Questa che state leggendo è una nuova pagina dedicata alle Lezioni di Fisica che tengo ai miei alunni che affrontano i primi esami universitari o – in questo periodo – si preparano per i test di ammissione alle facoltà a numero chiuso. Osservo che per molti di essi – non è colpa loro ma dei cattivi maestri che hanno avuto – la Fisica è solamente sinonimo di formule incomprensibili e conti astrusi. Ed è ciò di quanto più sbagliato ci possa essere.
La Fisica non è distante dall’uomo e dal mondo: la Fisica è la visione analitica che l’uomo ha del mondo! La Fisica descrive ciò che ci circonda e ciò che ci accade. Perché il nostro vivere e il nostro esistere sono governati da leggi della Fisica, anche se noi non ce ne accorgiamo o facciamo finta di nulla. Poi però pretendiamo che tutto funzioni, che attaccando una spina nella presa della corrente la lavatrice vada, il PC si accenda e così via. E non ci dispiace neppure il fatto che girando la chiave nel cruscotto dell’auto essa si accenda e ci risparmi tanta fatica!
Ma come è arrivato l’uomo a tutto questo? Con la Fisica, con lo studio di ciò che lo circonda!
Il Fisico dall’osservazione della realtà trae delle grandezze fisiche significative (osservabili) cerca di legarle tra loro (relazioni di proporzionalità) e vi tira fuori delle Leggi legate a dei Modelli (ossia delle ipotesi) con cui fare delle previsioni. Più le previsioni sono accurate, più una Legge e un Modello sono buoni!
Insomma, come dice Feynman, è come osservare una grande partita a scacchi e cercarne di capire le mosse!
A questo proposito voglio proporre la bellissima pagina di Feynman sulla comprensione della realtà e sul fare previsioni. Gustatevela.
Andrea Macco
LA METAFORA DEGLI SCACCHI: CHE COSA SIGNIFICA CONOSCERE?
L'universo in clessidra 
La cosa più affascinante è quando certe “mosse” di quella immensa partita superano l’immaginazione: vediamo nuclei che contengono meno massa della somma delle masse dei loro costituenti, abbiamo particelle che vanno in zone proibite, vediamo l’intangibile materializzarsi improvvisamente. E tutto questo è maledettamente affascinante, anche se ti fa sentire un microscopico puntolino nell’immensità: un essere così piccolo che non vede altro che un milionesimo della scacchiera e capisce meno di un miliardesimo delle mosse.
Caro Intricato,
anche se sei già intervenuto in precedenza, eccoti il mio benvenuto ufficiale sul blog!
La tua disamina è davvero molto intrigante e da Fisico la apprezzo molto. Grazie!
Andrea
Come può essere che la massa totale del nucleo possa essere inferiore ai suoi componenti presi singolarmente?forse dipende dall’energia diversa tra protoni e neutroni nel nucleo atomico rispetto al loro stato libero?Che cos’è esattamente la massa?E’ forse il numero di atomi nell’unità volumetrica?(beata ignoranza!).
Un saluto a tutti.
E’ chiamato “difetto di massa” e si spiega solo con la famosa legge di Einstein E=mc^2. Ossia: la massa, secondo Einstein, diviene una forma di energia e il Principio di conservazione dell’Energia deve tenere conto, per mantenere la sua validità, dell’energia contenuta nella massa stessa. Per quanto piccole siano le particelle, l’energia da esse intrinsecamente posseduta è un’energia assai elevata (è moltiplicata per la velocità della luce al quadrato!) e i Fisici da Fermi in avanti hanno capito che avrebbero potuto utilizzare la materia stessa come fonte di energia. Da qui si sono sviluppate da un lato le centrali nucleari (reazioni controllate per liberare l’energia contenuta negli atomi di Uranio, non a caso uno degli elementi più “massivi” tra gli elementi della tavola periodica) e dall’altro lato le bombe atomiche (energia questa volta non controllata… e sappiamo bene, purtroppo, quanta energia riescano a liberare).
Resta una domanda di fondo: chi ha imprigionato questa energia negli atomi e negli elementi chimici? Risposta: le stelle, grazie ai processi di fusione nucleare. Le stelle sono le fabbriche della materia che c’è nell’universo e la Terra stessa con il Sistema Solare, molto probabilmente, è il risultato di quanto prodotto da una stella piuttosto massiva poi esplosa.
Grazie andrea per la spiegazione!
Pensa,però, a quanto è stata diligente quella stella che è esplosa, originando il sistema solare e la terra.Pensa che precisione: le migliaia di speci viventi sulla terra formate dai costituenti chimici stessi dell’universo, la massa della terra con la giusta gravità da permettere la pioggia, la neve, la grandine, le dimensioni delle speci viventi, il loro giusto peso, la giusta quantità dei mari.L’inclinazione dell’asse terrestre,per le stagioni, la giusta massa del sole e la sua distanza da noi.Io credo che l’esistenza di un’ altra terra nell’universo sia, come causa casuale, impossibile. La terra, oltre la dimensione,ha le caratteristiche climatiche per tutte le forme di vita e rigogliose pure…è quasi un paradiso per gli esseri viventi,morte a parte!!
Non si tratta di trovare un “sosia”, ma un sistema solare identico al nostro…chissà!
un saluto cordiale.
Vorrei precisare alcuni punti riguardanti l’universo:
1- gli atei sostengono che Dio non esiste, perchè non si giustifica che l’universo possa esistere da circa 15 miliardi di anni e non di più o di meno.
Secondo me, invece, la cosa è irrilevante: prima dell’universo non esistevano né lo spazio né il tempo, pertanto la creazione dell’universo è avvenuta senza queste entità, ma è avvenuta nell’ambito dell’eternità, ovvero, più correttamente, nell’ambito dell’eterno, dal nulla materiale e con un “fiat”, considerando che l’eternità non è frazionabile in entità eterne e che deve esistere in antitesi al nulla assoluto.
2-Anche la dimensione della massa originale poteva solo essere quella che è stata, perchè non esistevano parametri di confronto con masse di maggiori dimensioni o di minori, ovvero è stata creata sulla base di un suo assoluto principio di potenzialità.
3-Perchè non pensare che anche il vuoto che accoglie e che circonda l’universo in espansione, e strettamente connesso a questo anche in linea di principio, sia stato creato nel primo istante del big bang, formando, per così dire, un ambito atto ad accogliere l’universo in espansione? Anche tutto questo vuoto potrebbe essere finito: se impostassimo gli assi cartesiani “virtuali” in questo vuoto, tutti i suoi punti virtuali risulterebbero parametrati, ma mai all’infinito.
3-Tutto il vuoto materiale dello spazio cosmico non potrebbe essere in realtà pieno? Per esempio di materia “sottile”, scarsamente massiva e sensibile soltanto a gandi forze gravitazionali come quelle dei buchi neri e formatasi nel primo istante del big bang, “prescindendo”, in quell’istante, dalla teoria della relatività che sarebbe valida solo per l’universo più massivo. Questa materia “sottile” si sarebbe espansa ad una velocità istantanea enormemente superiore a quella della luce, creando e riempendo un intero ambito atto ad “accogliere” il successivo universo massivo in espansione, in una specie di “atmosfera cosmica”. Potrebbe proprio essere questa “atmosfera” che permette la diffusione delle onde elettromagnetiche e delle forze gravitazionali, che non potrebbero diffondersi, secondo me, nell’immaterialità assoluta.
Mi rendo conto che alcune ipotesi potrebbero essere soltanto fantascientifiche, ma…pazienza.
Alla prossima.
NUMERI INFINITI.
Secondo me,che al massimo sono un aritmetico,o neppure quello,anche i numeri hanno il loro limite: un po’ come la mappa che a forza di essere ridotta in scala finisce in un punto,sempre interno ad essa,sotto il quale non si va.E qui dovrebbe valere anche il concetto simmetrico, per cui, sviluppando la mappa in grandezza dal suo punto limite infimo si dovrebbe raggiungere il limite di estensione oltre il quale non si va, a prescindere dalle nostre capacità di poterlo fare. Nei numeri, sempre se non dico scemenze,dovrebbe accadere la stessa cosa: se partiamo da uno,due,tre… andando verso l’infinito numerale, all’infinito non ci si andrebbe, perchè dovremmo incontrare un limite, indipendente dalle nostre capacità o di arrivarci. Infatti,a mio parere,l’aumento di un’unità numerale,rispetto ad un numero enorme ormai raggiunto, a furia di contare,diverrebbe sempre più ininfluente ((e ancor prima per progressioni in ragione di numeri maggiori dell’unità)),rispetto al numero raggiunto stesso…e così via,fino al limite di completa ininfluenza. Lo stesso varrebbe,con limite diverso, sempre salvo mie incompetenze, per l’avanzare con i quadrati dei numeri di base; ne verrebbe fuori una divergenza spropositata rispetto alla progressione dei numeri di base…e qui il limite di numerabilità lo raggiungeremmo ancor prima, ovvero si perderebbe la rapportabilità tra la base ed il suo quadrato. Pertanto,se la mia non fosse solo smatematica,i numeri possono aver il loro significato intrinseco in campi limitati,benchè enormi e forse per noi irraggiungibili,…ma mai potrebbero valere in campi infiniti, anzi questi non ci sono proprio .L’infinito,in definitiva,sarebbe un “miraggio” anche per i numeri. Quindi, dire che l’universo potrebbe essere infinito, perchè i numeri naturali ammettono anche il loro insieme infinito, non starebbe in piedi: l’universo, se si espande, lo potrà fare, poggiando sui numeri, ma fino ad un limite di rapportabilità e non oltre. Spero di non aver scritto roba schizofrenica.
Un saluto.
Interrogativi più che validi, Giuseppe!
So che i Matematici, oltre certi limiti, non parlano più di numeri grandi a cui aggiungere singole unità che, come dici tu, non aumentano in maniera significativa la quantità già grande. Ma inventano nuovi prefissi (prima Mega, poi Giga, poi Tera… e si pensi solo a qualche decina d’anni fa: chi si sarebbe sognato di parlare di 1 TByte di Memoria quando 1Mega sembrava già un quantitativo sbalorditivo?!?) o anche nuovi termini. Esempi?
Il più famoso è quello legato al motore di ricerca più utilizzato: Un Googol è un numero che corrisponde ad un 1 seguito da 100 zeri, pari 10.000 decaexilioni!
Ma esistono anche numeri più grandi: il Megistone o il Numero di Graham. Eppure, dal punto di vista della Fisica, se contassimo tutte le particelle esistenti nell’Universo conosciuto non si raggiungerebbe che un miliardesimo di miliardesimo di un Googol!
PS: ed esiste pure il googolplex (in italiano anche gugolplesso) utilizzato per denotare l’intero esprimibile con 1 seguito da un googol di zeri. A che serve? A nulla, se non a dimostrare che all’infinita inventiva della mente umana non c’è davvero fine! (è infinita potremmo dire?)
ah, commento doppio! Allora aggiungo la mia risposta, data sul mio blog:
I numeri hanno un limite? Verifichiamo: qualsiasi numero tu mi dica, a tua totale discrezione e scelta, grande quanto vuoi, io troverò sempre un numero più grande. Prendiamo il numero 2. Moltiplichiamolo per sé stesso, viene 4. Moltiplichiamo ancora per sé stesso, viene 16. Continuiamo con questa procedura una volta al secondo. Dove andremo a finire domani o fra un anno o in un tempo ancora più lungo? In analisi matematica esiste il concetto di “limite”. La nostra operazione “tende” ad infinito pur non potendolo mai raggiungere perché, come ho detto prima, esiste sempre un numero più grande: basta aggiungere 1 al numero. Quando aggiungere un’unità diventa ininfluente, come dici, basta aggiungere 10 o 100 o loro multipli. È per questo che sono state inventate le potenze del dieci: 5·10² equivale a 500 ed è minore di 5·10³ che è 5000.
Attualmente gli scienziati pensano che l’Universo non sia affatto infinito. Anzi, nell’Universo non si conosce nulla che sia “infinito”, a parte ciò che non si conosce. L’infinito è un ente al quale si può tendere ma non si può essere. Però è una direzione, è presente come tendenza, come “orizzonte” che abbiamo sempre innanzi anche se abbiamo già fatto due volte il giro del mondo per raggiungerlo. Ciò non significa che l’orizzonte non esista, anzi…
Nel commento mio qui sopra,volevo anche dire,Andrea ((è un po’ che non ti si vede)), che ci dev’essere un limite o limiti entro i quali i numeri sono indispensabili, ma non oltre questi. Quindi, per esempio, che vorrebbe dire in matematica “insieme infinito con subinsieme in corrispondenza biunivoca” se lo stesso matematico che l’ha “verificato” l’insieme/i come infinito/i sapeva di estremizzare un concetto che,però, non potrebbe idealizzare l’infinito?
E’ qui che il prof. Odifreddi dice,e me l’ha commentato senza convincermi, che esistono numerose proprietà dell’infinito e diverse da quelle del finito… Io,da inesperto, capisco la diversità tra il finito e… l’infinito, solo perchè il secondo per me non c’è: non ne vedo,da profano, la sua dignità concettuale… e perchè, allora, l’infinito avrebbe le sue tante proprietà matematiche… se la matematica è (cosa stravera) aderente alla realtà? Proprietà tali che, sempre a parere del professore ((e qui avevo già capito il suo obiettivo)) rendono “inconcludenti” le tesi di Sant’Agostino ((S.Agostino sosteneva che nulla viene dall’infinito nè ci va’,quindi infinito può essere Dio e non la materia)) e di altri. A me, qui, non interessa tanto S.Agostino, quanto “capire” il perchè i matematici danno dignità concettuale,e non solo accessoria, all’ “infinito” se quest’ultimo non esiste.
Un saluto.
Intricato: io abolirei proprio la parola “infinito”, perchè il primo che se l’è inventata forse pensava al cielo stellato, all’orizzonte, a una passeggiata ininterrotta ecc. , senza vedere un limite o per la impossibilità di vederlo e s’è confuso. La matematica, poi,assieme a qualche sfilosofo,gli ha dato manforte.Anche l’eternità,che c’è per forza concettuale,non ha infinitezze…O no?
Un saluto.