Risultato: in pochi riescono veramente ad avere una profonda comprensione di
tutta la fisica che sta alla base del lavoro di cui si occupano, e anche se
venisse un altro Einstein le sue intuizioni rischierebbero seriamente di
disperdersi nel mare delle teorie e pseudoteorie alternative attuali.
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/


Di Prigogine ho letto una breve conferenza intitolata "La nascita del
tempo" dove, se non ho capito male, sostiene che il tempo è
indissolubilmente legato al 2° principio e, sulla base di questo,
sostiene che non è prevedibile nè l'evoluzione della società nè
quella dell'universo. Ma l'argomento che mi ha più colpito, è stato
quello riguardo la nascita del tempo. In pratica sostiene che, in
qualche modo, il "tempo" precede l'universo e che, anzi, la morte
termica si trovi dietro di noi, non davanti (il che già mi mette in
crisi quello schemino presente su molti libri di testo, in cui si vede
il big crunch, l'universo piatto e la morte termica dipendenti
unicamente dalla massa totale dell'universo), e che, come avviene con i
vortici di Benard, che lui definisce dei free-lunch,  il prezzo da
pagare perchè si creino è l'entropia. Sicchè, nel nostro universo,
tutti gli altri fenomeni entropici verificatisi in seguito, sarebbero
assolutamente insignificanti rispetto all'entropia dell'inizio. Ma
questa idea di tempo, concorda, o meno, con quella della relatività? E
il caso di cui parla, che tipo di caso è? E come si fa (è
plausibile?) a dimostrare che l'entropia è più prima che dopo? (Certo
non guardando le immagini di cobe (credo)...e allora a che epoca si
dovrebbe risalire?) Oppure, visto che scriveva nell'88, sono cose già
superate?

 fotonico?"
In una cavità di corpo nero ad una data temperatura? In questo caso lo 
spettro della radiazione è continuo e puoi anche calcolare il numero di 
fotoni per volume e frequenza e la relativa probabilità di transizione, 
sempre per unità di tempo e frequenza. Scusami se non scrivo formule ma... 
Sono allergico al LaTeX! Comunque non capisco il nesso. 

funziona a scala atomica la meccanica newtoniana?
Una cosa non mi è chiara: quali sono i fenomeni che la meccanica
quantistica (o le sue "estrapolazioni") non spiega?
O ritieni che di fatto non siamo di fronte a fenomeni "oscuri" e ciò
che ci manca è solo una spiegazione diversa che ci apra nuove porte?
(un po' come nel caso che citi della rivoluzione copernicana)
-- 
Rob
"Qualcuno doveva aver calunniato Josef K. perchè una mattina, senza che avesse fatto nulla, venne arrestato."

 pseudoteorie alternative attuali.
Gia'.
E tu pensa che io queste preoccupazioni (e altre connesse) le nutrivo
gia' 50 anni fa...
Non e' mica stato facile per me vivere (e sopravvivere) in questo
mondo :)
 
-- 
Elio Fabri

Bel thread, l'ho letto un pò di corsa però... Io penso che per andare
ancora più a fondo nei segreti della Natura bisogna arrendersi ad una
evidenza: che molto probabilmente la verità non la sapremo mai, nè
noi nè i nostri discendenti, e per un motivo molto semplice, perchè
questa sta fuori dal creato in cui ci ritroviamo inspiegabilmente a
vivere. Voglio farvi un parallelo, anche se non proprio tale:
considerate un quadrato di 10x10 caselle, e dentro questo quadrato due
quadratini neri. I quadratini neri saranno gli esseri viventi, e il
quadrato da 10x10 diviso in celle il loro universo. Noi saremmo il Dio
di questo mondo. Noi, ovvero il Dio di questo mondo, stabiliamo che i
quadratini possano spostarsi avanti, indietro, su, giù e in diagonale
di un quadrato per volta. E tale sarà quindi il comportamento di
questi quadratini. Immaginate i quadratini che, osservando questo loro
limite, comprendano tale legge. Ad un certo punto, noi vogliamo che un
quadratino faccia un salto di due caselle.Bene, immaginate lo stupore
dell'altro quadratino! Cos'è successo? Ecco, questo quadratino non
potrà mai comprendere cos'è successo. La verità non fa in alcun modo
parte del suo mondo. Ciò che ne fa parte è solo l'evidenza, il fatto,
la legge secondo cui esso può spostarsi avanti indietro, su, giù e in
diagonale di un quadratino per volta, e solo questa può comprendere.
Ma il perchè di tale legge no.
Ebbene, la situazione dell'essere umano nei confronti della verità mi
pare la medesima di quella dei quadratini.
Ma magari mi sbaglio eh... :-)

 Sono allergico al LaTeX! Comunque non capisco il nesso.
Forse dovrei ripetermi in maniera piu' chiara.
Siano 2 atomi (non chiediamoci per il momento dove sono) lontani
dall'interagire col resto del mondo.
Essi possono interagire l'uno con l'altro attraverso fotoni.
Per fare in modo che essi effettivamente interagiscano li suppongo
uguali (di stesso peso atomico) ma  con un divario energetico
elettronico: uno dei due eccitato.
Se i due atomi hanno energie di risonanza uguali potranno scambiarsi
quell'energia in eccesso come fotone.
Se effettivamente i 2 atomi possano scambiarsi il fotone in eccesso
dipende "dal caso". Infatti il fotone ha una probabilita' di essere
emesso in una data direzione, che non deve per forza coincidere con la
congiungente all'altro atomo; ma io per adesso vorrei supporre che il
caso indichi sempre "la direzione giusta" (e poi vedremo di aggiustare
le cose).
Allora atomo 1 e atomo 2 si scambiano un fotone. Il fotone va dall'1 al
2, qui viene assorbito.... fa un po' "di casino all'interno dell'atomo
2", quindi l'atomo 2 lo risputa fuori.
Quanto tempo passa dal momento in cui l'atomo 2 assorbe il fotone al
momento in cui lo riemette?
Un certo intervallo di tempo che non e' dato prevedere, anche qui il
caso gioca un ruolo importante. Beh, se durante questo intervallo di
tempo per il nostro ATOMO1 non saranno variate le caratteristiche
allora esso potra' riassorbire quel fotone riportandosi esattamente
allo stato iniziale.
Dunque, cosa ho supposto debba verificarsi affinche' questo "pendolo
atomico" possa funzionare?
Che il caso ci dia una mano; che le <<cose non cambino>> durante il
periodo in cui uno dei 2 atomi e' eccitato.
Ora, cosa succederebbe se i 2 atomi si allontanassero l'uno dall'altro,
o fossero comunque in moto relativo?
Il fotone andrebbe perso.
Ritorno adesso all'assunzione fatta prima: cioe' dei 2 atomi talmente
lontani dal resto da non interagire con alcuna cosa eccetto che con
loro stessi.
Ebbene, questa volta il caso lo suppongo piu' realistico; i 2 atomi
immersi nel conteso reale quindi con la facolta' di interagire con
tutto il resto.
Cosa succede quando il fotone, di cui parlavo prima che sostanzialmente
vien perduto, cessa di interagire con l'atomo1 (o con l'atomo2)? Per un
leggero shift di frequenza, esso potra' intergire con un qualche altro
atomo, esistente nell'ambiente, capace di assorbirlo.
E cosi' quindi potremmo chiederci quale "cammino" avra' fatto il fotone
da quando venne emesso dall'Atomo1. Sara' transitato per moltissimi
atomi, ma conservera' piu' la sua identita' originale?
Orbene, il fatto che durante questo cammino che il fotone fa
zompettando da un'atomo all'altro lo spazio si espanda (e cio' perche'
ogni forma di energia e' tale in quanto espande lo spazio in cui si
trova e quello che la circonda....nel modello classico della RG)
implica che le condizioni varino costantemente imponendo al fotone di
non poter ritornare "sua sponte" allo stato di partenza poiche' adesso
il cammino (diciamolo inverso) risulta non piu' percorribile. Ecco la
freccia del tempo. Il fotone non sara' piu' nello steso stato iniziale,
ne' sara' piu' identico a quando fu emesso per via della energia stessa
delle cose. Proprio questa energia rende impossibile camminare a
ritroso.

 (un po' come nel caso che citi della rivoluzione copernicana)
Si', e' questo che intendo.
 
-- 
Elio Fabri