Re: Oggi è la data ufficiale di morte della "scienza"
Inviato da MM87 il 27/11/2011 11:44:57
Citazione:
La relatività generale si concilia con parecchia difficoltà con la meccanica quantistica, ma la relatività ristretta calza a pennello :D
Nella relatività generale la gravità è data essenzialmente da come lo spazio-tempo viene deformato dalla presenza di energia: ad esempio, vicino una stella (ciò che ha massa ha anche energia, no? Ricorda E=mc²) lo spazio-tempo è leggermente curvo, e l'effetto netto è quello di curvare le traiettorie dei pianeti e far percorrere loro traiettorie (quasi) ellittiche. Se sto lontano da qualunque stella lo spazio-tempo sarà quasi "piatto", e quello che si ottiene è che la relatività generale si riconduce alla relatività speciale. Detto in altri termini, la relatività speciale è il caso "banale" della relatività generale nel caso in cui si possa trascurare la gravità.
Negli esperimenti di particelle capita praticamente sempre che si possa trascurare la gravità (è di gran lunga la forza più debole tra quelle che conosciamo), quindi ai fini "pratici" quello che conta è sviluppare una teoria delle particelle che incorpori la relatività ristretta, non quella generale. Questo si può fare senza troppe difficoltà, ed oramai è quasi roba vecchia
Il modello standard, che è la teoria quantistica di tutte le particelle e le forze conosciute ad eccezione della gravità incorpora la relatività ristretta, ma non quella generale. L'unificazione di queste due è una cosa lunga e dolorosa, oggi esistono diverse proposte ma ancora nessuna funziona come dovrebbe.
(in realtà si può fare il modello in spazi tempi curvi fissati - e quindi con un campo gravitazionale fissato - ma è abbastanza insoddisfacente. E poi è pure inutile ai fini della maggior parte degli esperimenti di particelle, anche se spin-off della teoria dei campi in spaziotempi curvi si possono trvare più o meno ovunque, tipo nella descrizione degli elettroni nel grafene.)
La combinazione di relatività ristretta e di meccanica quantistica spiega un'enormità di fenomeni, dall'esistenza delle antiparticelle allo spin, passando per il comportamento delle particelle negli acceleratori e per la fisica medica (PET, adroterapia ecc.)
---APPENDICE---
Quello che dici sull'infinitamente piccolo è, in un certo senso, giusto, ma è salutare dare un'occhiata alle scale fisiche in gioco. Prendi un elettrone:
- La fisica atomica (e la chimica) vivono ad una lunghezza intorno ai 10^(-10) metri. Il raggio dell'orbita di un elettrone intorno al nucleo di idrogeno è più o meno la metà di quel valore, e gli altri atomi non si discostano mai molto da là.
- La relatività entra in gioco alla lunghezza d'onda Compton, che nel caso dell'elettrone è 10^(-12) metri. Questa scala dà un limite sulla precisione con cui posso misurare la posizione dell'elettrone: se provo ad aumentarla devo fornire così tanta energia all'elettrone che non sono più neanche sicuro di quanti elettroni sto vedendo, a causa della creazione di coppie elettrone-positrone.
- Le interazioni forti hanno un raggio d'azione intorno ai 10^(-15) metri: questa è la taglia tipica di un nucleo atomico. Le interazioni deboli stanno intorno a 10^(-17) metri. Questo vuol dire, ad esempio, che per "sentire" gli effetti di quelle forze devo sondare l'oggetto in esame (ad es. un protone a LHC) con una precisione di quell'ordine là. La mia precisione in questo tipo di esperimenti è nell'ordine della lunghezza d'onda di De Broglie, che dipende dalla velocità della particella che uso come "sonda".
- A LHC la lunghezza d'onda di De Broglie di un protone è intorno a 10^(-19) metri, il che equivale a dire che posso "sentire" la forza elettromagnetica, debole e forte.
Questi ragionamenti sulle scale di lunghezza non sono rigorosi, sono anche un pò vaghi, però danno un'idea di quello che succede. Bene, gli effetti quantistici della gravità si avvertono su scale di lunghezza pari a 10^(-35) metri (lunghezza di Planck) che è moooooolto inferiore a quello che possiamo sperimentare oggi in laboratorio. Di conseguenza è più che ragionevole aspettarsi che usare la relatività generale e il modello standard separatamente sia un'ottima descrizione dei fenomeni fisici - per lo meno di quello che possiamo sperimentare oggi.
mirco ha scritto:
Citazione:
MM87 ha scritto:
Dato che le prove più plateali della relatività si trovano nella fisica delle particelle, mi riservo di scrivere qualcosa su muoni e cose del genere ;)
Non è paradossale quello che scrivi sopra ? Mi spiego: E' opinione comune che la teoria della relatività e le teoria quantistica non si conciliano e pertanto, da profano, ritengo bizzarro affermare che le prove più plateali della relatività si trovano nella fisica delle particelle. Quello che i strumenti tecnologici riescono a misurare dell'infinitamente piccolo potrebbero essere delle semplice ulteriori bizzarie che vengono erroneamente considerate conferme sperimentali della relatività.
La relatività generale si concilia con parecchia difficoltà con la meccanica quantistica, ma la relatività ristretta calza a pennello :D
Nella relatività generale la gravità è data essenzialmente da come lo spazio-tempo viene deformato dalla presenza di energia: ad esempio, vicino una stella (ciò che ha massa ha anche energia, no? Ricorda E=mc²) lo spazio-tempo è leggermente curvo, e l'effetto netto è quello di curvare le traiettorie dei pianeti e far percorrere loro traiettorie (quasi) ellittiche. Se sto lontano da qualunque stella lo spazio-tempo sarà quasi "piatto", e quello che si ottiene è che la relatività generale si riconduce alla relatività speciale. Detto in altri termini, la relatività speciale è il caso "banale" della relatività generale nel caso in cui si possa trascurare la gravità.
Negli esperimenti di particelle capita praticamente sempre che si possa trascurare la gravità (è di gran lunga la forza più debole tra quelle che conosciamo), quindi ai fini "pratici" quello che conta è sviluppare una teoria delle particelle che incorpori la relatività ristretta, non quella generale. Questo si può fare senza troppe difficoltà, ed oramai è quasi roba vecchia
Il modello standard, che è la teoria quantistica di tutte le particelle e le forze conosciute ad eccezione della gravità incorpora la relatività ristretta, ma non quella generale. L'unificazione di queste due è una cosa lunga e dolorosa, oggi esistono diverse proposte ma ancora nessuna funziona come dovrebbe.
(in realtà si può fare il modello in spazi tempi curvi fissati - e quindi con un campo gravitazionale fissato - ma è abbastanza insoddisfacente. E poi è pure inutile ai fini della maggior parte degli esperimenti di particelle, anche se spin-off della teoria dei campi in spaziotempi curvi si possono trvare più o meno ovunque, tipo nella descrizione degli elettroni nel grafene.)
La combinazione di relatività ristretta e di meccanica quantistica spiega un'enormità di fenomeni, dall'esistenza delle antiparticelle allo spin, passando per il comportamento delle particelle negli acceleratori e per la fisica medica (PET, adroterapia ecc.)
---APPENDICE---
Quello che dici sull'infinitamente piccolo è, in un certo senso, giusto, ma è salutare dare un'occhiata alle scale fisiche in gioco. Prendi un elettrone:
- La fisica atomica (e la chimica) vivono ad una lunghezza intorno ai 10^(-10) metri. Il raggio dell'orbita di un elettrone intorno al nucleo di idrogeno è più o meno la metà di quel valore, e gli altri atomi non si discostano mai molto da là.
- La relatività entra in gioco alla lunghezza d'onda Compton, che nel caso dell'elettrone è 10^(-12) metri. Questa scala dà un limite sulla precisione con cui posso misurare la posizione dell'elettrone: se provo ad aumentarla devo fornire così tanta energia all'elettrone che non sono più neanche sicuro di quanti elettroni sto vedendo, a causa della creazione di coppie elettrone-positrone.
- Le interazioni forti hanno un raggio d'azione intorno ai 10^(-15) metri: questa è la taglia tipica di un nucleo atomico. Le interazioni deboli stanno intorno a 10^(-17) metri. Questo vuol dire, ad esempio, che per "sentire" gli effetti di quelle forze devo sondare l'oggetto in esame (ad es. un protone a LHC) con una precisione di quell'ordine là. La mia precisione in questo tipo di esperimenti è nell'ordine della lunghezza d'onda di De Broglie, che dipende dalla velocità della particella che uso come "sonda".
- A LHC la lunghezza d'onda di De Broglie di un protone è intorno a 10^(-19) metri, il che equivale a dire che posso "sentire" la forza elettromagnetica, debole e forte.
Questi ragionamenti sulle scale di lunghezza non sono rigorosi, sono anche un pò vaghi, però danno un'idea di quello che succede. Bene, gli effetti quantistici della gravità si avvertono su scale di lunghezza pari a 10^(-35) metri (lunghezza di Planck) che è moooooolto inferiore a quello che possiamo sperimentare oggi in laboratorio. Di conseguenza è più che ragionevole aspettarsi che usare la relatività generale e il modello standard separatamente sia un'ottima descrizione dei fenomeni fisici - per lo meno di quello che possiamo sperimentare oggi.
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