La più bella equazione della Fisica - Pagina 19

Discussione iniziata da SalvoM. il 13-11-2019 - 223 messaggi - 17540 Visite

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  1. DarkSaga DarkSaga è offline BannedMessaggi 3,268 Membro dal Sep 2014 #181

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    Citazione Originariamente Scritto da SalvoM. Visualizza Messaggio
    Dark, non so che lavoro tu faccia, ma ti sconsiglio caldamente di fare divulgazione: sei talmente accattivante quando parli di Fisica che se t'avesse conosciuto Einstein, si sarebbe iscritto a Filologia Romanza piuttosto che al Politecnico...
    Appunto, non faccio il divulgatore. Poi sono accattivamente con chi vuole essere ricettivo, con chi vuole fare solo polemica, non vedo il motivo, ho cose più importanti da fare.

    P.s. ti avevo chiesto un'opinione qualche post prima, magari una risposta ( possibilmente non un ringhio ) me la sarei meritata, no?...
    Assumendo che non siamo al livello delle provocazioni che di solito viene manifestato nel forum, sostanzialmente avete scritto cose a grandi linee corrette.

    La prima considerazione è che l'unificazione riguarda la Relatività Generale e quindi la gravità. La relatività speciale è già stata unificata con la meccanica quantistica in modo spettacolare, danto origine al modello standard.

    La teoria delle stringhe è ormai superata, tra gli anni 70 e 90 veniva percepita come l'unica possibilità per l'unificazione delle interazioni fondamentali, dopo l'enorme successo dell'unificazione elettromagnetica (Maxwell a fine 800) e del successo ancora più grande dell'unificazione elettromagnetica-debole (Glashow-Weinberg-Salam negli anni '70, loro hanno preso il nobel, ma è un stato lavoro impressionante di decine di fisici, che andrebbero elencati tutti, compresi tantissimi fisici italiani).

    Il problema è che con l'arrivo della QCD per spiegare l'interazione forte, c'è un modello che richiede tre "cose" separate apparentemente incompatibili tra di loro (il cosidetto modello standard), ma estremamente simili in termini di forma delle eq. e modello delle eq. stesso. Cosa siano queste tre "cose" non ha molto senso spiegarlo in un forum, sarebbe troppo complesso, puoi vederla come tre tipi di simmetrie (che poi è quello che sono, ma in modo terribilmente astratto) e in fisica in generale si cerca sempre di utilizzare una simmetria per fare un modello.

    Fatta questa premessa, c'è un enorme, grandissimo problema nel modello standard: qualsiasi risultato è infinito/infinito oppure numero/infinito, oppure numero/0. Ovviamente, un modello che ti da solo infinito o un valore non determinato (x/0), non ha molto senso, quindi i fisici erano un attimo perplessi all'inizio.

    Il motivo di questi risultati all'apparenza assurdi, è che quando fai i conti devi fare tantissime somme, potenzialmente infinite e i termini in queste somme sembra che crescano sempre. Via via che raggiungi energie più alte (a cui corrispondono distanze più piccole che vai a "scrutare"), queste somme aumentano e aumentano e aumentano, senza finire mai. Allora un gruppo di fisici, tra cui l'esponente di spicco fu sicuramente Feynman, disse: "sti gran cazz. della correttezza matematica, a na certa tronco le somme, tanto i risultati so belli" che si riassume nella frase di Feynman "shut up and calculate". Quando "fermi" le somme a mano, i risultati sono effettivamente belli, perché il modello standard fornisce l'accordo più elevato con l'evidenza sperimentale di qualsiasi teoria fisica.

    Però la matematica non si può proprio buttare nel cesso, quindi nonostante i risultati, in termini di numeri, trovassero un accordo fantastico con gli esperimenti, erano un po' tutti convinti che la teoria fosse un po' troppo arrabbattata. Finché un giorno un grande fisico/matematico (Wilson), facendo un ragionamento astratto e collegando diversi argomenti fisici e matematici tra di loro, risolse il problema con un'eleganza d'altri tempi (bisogna tornare ad Einstein penso, per avere un'eleganza simile): il motivo per cui ci sembra che il modello non abbia senso, è perché stiamo "vedendo" una versione "in piccolo" di un'altra teoria, che sta da qualche parte. Quale sia quest'altra teoria, non lo sa nessuno, ma lui ha dimostrato, matematicamente, che c'è un'altra teoria e ciò che vediamo noi è una versione "a scala ridotta" e che quindi dobbiamo correggere alcune cose a mano per far tornare i conti. A quel punto, i fisici teorici e sperimentali erano tutti contenti come adolescenti che vedono una patata per la prima volta e il modello standard ha continuato ad avere successo fino ad oggi col bosone di Higgs e altre cose più tecniche. L'eleganza e importanza di questo risultato è forse uno dei successi maggiori degli ultimi anni in fisica. Infatti Wilson c'ha preso il nobel, che tipicamente non viene dato per roba teorica (non volevano darlo nemmeno ad Einstein, alla fine pur di non darlo per una teoria, glie lo diedero per l'effetto fotoelettrico, che ha un importanza minore) o quanto meno c'è molta più opposizione a dare il Nobel per un risultato prettamente teorico/astratto.

    Parallelamente, a molti non andava bene però questo approccio, quindi dissero "il problema nasce perché le particelle sono puntiformi, proviamo ad aggiungere un'altra dimensione", quindi invece di particelle, diventano stringhe (geometricamente sono proprio come un pezzo di filo che si muove nello spazio). Questo effettivamente risolve il problema degli infiniti o degli altri risultati senza senso, MA prevede un universo che non è quello in cui viviamo. La teoria di per se, è molto elegante. Ma la fisica è prima di tutto una scienza sperimentale, se una teoria non è falsificabile e non fornisce esperimenti che possano falsificarla, purtroppo serve a poco, per quanto elegante sia. La teoria delle stringhe prevede un universo con 26 dimensioni nella versione originale (in cui compaiono pure particelle a massa negativa) oppure 11 in quella super-simmetrica (complicato da spiegare cos'è, ma le particelle super-simmetriche non sono mai state trovate, a nessuna energia, da nessuna parte). Le dimensioni della realtà fisica sono 4, quindi già direi che manca un riscontro importante...ma ovviamente un può sempre dire "ancora non abbiamo la tecnologia per rilevare le altre dimensioni, perché sono troppo piccole, ancora non abbiamo l'energia per rilevare le particelle super-simmetriche" ecc...ma è ovvio che a na certa bisogna andare a parare da qualche parte. Quindi ormai la teoria delle stringhe è più o meno abbandonata come possibile modello di unificazione, dopo tanti anni non ha prodotto un singolo risultato che sia in disaccordo con l'evidenza sperimentale e quindi un esperimento per misurare questo risultato. Se non cose totalmente assurde e poco pratiche (tipo misuriamo l'energia del big bang e troviamo un disaccordo dello 0.00000000000001% rispetto alle teorie accreditate, auguri certo...è un'iperbole ma rende l'idea).

    Oggi ci sono altri modelli per tentare l'unificazione, enormemente più complessi dal punto di vista matematico e fisico. Molti sono basati sul trattare la relatività generale come "background" su cui lavorare, quindi come punto di partenza fondamentale e iniziale ancora prima di definire il concetto di lunghezza ad esempio. Invece di infilare la relatività generale nel modello a babbo morto. Altri si basano su altro ancora. Ma siamo molto lontani dal trovare una risposta, molto lontani. Ma è anche normale, con l'avanzare del sapere scientifico e della tecnologia, le difficoltà via via aumentano, perché troviamo sempre più cose. 10000 anni fa era tutto più facile, fuoco -> brucia, oggi per fortuna (o purtroppo ) non è più così.


     
  2. L'avatar di SalvoM.

    SalvoM. SalvoM. è offline JuniorMessaggi 2,190 Membro dal Oct 2019 #182

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    Grazie a Dark, per l'esposizione, incredibilmente chiara ( dico incredibilmente perché non ce lo facevo in grado di superare la sua avversione per la divulgazione.... ).
    Posso ribadire un attimo la mia domanda?... Non ti sembra, anche alla luce di ciò che hai scritto, che la ricerca di questa teoria unificante sia comunque un tentativo ( che deve continuare, sia chiaro, la ricerca non si può certo fermare ) destinato ad essere sempre frustrato?
    Non credi ( e qui arriva la provocazione da profano ) che si potrebbe/dovrebbe arrivare alla enunciazione di una specie di principio di indeterminazione che, alla stregua di quello di Heisenberg, affermi, con una valenza più filosofica che scientifica, che non sia possibile, oltre un certo limite, arrivare ad una precisa descrizione dell'esistente?
    Tutto sommato è quello che, bruscamente, ha fatto Feynman: "shut up and calculate" si potrebbe dire alla Fisica teorica... Smettete di farvi le seghe mentali sulle 11 o 26 o, magari, infinite, dimensioni ( prima o poi qualcuno proporrà che, per superare tutte le difficoltà, bisogna ipotizzare l'esistenza di un numero infinito di dimensioni ) e vedete di trovare dei modelli "utili" per la descrizione dei fenomeni osservabili...
    Il grosso rischio è che i Fisici teorici si innamorino troppo della loro matematica sempre più evoluta ed astratta, perdendo di vista l'essenziale...
    In astrofisica, per dire, la teoria del Big Bang è una buona approssimazione anche se può descrivere tutti i fenomeni dell'Universo "solo" a partire da 10 alla -43 secondi DOPO la sua nascita e, per superare l'impaccio, si è "tranquillamente" affermato che in quel "punto singolare" non valessero le leggi della Fisica...
    Ecco, si potrebbe/dovrebbe fare la stessa cosa anche nel campo della Fisica nucleare, IMHO.
    Che te ne pare?... Troppe castronerie tutte insieme?....
    Ultima modifica di SalvoM.; 23-11-2019 alle 09:26
     
  3. DarkSaga DarkSaga è offline BannedMessaggi 3,268 Membro dal Sep 2014 #183

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    Ma la fisica è una scienza sperimentale. Le nuove teorie nascono per spiegare risultati non previsti da quelle attuali. Tutto il resto è ricerca pura/metafisica.
    La relatività generale è nata per spiegare l'orbita di mercurio, l'elettrodinamica quantistica (da cui poi è nato il modello standard) è nata per spiegare il momento magnetico anomalo dell'elettrone.
    La meccanica quantistica è nata per spiegare lo spettro d'assorbimento dell'idrogeno.
    Sono teorie nate per spiegare dati sperimentali, che non potevano essere spiegati in nessun altro modo.

    La stessa relatività ristretta, è nata per spiegare il risultato negativo dell'esperimento di Michelson-Morley, prima c'erano vari risultati che poi Einstein ha messo insieme in modo coerente.

    Così come Maxwell ha messo insieme i risultati degli anni precedenti per tirare fuori l'elettromagnetismo e spiegare fenomeni che non erano ancora stati spiegati, tipo banalmente la natura della luce.

    Ma Maxwell non ha tirato fuori la teoria dal cilindro, il suo libro è molto pratico, pieno di numeri, misure, conti e risultati. E dice proprio "ho fatto un po' di conti, le onde elettromangetiche dovrebbero propagarsi a circa 300000 km/s, la luce dagli esperimenti fatti sembra che si propaghi alla stessa velocità, quindi la luce potrebbe essere un'onda elettromagnetica". Cioè è molto molto pratico.
    toshio27 likes this.
     
  4. L'avatar di SalvoM.

    SalvoM. SalvoM. è offline JuniorMessaggi 2,190 Membro dal Oct 2019 #184

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    È molto vero ciò che scrivi, però vorrei attirare la tua attenzione su un fatto: sono tutti esempi "storici", che si riferiscono a ricerche di un secolo fa o più...
    Ebbene, è proprio su questo che vorrei proporre la mia piccola provocazione..
    I primi trent'anni dello scorso secolo, si sa, sono stati anni fondamentali per la Fisica ( e non solo.. ). Tempo fa ho letto anche uno splendido libro divulgativo di Gamow ( "I trent'anni che sconvolsero la Fisica") sull'argomento.
    Bene, ti invito a riflettere su un punto: che scoperte VERAMENTE fondamentali ci sono state, invece, nella Fisica negli ultimi trent'anni ( ma anche più di 30 )?
    Tantissimi progressi tecnologici, questo è indubbio, ma nel campo della ricerca pura?... Solo tante teorie, una sovrapposta all'altra, una smentita dall'altra, tutte che duravano meno di un fidanzato di Belen... Tutte basate su matematiche sempre più complesse, astratte ed involute...
    Certo, il modello standard potrebbe essere un buon punto di arrivo, ma tu mi insegni che ha ancora molte criticità, qualcuna ( l'inclusione della gravità ) ancora del tutto non risolta, qualcun altra ( come l'assenza di massa per i neutrini ) "risolta" ( con quella che sempre da profano, a me sembra una forzatura )ipotizzando la presenza di ulteriori parametri liberi oltre a quelli originari...
    Più in generale, non esiste a tutt'oggi una scoperta fondamentale che possa fare da spartiacque, come fu l'elettromagnetismo o la Relatività o la Meccanica quantistica... qualcosa, insomma, che possa dividere la Fisica tra un "prima" ( prima di Maxwell, prima di Einstein...) ed un "dopo".
    Perché questo?... Secondo me ( e questa è la mia piccola provocazione da profano ) perché la Fisica ( ma non solo la Fisica, questo vale anche per tutte le altre scienze ) ha subito una sorta di involuzione negli ultimi decenni, dovuta a motivi pratici, non teorici..
    I grandi Fisici del passato erano appartenenti a nobili casate o, comunque, non avevano problemi economici e compivano i loro studi per puro diletto intellettuale...
    Ancora durante i favolosi primi trent'anni del secolo scorso, i Fisici avevano a disposizione laboratori rudimentali, quasi amatoriali, ed elaboravano le loro teorie utilizzando soprattutto carta, penna ed il loro cervello...
    Oggi non è più così, oggi non puoi fare ricerca se non hai a disposizione un acceleratore di particelle e supercomputer di ultimissima generazione: in sostanza, se non hai a disposizione un mare di soldi, ingenti finanziamenti, pubblici o privati. E questo ha provocato una profonda distorsione nei meccanismi alla base della ricerca: i finanziamenti arrivano se "produci" risultati concreti ( profitti nel caso di finanziamenti privati, prestigio nel caso di quelli pubblici ), e se non li ottieni in tempi prestabiliti, aria, sei fuori, puoi anche cercarti qualcosa d'altro da fare...
    Non esiste, e, temo, non esisterà più neanche in futuro, lo scienziato che, chiuso nel suo Ufficio Brevetti, si mette lì a rimettere in discussione tutto ciò che era noto fino a quel momento ( come fece Einstein ) per proporre una teoria rivoluzionaria...
    Ti dirò di più ( altra piccola provocazione ): rinascesse un nuovo Einstein, uno col suo cervello e con le sue capacità, probabilmente verrebbe "adescato" dalla Apple o da Intel mentre è ancora dall'Università e ce lo ritroveremmo a progettare una nuova CPU o il prossimo IPhone....
     
  5. L'avatar di SalvoM.

    SalvoM. SalvoM. è offline JuniorMessaggi 2,190 Membro dal Oct 2019 #185

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    Avevo risposto, in modo anche abbastanza lungo ed articolato, ma il post, per oscuri motivi, non è passato e, purtroppo, non l'avevo salvato...
    Spero che riemerga sennò dovrò provare a riscriverlo di nuovo...
     
  6. L'avatar di SalvoM.

    SalvoM. SalvoM. è offline JuniorMessaggi 2,190 Membro dal Oct 2019 #186

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    È riemerso...
    Ultima modifica di SalvoM.; 23-11-2019 alle 14:59
     
  7. L'avatar di Maurice78

    Maurice78 Maurice78 è offline Super ModeratorMessaggi 6,276 Membro dal May 2016 #187

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    un attimo, è sabato pomeriggio anche per me e la piccola stava facendo le sillabe con la L
    SalvoM. and norge like this.
    Sic pesto creatus est
     
  8. L'avatar di Tristaldo

    Tristaldo Tristaldo è offline JuniorMessaggi 1,873 Membro dal Apr 2017 #188

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    Citazione Originariamente Scritto da SalvoM. Visualizza Messaggio
    Non credi ( e qui arriva la provocazione da profano ) che si potrebbe/dovrebbe arrivare alla enunciazione di una specie di principio di indeterminazione che, alla stregua di quello di Heisenberg, affermi, con una valenza più filosofica che scientifica, che non sia possibile, oltre un certo limite, arrivare ad una precisa descrizione dell'esistente?
    A leggere quello che hai scritto sembra che tu stia pensando ai teoremi di incompletezza di Gödel, i quali in estrema sintesi affermano che nessun sistema formale può essere coerente e completo allo stesso tempo. Ora, il contesto a cui si applicano è quello della logica formale, ma la matematica è un sistema formale e la matematica costituisce l'impalcatura della fisica. Potrebbe essere "logico" (per l'appunto) pensare che fisica non potrà mai essere completa e coerente.
    Comunque, il fatto che il principio di indeterminazione di Heisenberg, i teoremi di Gödel ed il teorema di Bell siano espressione di una stessa cosa, è solo filosofia (almeno per ora). Ma qualcosa del genere la fisica, e la scienza in genere, lo sa implicitamente da un bel po', da quando si dice che nessuna teoria scientifica è definitiva e che la scienza non ha lo scopo di spiegare tutto ma di separare ciò che si sa da ciò che non si sa (Galilei) contrariamente a quanto comunemente si pensa (il mito della scienza che deve spiegare tutto).

    Eppure, prima di incontrare il limite dell'indicibilità di Gödel abbiamo ben altri limiti alla conoscenza che sono piuttosto di ordine pratico. Mentre Galilei poteva provare il suo piano inclinato nel salotto di casa, ora ci servono strumenti molto più costosi e ingombranti che tengono impegnati gruppi di decine o migliaia di scienziati, tra fisici, matematici ed ingegneri. Oggi sarà difficile che qualche singolo emerga con una scoperta significativa; la complessità oggi è diventata tale che si lavora sempre in gruppo. Un buon gruppo di ricerca oggi fa colazione collettiva (o merenda) con la lettura delle ultime pubblicazioni sul proprio ambito di interesse. Anche quello delle pubblicazioni sta diventando un problema, perché se un tempo esistevano solo pochi fisici che pubblicavano, oggi ce ne sono decine di migliaia. Inoltre un tempo si pubblicavano risultati di un certo rilievo, oggi bisogna pubblicare per rimanere a galla, con ovvie conseguenze. Il fatto che le pubblicazioni siano così tante, ed il fatto che ci si debba concentrare solo su quelle inerenti al proprio campo di studi, stanno togliendo alcune possibilità legate ad una visione d'insieme. Faccio un esempio: La meccanica quantistica nasce perché Plank decide di quantizzare l'energia radiata dal corpo nero risolvendo in questo modo l'annoso paradosso della "catastrofe ultravioletta". In seguito, i "quanti" permisero di risolvere anche altri problemi... Ma l'idea di quantizzare l'energia Plank la prese da Boltzmann (come egli stesso dichiarò) e riguardava un campo estraneo all'elettromagnetismo, ovvero quello della cinetica dei gas. Per curiosità, Plank fu uno tra i tanti detrattori di Boltzmann per il fatto che la sua teoria necessitava l'esistenza degli atomi (eh, si! molti dei fisici ancora tra la fine dell'ottocento e i primi del novecento non volevano credere all'esistenza degli atomi e avevano le loro buone ragioni). Dunque, possiamo supporre che Plank non avrebbe mai potuto raggiungere i suoi risultati se si fosse concentrato solo su un particolare ambito della fisica.

    Mi sono dilungato, comunque, mentre un esperimento del diciottesimo o diciannovesimo secolo poteva richiedere da pochi minuti a qualche giorno per poter essere messo in opera e concluso, ora un'esperienza di fisica moderna richiede come minimo dieci anni per dare risultati dal momento del suo concepimento, con il coinvolgimento di tante persone e l'impiego di finanziamenti enormi. Anche questo da l'idea della difficoltà e dei limiti pratici del progresso della conoscenza.

    Poi, non pensare che la questione dei finanziamenti sia un limite e che la scienza sia imbrigliata dalle aspettative degli investitori (pensiero molto comune!). Per fortuna è ancora possibile fare ricerca di fisica teorica pura con finanziamenti a fondo perduto. Naturalmente occorre esibire delle belle credenziali. Potrei suggerire la lettura della storia del LHC che poteva rischiare di diventare il più grande e costoso albero di natale mai costruito e nulla più. Per fortuna invece qualcosa è successo, e non è una scoperta di poco conto.
    Date parole al vostro amore se non volete che il vostro cuore si spezzi! (William Shakespeare)
     
  9. L'avatar di SalvoM.

    SalvoM. SalvoM. è offline JuniorMessaggi 2,190 Membro dal Oct 2019 #189

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    Tristaldo, posso riassumere il tuo post affermando che, in sostanza, mi dai ragione ( o, comunque, non mi stai dando troppo torto )?
    Il punto che volevo evidenziare è che, secondo me, è in atto una involuzione della Fisica ( ma non solo della Fisica, anche in altri ambiti scientifici, per esempio nella Medicina, la deriva è abbastanza simile ). L'enorme complicazione raggiunta, le modalità operative che hai benissimo evidenziato ( finanziamenti giganteschi, competitività esasperata, parcellizzazione del sapere scientifico col paradosso che ogni scienziato finirà per sapere sempre più di sempre meno, fino ad arrivare a sapere tutto di niente... ) rischiano di portare la ricerca primaria in un cu.l de sac, con l'enorme proliferazione di studi sempre più approfonditi che, essi stessi, finiscono per creare un bias tale da impedire di arrivare ad un quadro di insieme.
    Non so se si è capito, ma io sono abbastanza pessimista: mi sembra che, andando avanti di questo passo, la scienza ( ripeto, non solo la Fisica ) rischi di attardarsi in una specie di onanismo cosmico invece di concentrarsi su obiettivi allo stesso tempo realistici ed "utili" per il progresso scientifico.
     
  10. L'avatar di xochimilco89

    xochimilco89 xochimilco89 è offline JuniorMessaggi 1,825 Membro dal May 2011 #190

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    Piccolo inciso, il teorema dell'incompletezza si riferisce alle logiche di primo ordine e non a quelle di ordine superiore.
    I'm doing it for the lulz!