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Articoli in ‘Meccanica Quantistica’

I principi di Bohr

7 Mag. 2012 | categoria Chiedi all'esperto, Fisica, Meccanica Quantistica, onde, storia della scienza | Leggi tutto | Nessun commento

Un mio collega di Lettere mi ha chiesto se avevo del materiale da consigliargli sul principio di complementarietà di Bohr e ho pensato di rispondergli con un post. Anche perché nella mia mente ho visualizzato il principio di corrispondenza (sempre di Bohr) e così colgo l’occasione per affrontarli entrambi!

Il principio di corrispondenza

Il principio di corrispondenza è un “ponte” fra fisica classica e fisica quantistica e afferma che«i risultati della meccanica quantistica devono ridursi a quelli della meccanica classica nelle situazioni in cui l’interpretazione classica può essere considerata valida» come si legge a pagina 10 in Niels Bohr e la meccanica quantistica del professor Alfonso Cornia dell’Itis “Vinci” di Carpi: «La fisica sembra rispondere a due diversi tipi di leggi: la meccanica classica, quando le dimensioni, le masse, i periodi e in generale tutte le grandezze, possono essere considerati “grandi”, e la meccanica quantistica, quando invece si ha a che fare con il mondo del “molto piccolo”. Per colmare la lacuna tra sistemi quantistici e ordinari Bohr introduce il principio di corrispondenza. […] Nella formulazione che viene usata in pratica, questo principio stabilisce che il comportamento di un sistema quantistico si riduce a quello di un equivalente classico passando gradualmente da oggetti microscopici a oggetti macroscopici (in pratica: per valori elevati dei numeri quantici). La soluzione all’ambiguità proposta da Bohr è, in un certo senso, negativa: non si può stabilire in maniera netta una linea di demarcazione tra “mondo classico” e “mondo quantistico”; piuttosto l’uno sfuma nell’altro con l’aumentare dei numeri quantici».

Ho trovato in rete altri due lavori molto interessanti dal punto di vista didattico perché riprendono l’approccio di Bohr. Il primo si intitola Il principio di corrispondenza ed è sul sito nell’Infn di Padova: « Il ponte tra fisica classica e fisica quantistica è costituito dal principio di corrispondenza, dovuto a Niels Bohr, che lo enunciò inizialmente nel suo lavoro sulle orbite elettroniche negli atomi idrogenoidi. Lo introdurrò qui, come lui fece, nel medesimo contesto. […]». Sono riportati i passaggi relativi all’atomo di Idrogeno, dove la corrispondenza fra il risultato classico e quello quantistico si ottiene nelle formule «quando il rapporto hf/kBT è molto piccolo, ovvero per frequenze di oscillazione dei modi normali bassa, il che corrisponde a modi di oscillazione costituiti ciascuno da un gran numero n di singoli quanti hf». Dove f è la frequenza della luce emessa dello spettro dell’atomo, hf e lo stato di energia dell’atomo stesso. Alfonso Cornia scrive infatti che Borh « intuisce per primo la connessione fra le frequenza emesse e due stati di energia. […] Le righe dunque sono prodotte (questa è l’interpretazione quantistica) per l’emissione di un fotone da parte di un elettrone che, da uno stato eccitato, si sposta al livello quantico dotato di minore energia.
In questi articoli Bohr tenta di conciliare la fisica classica con il concetto di quanto introdotto da Planck: non è il primo ad introdurre il concetto di quanto, ma è il primo ad applicare il concetto di quantizzazione alla struttura dell’atomo. I suoi articoli, anche se non vengono immediatamente accettati da tutti, rendono evidente la necessità di cercare nuove vie per la descrizione dei fenomeni atomici. […] Qui comincia la fuoriuscita dalla meccanica classica: Secondo Bohr, le possibili orbite sulle quali un elettrone può trovarsi costituiscono un insieme discreto (anche se infinito): un’affermazione questa che viola i principi della fisica classica, che prevedono un continuo di orbite possibili. Il fatto che gli spettri siano discreti è spiegato quindi dalla natura discreta degli stati dell’atomo: l’atomo può emettere o assorbire energia solo nelle transizioni tra questi stati. È un passo in avanti decisivo sulla strada tracciata in precedenza da Planck e da Einstein.»
Il testo dell’Infn ha anche un’interessante applicazione del principio di corrispondenza fra risultati classici e quantistici alla teoria del paramagnetismo: «Il principio di corrispondenza è dunque applicabile in una grande varietà di casi differenti, e permette di pensare al passaggio tra teorie classiche e quantistiche come a una transizione di fase senza discontinuità, proprio come nel caso della diminuzione di entropia dei sali paramagnetici portati a temperature prossime allo zero assoluto».

Il secondo testo, dal Dipartimento di Fisica dell’Università Cattolica di Brescia, si intitola Dall’atomo di Bohr alla costante di struttura fine e presenta la trattazione originale di Bohr all’atomo di idrogeno: «il limite classico delle formule quantistiche si ha per n → ∞ . In queste condizioni si può descrivere in termini classici il moto dell’elettrone attorno al nucleo, supponendo che avvenga su una circonferenza di raggio r. È possibile calcolare la frequenza di questo movimento e metterla in relazione con l’energia totale del sistema. La frequenza così calcolata è anche, secondo la teoria classica, quella νcl della radiazione elettromagnetica emessa dalla carica accelerata». Dai calcoli si vede come dal principio di corrispondenza seguano le regole di quantizzazione delle frequenze emesse, delle energie degli stati stazionari e del momento angolare dell’elettrone. Interessante per noi insegnanti anche la nota numero 8: «Se l’atomo di idrogeno venisse trattato così come venne fatto nel primissimo lavoro di Bohr, la trattazione assumerebbe un grande valore didattico: in un unico contesto si sintetizzano molti argomenti incontrati in precedenza, (moto circolare, legge di Coulomb, ecc.) offrendo una argomenti incontrati in precedenza, (moto circolare, legge di Coulomb, ecc.) offrendo una comprensione più sicura dei concetti base, e si muovono i primi passi verso contenuti nuovi (il principio di corrispondenza, i livelli discreti di energia, ecc.) che si riveleranno fondamentali per lo studio della teoria quantistica. L’analisi è limitata alle orbite circolari e la necessaria regola di quantizzazione non è ottenuta attraverso una quantizzazione arbitraria del momento angolare (trattazioni di questo genere per studenti ad un livello introduttivo potrebbero risultare incomprensibili), ma attraverso l’applicazione del principio di corrispondenza che, pur essendo algebricamente più complesso, è molto più ragionevole e comprensibile per gli alunni. Purtroppo, però, molte recenti versioni dei libri indeboliscono la trattazione riducendone in contenuto fisico, impatto e comprensibilità».

Il principio di complementarietà

Il principio di complementarietà invece, come si legge sempre nel testo di Alfonso Cornia (pagina 7) «(presentato per la prima volta a Como durante una conferenza nel 1927) sancisce che vari concetti della realtà sono complementari tra loro (ovvero costituiscono descrizioni alternative, mutuamente escludentisi, di una stessa cosa) eppure necessarie per avere una descrizione completa di essa. Ad esempio la luce sembra comportarsi come un insieme di particelle (i fotoni) nell’effetto fotoelettrico ma mostra chiaramente effetti di interferenza, come quelli delle onde d’acqua o sonore, quando passa simultaneamente attraverso un schermo con due tagli verticali». Si tratta quindi del dualismo onda-particella sia dei fotoni sia degli elettroni, del quale parla anche il doctor Quantum a proposito dell’esperimento delle due fenditure, ve lo ricordate? Il link è qui.
Sempre da Cornia: « Non si ha mai un mix dei due comportamenti: un esperimento che mostri la natura particellare di essa non dà segni di comportamento ondulatorio e viceversa. Quindi nei fenomeni microscopici per conoscere la fisica di un tipo di materia è necessario usare entrambe le descrizioni; se se ne usa una sola non si coglie il tutto.
Bohr amava molto questo concetto di complementarietà della realtà, tanto da estenderlo a una lezione di vita. Diceva per esempio che “The opposite of a true statement is a false statement, but the opposite of a profound truth is usually another profound truth”. Ovvero: “L’opposto di una affermazione vera è una affermazione falsa, ma l’opposto di una profonda verità è un’altra verità profonda”.
A proposito di complementarità: nel 1947 Bohr fu insignito dell’”Ordine dell’elefante”, un grande onore in Danimarca. Parte di questo è la possibilità di avere scolpito su un muro apposito il proprio simbolo araldico di famiglia. Bohr era un borghese e in quanto tale non ne aveva uno. Decise dunque di disegnarselo. Ecco qui la sua immagine.
Si noti il simbolo Tao dello Ying e Yang, gli opposti che si completano a vicenda (uomo-donna, bianco-nero, attivo-passivo…) Se non bastasse questo la frase in latino recita contraria sunt complementa ovvero “gli opposti sono complementari”. È interessante pensare come la scienza occidentale si sia in questo caso riconciliata con la filosofia orientale».
Sempre dal sito dell’Infn di Padova, due pagine sull’esperimento delle fenditure.

Infine non c’è di meglio che leggere direttamente gli autori se sapevano comunicare in maniera chiara come faceva Bohr. Consiglio “I quanti e la vita” di Niels Bohr, ed. Boringhieri, una raccolta di conferenze e saggi scritti da Bohr dal 1929 al 1961. In quello intitolato “Fisica quantistica e filosofia; causalità e complementarietà” del 1958, Bohr scrive: «Nell’ambito della fisica classica tutte le proprietà caratteristiche di un dato oggetto possono in linea di principio venire determinate con un unico apparato sperimentale, benché in pratica sia spesso conveniente ricorrere a dispositivi differenti per studiare aspetti diversi dei fenomeni. Infatti i dati così ottenuti si integrano a vicenda e possono venire unificati in una descrizione coerente del comportamento dell’oggetto studiato. Nella fisica quantistica invece, dati sui sistemi atomici ottenuti per vie diverse possono manifestare un tipo nuovo di relazione di complementarietà. Infatti si può vedere che questi dati, i quali appaiono contraddittori qualora si tenti di combinarli in un singolo quadro, esauriscono tutto ciò che è conoscibile intorno all’oggetto. Lungi dal limitare le domande che possono essere poste alla natura sotto forma di esperimenti, la nozione di complementarietà semplicemente caratterizza le risposte che si possono ricevere ogniqualvolta l’interazione tra gli strumenti di misura e gli oggetti formi parte integrante del fenomeno». Vale la pena di leggere tutto il libro, sia per conoscere la storia della fisica moderna dalla voce di uno dei suoi protagonisti sia per meditare sulle implicazioni filosofiche delle ricerche scientifiche, dal ruolo dell’osservatore fino a quello del principio di causalità e del determinismo.
Ultime segnalazioni: l’articolo di A. De Gregorio, F. Sebastiani del Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma “Sapienza” La complementarità: l’esposizione di Bohr a Como nel 1927, tra storiografia e documenti di archivio della rivista accatagliato. E il libro di Gino Segrè (il nipote del premio Nobel Emilio Segrè) “Faust a Copenaghen. Lotta per l’anima della fisica”, Il Saggiatore ed., che racconta la storia della meccanica quantistica a partire dal seminario annuale di Copenaghen dell’aprile del 1932, all’Istituto di Fisica Teorica diretto da Niels Bohr.

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Piccoli grandi blogger crescono

17 Mar. 2012 | categoria Astronomia, Didattica, Fisica, Meccanica Quantistica, astrofisica, materiali, nanotecnologie, nuove tecnologie, pianeti | Leggi tutto | Nessun commento

Si chiama Gabriele Giordano, è uno studente di 16 anni appassionato di fisica e ha un blog dal titolo incoraggiante: Era futura. Ha partecipato al carnevale della Fisica di gennaio con un bell’intervento sul Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo di Galileo. Il suo blog è molto interessante, lo consiglio a tutti, docenti e studenti, perché riporta notizie curiose su vari argomenti, scritte in maniera accurata e documentata. Qualche esempio? La news sul nuovo video della Nasa di piccoli esperimenti di fisica sulla Stazione spaziale internazionale con l’annuncio di un nuovo video game che uscirà il 22 marzo; il bellissimo pezzo sui materiali ferrofluidi con i video delle loro sculture; fra i post più popolari vale sicuramente la pena di informarsi su una bottiglia di plastica che “riempita con un litro d’acqua purificata e alcuni tipi di candeggina, potrebbe servire come una lampadina per alcune delle milioni di persone che vivono senza elettricità”…
Gli argomenti trattati passano dall’astronomia e dalla esplorazione spaziale fino alla fisica quantistica e alle nanotecnologie; molto divertenti e istruttivi anche gli esperimenti originali nei quali Gabriele Giordano ogni tanto si immerge (“questione di occhiali” oppure “tribus digitis”).
Il motto del blog è tratto da George Gamow “La curiosità uccide i gatti, la curiosità crea gli scienziati”. Curiosità e capacità non mancano di sicuro a questo giovane blogger, quindi quello che si può concludere – e che è anche un mio personale augurio – è di vedere un giorno tutte queste promesse trasformarsi in un ottimo scienziato!

P.S. Il blog di Gabriele Giordano mi ricorda un altro sito, fondato nel 1999-2000 da uno studente di 14 anni e che è ancora attivo: La mela di Newton. Vincitore di tre premi internazionali, il blog contiene articoli e approfondimenti su scienza e tecnologia e ha anche una sezione dedicata agli insegnanti e alla didattica.

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Unità di misura in definizione

25 Nov. 2011 | categoria Fisica, Meccanica Quantistica, Sistema Internazionale di misura, superconduttori | Leggi tutto | Nessun commento

Il Sistema Internazionale delle unità di misura non è mai stato così dinamico (o forse sarebbe meglio dire “quantistico”)! Siamo infatti molto prossimi al punto di svolta che porterà alla ridefinizione di ben quattro unità di musura, rispettivamente della massa (il kg, chilogrammo), della corrente elettrica (A, Ampère), della temperatura (K, Kelvin) e della quantità di materia (mole). La questione della definizione delle unità di misura è di vitale importanza sia per l’attendibilità dei risultati sperimentali (si pensi al recente esperimento sulla velocità dei neutrini) sia per le teorie scientifiche stesse. Il problema delle “vecchie” definizioni è che non sono così universali come per esempio lo sono quella dell’unità di misura del tempo (il secondo) o della lunghezza (il metro) che si basano su fenomeni fisici estremamente costanti (come la frequenza di oscillazione della luce emessa dall’atomo di Cesio) e perché fanno riferimento alle costanti fondamentali della natura (come la velocità della luce).

Avevo già annunciato in un post la XXIV Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM), di Parigi, che si è tenuta dal 17 al 21 ottobre scorsi e dalle risoluzioni prese emergono interessanti prospettive (non ancora prese ufficialmente, ma annunciate come probabili nel prossimo futuro).

  • Il kg si definirà in riferimento alla costante di Planck
  • L’ampère in funzione della carica elementare e dell’elettrone
  • Il kelvin in riferimento alla costane di Boltzmann
  • La mole sarà definita in base al numero di Avogadro

Se c’è qualcosa che è didatticamente vincente, penso, è proprio il fatto di poter insegnare un argomento che è ancora in divenire, che non è fissato una volta per tutte in un manuale. I libri di testo a breve quindi cambieranno e l’argomento di Fisica o Chimica studiato in classe sarà ancora oggetto di qualche articolo sui quotidiani. Il caso nello specifico delle unità di misura è un esempio molto particolare, perché dagli studenti viene visto spesso come un insieme di dati noiosi e per giunta difficili da imparare solo a memoria in maniera arida. Invece il fatto di sapere che ci sono ancora gruppi di ricerca che si stanno impegnando per “rivoluzionare” le definizioni e renderle il più affidabili possibile è di sicuro interessante.
Per quanto riguarda il chilogrammo e l’ampère poi, l’esperimento che li legherebbe alle costanti fondamentali della natura è l’effetto Hall quantistico… quindi in classe abbiamo un’ottima opportunità per approfondire argomenti di fisica quantistica legati alla superconduttività. Mi riferisco in particolare alle classe quinte, nelle quali è sempre utile riprendere argomenti delle classi precedenti (il Sistema Internazionale di misura si introduce il primo anno in cui si studiano Fisica e Chimica).

Materiali on line e attività

  • La risoluzione presa dalla recente Conferenza Generale dei Pese e delle Misure, che si intitola “On the possible future revision of the International System of Units, the SI” (ottimo esercizio anche per il Clil in lingua
  • L’abstract dell’articolo appena pubblicato dal gruppo di ricerca inglese del National Physical Laboratory di Teddington, che sfrutta l’effetto Hall quantistico nel grafene. Vale la pena di sottolineare che è ormai diventata buona usanza fra i ricercatori sottomettere alle riviste scientifiche anche un video-abstract nel quale gli autori spiegano brevemente il loro lavoro. Così potete vedere in prima persona gli scienziati e ascoltare la notizia direttamente dalla loro voce.

  • La notizia pubblicata sul sito della rivista Le Scienze, che presenta una buona sintesi dei concetti fondamentali per capire i motivi della “corsa” dei ricercatori alle costanti fondamentali della natura
  • Per quanto riguarda le unità di misura (di ogni ordine e grado!), riporto qui di seguito una breve lista di pagine web che contengono convertitori automatici da un’unità all’altra e che sono significativi per farsi un’idea di quanto vasto sia il panorama. Si potrebbe inventare una “caccia al tesoro”, una specie di gioco didattico nel quale si propongono via via unità di misure curiose e sconosciute e lo studente deve trasformarle da una scala all’altra. Un esempio? Quanto vale la misura di un anello da dito inglese “L” nel sistema di misura giapponese? E la velocità del vento di 17-21 nodi (che è una “brezza tesa”) a quanti m/s corrisponde? Quanti parsec sono 100000000000 mm?
  • - http://jumk.de/calc/lunghezza.shtml
  • http://www.colinj.co.uk/Calc/Unit-conv/index_ita.html
  • - http://www.themeter.net/
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Le meraviglie della luce

12 Nov. 2011 | categoria Astronomia, Fisica, Fulmini, Meccanica Quantistica, Newton, Terra, colori, fibre ottiche, fotovoltaico, illusioni ottiche, laboratorio, laser, luce, nuove tecnologie, onde elettromagnetiche, ottica, science center, storia della scienza | Leggi tutto | Nessun commento

Ecco un libro costruito con una serie di “schede didattiche” o di “voci” che affrontano tantissimi aspetti dei fenomeni luminosi dal «punto di vista fisico, biofisico, astronomico, tecnologico e storico» come sottolinea l’autore, Olmes Bisi. Professore ordinario di Fisica generale presso la facoltà di ingegneria dell’Università di Modena e Reggio Emilia, Bisi svolge da anni attività di ricerca nel campo dell’optoelettronica: «tuttavia» scrive nell’introduzione, a proposito della nascita di questo testo «l’ispirazione primaria è scaturita dalla scoperta di un innovativo approccio alla didattica, noto in tutto il mondo come reggio approach». Approccio didattico che tramite veri e propri atelier della scienza, coinvolge gli studenti (e anche tutti gli altri partecipanti) «nell’indagine creativa […] attraverso attività gratificanti, incoraggiando le curiosità senza imbrigliare i ragionamenti, promuovendo lo svolgimento di libere indagini, che da un lato sviluppino la sfera cognitiva e dall’altra gratifichino, attraverso un lavoro creativo». Chi entra in un atelier si avvicina alle leggi della natura, ognuno secondo la propria sensibilità e personalità perché gli educatori dell’atelier si limitano a «sollecitare la creatività, senza condizionare la formazione dei ragionamenti e delle teorie».
Nel libro quindi, oltre alla scheda che affronta ogni singolo argomento, troviamo anche spunti per ulteriori approfondimenti e soprattutto tante utili domande senza riposta, sotto ai titoli “per quale ragione?” e “può essere vero?”. Domande fertili per iniziare un brain storming in classe, per stimolare le capacità intuitive, immaginative e logico-razionali…

Una interessante attività on line
Ma c’è di più: sul sito web del professor Bisi è possibile rispondere a queste domande e iniziare una discussione on line. L’idea è molto originale e dà la possibilità di comunicare direttamente con l’autore e con tutti i suoi lettori e di confrontarsi con argomenti scientifici, proprio come avviene nella ricerca reale. Si possono anche votare le risposte e le opinioni che ci convincono di più. Gli indirizzi diretti sono: può essere vero? e per quale ragione?
Una domanda che mi è particolarmente piaciuta è la seguente, sul prisma: «Nel 1973 i Pink Floyd pubblicarono per la EMI l’album The Dark Side of the Moon (Il lato oscuro della Luna), sulla cui copertina era riportata l’immagine di un raggio luminoso rifratto da un prisma come nella figura, commettendo un errore. Quale?» :-)

Risorse on line
Pregio del libro (del quale – a propostito! – non ho ancora detto il titolo: “Visibile e invisibile. Le meraviglie dei fenomeni luminosi”, Sironi ed.) sono anche le tante illustrazioni, ovviamente molto colorate e con valenza storica, esplicativa, espositiva, insomma sempre sfruttabile dal punto di vista didattico. Tutto ha un suo spazio, dall’antichissima macchina di Anticitera del II secolo a. C. ai Led e alla luce di sincrotrone, passando per i fulmini o per la visione dei pesci o la fotosintesi clorofilliana. Uno spazio ridotto al massimo a tre pagine:  il dono della sintesi, dell’esattezza insieme alla chiarezza comunicativa non è da tutti.
Se non avete ancora il libro sottomano, non c’è di meglio che curiosare nel sito di Bisi, che oltre a un link di google nel quale consultare alcune pagine del libro (consiglio ad esempio a pag. 25-26 “Alhazen e la scoperta della luce” o “temperatura di colore” a pag. 201-202) indica moltissime pagine web con risorse e materiali, dai siti con immagini, a quelli con video o per approfondimenti, insieme a una fornita bibliografia.

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Non ho tempo

23 Giu. 2011 | categoria Carnevale della Fisica, Didattica, Einstein, Filosofia, Fisica, Letteratura, Meccanica Quantistica, Tempo | Leggi tutto | Nessun commento

Con questa frase (“non ho tempo”) termina la memoria che il giovane matematico Évariste Galois scrisse la notte prima di morire in duello. È anche il titolo di un film sulla vita di Galois del 1973 con la regia di Giannarelli. Ed è il titolo di una serie di poesie dedicate alla notte prima del duello, scritte da Elisa Davoglio, che vi consiglio di leggere. Come anche vi consiglio il libro “L’equazione impossibile” di Mario Livio.

La frase di Galois mi fa immediatamente pensare a quell’altro appunto a margine che invece lamentava di non avere abbastanza spazio (essendo poi il tempo e lo spazio strettamente legati, no?) scritto da Fermat sull’opera di Diofanto.
E a come la teoria dei gruppi di Galois fu poi di aiuto a Wiles per dimostrare proprio quell’ultimo teorema che Fermat citava nella sua nota a margine… [piccola curiosità: la nota di Fermat era scritta in greco, come si può vedere dall’immagine seguente]

Ma sto divagando. Il tema di questo post è il tempo, perché anche questo mese parteciperò al carnevale della fisica sul blog “Storie di Scienza” di Giovanni Boaga e ne sono molto felice!! Ho iniziato a parlare di matematica (essendo poi la matematica e la fisica strettamente legate, no?) e continuo con la fisica.
L’anno scorso ho intervistato Enzo Tiezzi, professore di Chimica Fisica dell’Università di Siena e il mio articolo iniziava così:

«Spazio e tempo sono da sempre oggetto dell’indagine scientifica e della speculazione filosofica. Il tempo che sperimentiamo nella nostra vita quotidiana è “asimmetrico” perché può scorrere solo in avanti, verso il futuro. In fisica invece la maggior parte delle leggi non cambia se si inverte il corso degli eventi. Il tempo, infatti, nella fisica classica così come anche nella meccanica quantistica, è una coordinata come lo spazio e non è irrimediabile come il tempo della vita.

In termini tecnici si dice che le equazioni della fisica sono reversibili rispetto al tempo. I sistemi fisici possono cioè ritornare al loro stato iniziale “senza lasciare tracce”, rifacendo all’indietro i passi fatti in avanti, come quando si riavvolge un film».

L’articolo continua poi parlando della “freccia del tempo” e, passando per Einstein, si arriva a Prigogine e alla Fisica evolutiva. Se vi interessa l’articolo è on line su LinxMagazine (anche in formato pdf).

Concludo con due citazioni letterarie (essendo scienza e letteratura legate o no? Strettamente? ;-)  ). La prima è tratta dal romanzo “L’energia del vuoto” di Bruno Arpaia che affronta il tema del raccontare, della natura del romanzo insieme a quello della natura dello spazio-tempo, a partire dalla teoria della loop quantum gravity, cioè della “gravità quantistica ad anelli”, una teoria alternativa a quella delle stringhe.

A pag. 147 si legge:

«Lo spazio è molto simile a una tela, intessuta di linee, di fili. […] E quelle linee sono lo spazio e il tempo. [..] L’immagine che viene fuori dalle equazioni è quella di uno spazio formato da strutture unidimensionali che, se non c’è massa attorno, si chiudono su sé stesse e formano degli anelli. Di qui l’espressione “gravità quantistica ad anelli”. Anelli fisici, veri, non matematici, non immaginari. Lo spazio è formato da un numero finito di linee. La tela può essere un’immagine bidimensionale dello spazio. Per farsene un’idea tridimensionale, si può pensare a una rete, a una maglia di anelli. E la dinamica dello spazio possiamo immaginarla come una danza di quei minuscoli anellini. A questa scala piccolissima, insomma, lo spazio non è più continuo, ma ha una struttura granulare, come fosse formato da singoli atomi o quanti di spazio».

E a pagina 179 cito brevemente una frase che conduce alla meditazione su che cosa significhi oggi scrivere, raccontare, alla luce delle nuove teorie fisiche sullo spazio tempo discreto:

«Dopo quei mesi passati a consumarsi gli occhi su particelle, stringhe, teoria olografica, gravità quantistica, ora era il tempo la sua vera ossessione: cos’è, di che cosa è fatto, perché lo percepiamo come un fiume, cosa significa sul serio raccontare, se è vero che ogni istante della nostra vita non è legato agli altri da una sola linea che porta dal passato all’avvenire…»

Fino ad arrivare a parlare di “quanti di narrazione” a pag. 202:

«Forse bisognerebbe provare a raccontare mettendo insieme, come posso dire?, mettendo insieme ‘quanti di narrazione’ che poi, come quegli anellini di cui tu parlavi, nell’esperienza di chi li sta leggendo formano il ‘tempo proprio’, diverso per ciascun lettore…».

La seconda citazione letteraria merita una premessa: uno studente del mio liceo ha portato come tesina all’esame di quinta scientifico una bellissima esperienza osservativa che gli ha richiesto molti mesi di tempo. Ha realizzato una camera fotografica per riprendere le posizioni del sole nel cielo al passare dei mesi, insomma, ha realizzato una ripresa statica del moto solare. Non ho ancora potuto vedere i risultati perché non è un mio studente, ma andrò a sentirlo all’orale, così ne capirò di più!
Ecco, il brano tratto dal romanzo “Un semplice caso crudele” di Juli Zeh racchiude appunto una interessante meditazione sul nostro modo di concepire lo spazio, il tempo e il movimento e che chiede ancora aiuto alla bella metafora delle linee e dei reticoli (che in un blog come il mio è molto apprezzata!):

«Metta a verbale la mia confessione: sono uno studioso di scienze naturali, ma non sono un materialista. Cosa sono, non lo so ancora. Ad ogni modo ritengo che non solo lo spazio e il tempo, ma anche la stessa materia sia opera della cooperativa di produzione Senso & Ragione. Il mio mondo non è composto di oggetti tangibili, ma di processi complessi. Tutte le condizioni e tutti i decorsi vi sono compresi allo stesso tempo e quindi in nessuno. Ciò che ne vediamo sono frammenti. Fotogrammi di una pellicola che vengono fatti sfilare sul proiettore temporale sistemato dietro la nostra fronte. Ci mostrano la realtà come danza di cose concrete.
Faccia questo esperimento, Schilf. Prenda la macchina fotografica. Si installi di notte sul tetto di un grattacielo. Imposti un’esposizione di vai secondi e fotografi un incrocio stradale. Cosa vede? I fari delle auto e dei tram in forma di tratti rettilinei od ondulati. Un reticolo di linee. Maggiore è l’esposizione e tanto più fitta risulta la rete.
E adesso prenda questa tazza da tè. Si immagini di poterla fotografare dall’alto impostando un’esposizione di un milione di anni. Non otterrebbe una tazza, ma un intreccio impenetrabile. Una macchia chiara al centro e sfrangiata ai bordi, dove il caolino si forma nel terreno. Tutt’intorno le tracce delle persone che estraggono il caolino e lo trasformano in porcellana. Il farsi della tazza. Il suo trasporto. Il suo uso. Il suo decadimento. Il ritorno in circolo dei suoi componenti. Distinguerà anche – siamo molto in alto, la osserviamo da un’estrema prospettiva a volo d’uccello – le storie di nascita e morte di tutte le persone coinvolte nella fabbricazione e nell’utilizzo della tazza. E inoltre le filigrane di quegli esseri e oggetti che hanno avuto, hanno o avranno a che fare con la gente della tazza. Nonché con i suoi antenati e discendenti e così via. Vedrebbe – no, non guardi da un’altra parte, guardi la tazza! – vedrebbe che questa tazza è collegata a tutto al di là dei confini del tempo e dello spazio, perché tutto è parte di un unico e solo processo. E se adesso potesse impostare il tempo di esposizione su infinito e la distanza altrettanto, scorgerebbe la realtà così com’è. Una confluenza aspaziale e atemporale».

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