Relativismo e meccanica quantistica

[petiduvio]

Due domande che non c'entrano nulla l'una con l'altra

1. Nell'esperimento mentale della relatività ristretta (che è stato comunque sperimentalmente dimostrato), in cui si dimostra che per il viaggiatore sull'astronave il tempo passa più lentamente perchè l'orologio (il tic-tac dei raggi di luce) va più lentamente... Che correlazione c'è tra lo scorrere del tempo biologico del viaggiatore e l'orologio in questione? Usando un orologio "comune", mi verrebbe da pensare che questo esperimento non regga più... Ovviamente non ho studiato nulla sulla relativitá, ma cercando di capire questo semplice esperimento non riesco a trovare la risposta a questo banalissimo dubbio...

2. (domanda "filosofica", rivolta a chi ha studiato la meccanica quantistica e condivide l'interpretazione casualista del funzionamento delle particelle subatomiche). Com'è possibile accettare l'esistenza di fenomeni casuali nell'universo? Lasciando da parte il principio di indeterminazione (siamo ignoranti e/o non potremo mai conoscere lo stato dell'universo, ok), ma una concezione non deterministica (pur accettando la nostra eterna ignoranza) è qualcosa che va contro ad ogni logica...
Ho letto che gli esperimenti alla base della meccanica quantistica sono difficili da accettare perché violano proprio il senso comune.. ma.. vanno accettati perché.. accadono! (??) Cioé.. davanti ad un'evidenza di un fenomeno reale ma inspiegabile... la maggiorparte dei fisici accetta senza troppi fronzoli una spiegazione totalmente illogica (controintuitiva, ecc..), senza ipotizzare che ci possano essere elementi (variabili nascoste, se non sbaglio) di cui potremmo essere all'oscuro?
So che in ogni caso, le teorie e le formule funzionano.. e finché funzionano, è bene continuare su quella strada.. Non vado contro la meccanica quantistica, so che è alla base di buona parte della tecnologia moderna e che é stata ampiamente dimostrata sperimentalmente, ecc....
E' una pura questione ontologica (e inutile, ne sono ben consapevole, a livello pratico)... Insomma, se ad ogni fenomeno naturale inspiegabile ci "arrendessimo" accettandolo per com'è, senza cercarne una causa (perché apparentemente non c'è).. staremmo ancora a credere nei miti e leggende dell'antichità... no? Così come Einstein, attualmente altri fisici (pochi) "credono" in un universo deterministico, e, se non sbaglio, il tutto viene vissuto come una sorta di "battaglia ontologica", agguerrita e con tifoserie da stadio... (il che è pure molto triste...) Ho letto che c'è chi dice che bisogna accettare la non-causalità dei fenomeni fisici, che la fisica quantistica é controintuitiva, per questo è difficile da accettare, ma va accettata perché così ci appare la realtá?? con tutto lo sforzo che ci metto... suona proprio come una questione di "fede", o cmq totalmente antiscientifica... Sono secoli che la scienza si batte per spiegare ció che di contrintuitivo o irreale la natura ci offre..

Spero di essere stato chiaro e di non essere sembrato arrogante! Non voglio certo smontare nessuna teoria o provocare inutili dispute Immagino siano ragionevoli dubbi per chi si avvicina per la prima volta a queste questioni

Se ho sbagliato sezione (o forum), chiedo scusa anticipatamente!

[Simone256]

Per la 1 vedila così:
Il primo postulato di Einstein se non sbaglio afferma l'equivalenza tra tutti i sistemi di riferimento inerziali (oppure l'ho detto molto male ma il succo centrale è questo)... Questo credo sia logico e intuitivo (ovviamente con il senno di poi ).
Ora se ti trovi in un riferimento A in moto rispetto ad un sistema di riferimento B con il tuo orologio a luce sincronizzato accuratamente con il tuo battito cardiaco, un osservatore in B vedrá l'orologio a luce rallentare e..... Il tuo battito cardiaco sta rallentando??? Ipotizziamo per assurdo che non lo stesse facendo, allora nel nostro riferimento A l'orologio a luce accumulerebbe un ritardo e quindi noi da A potremmo dire: Aaaaahm!!!! Sono in moto allora perchè si crea sto sfasamento!!
Ma questo va contro il postulato di Einstein che afferma l'uguaglianza tra tutti i sistemi di riferimento inerziali!

Ho spiegato in maniera molto confusa e me ne rendo conto solo adesso rileggendo! Domani provo a scrivere qualcosa anche per il punto 2 nel frattempo qualcuno più esperto di me in relatività ristretta potrá darti una spiegazione migliore

[andrea96]

Riguardo la sezione forse era più da "caffè" però va bene lo stesso
Alla prima domanda la prima risposta che mi viene da darti ( visto che lo hai detto anche tu ) è quella di studiare la relatività . Provo comunque a darti un idea del fatto che hai citato: la relatività si basa su due principi, uno dei quali è il principio di relatività che afferma che tutte le leggi della fisica assumono la stessa forma in ogni sistema di riferimento inerziale, di conseguenza non esiste il moto assoluto, nessuno si muove e nessuno sta fermo intrinsecamente; questo fatto implica che non può esserci discrepanza tra il tempo misurato con un orologio di luce e il tempo misurato con un orologio atomico altrimenti si potrebbe capire se il sistema è intrinsecamente in moto, cosa che va contro il principio di relatività. Ora la conseguenza di ciò è che se un osservatore ne vede un altro in moto rispetto a lui, il temo di questo gli appare rallentato, e la cosa è reciproca. Non devi cercare di capirlo come conseguenza di qualcos'altro... è una cosa anti-intuitiva come lo è il principio di costanza della velocità della luce da cui discende tutto questo.
Alla seconda domanda non rispondo. Si tratta di posizioni filosofiche che si prendono, non credo che nessuno (a parte il creatore, se ne esistesse uno ) potrebbe dirti :"è così!". Se vuoi posso dirti qual'è la mia idea a riguardo però è giusto che ognuno si faccia la sua in basa alla visione che si ha della natura.
Solo a un punto volevo risponderti perchè una cosa che ha a che fare con il metodo scientifico:

Insomma, se ad ogni fenomeno naturale inspiegabile ci "arrendessimo" accettandolo per com'è, senza cercarne una causa (perché apparentemente non c'è).. staremmo ancora a credere nei miti e leggende dell'antichità... no?

Qui non sono d'accordo. Il compito del fisico moderno è quello di prendere atto della moltitudine dei fenomeni naturali e cercare di formulare delle teorie assiomaticamente costruite che permettano di spiegare che permettano di spiegare ed unificare più fenomeni possibili. Il fisico non deve cercare nella natura i principi che lui vuole o che gli sembrano intuitivi, perchè la nostra intuizione di fonda sull'esperienza che è conseguenza delle leggi fisiche nel caso particolare delle dimensioni e delle velocità ordinarie, non è quindi detto che una cosa che ci sembra assurda non possa essere vero, perchè in fondo: cos'è assurdo?

[andrea96]

nel frattempo qualcuno più esperto di me in relatività ristretta potrá darti una spiegazione migliore

Ho scritto non perchè sono più esperto di simone in relatività ristretta ( non ci capiamo niente entrambi scherzo ovviamente ) ma perchè ho impiegato 40 minuti a scrivere il messaggio e nel frattempo l'ha pubblicato anche lui.

[petiduvio]

Grazie per le risposte!
Se devo essere sincero.. non ho capito molto Ma so benissimo che si tratta di temi complicati, e senza un minimo di conoscenze non posso pretendere di poterli capire cosi su due piedi senza.. "sporcarmi le mani". Spero di trovare il tempo (e le capacitá) per poter approfondire seriamente tutte queste tematiche! Grazie comunque per gli spunti!

Sull'assurdità dell'universo ed il compito del fisico credo che (andrea96) hai completamente ragione! In effetti il principio di causalità (come, in fondo, ogni concetto umano) è, per l'appunto.. umano! E tra questi concetti... quello di causalità, nel mio caso, credo sia il più inattaccabile... insomma... potrei accettare senza problemi la non localitá, universi olografici, alla matrix, 11 dimensioni e quante ne vogliamo... finché si tratta di "forma" dell'universo, non credo debbano esistere preconcetti! Ma quando si parla di una particella che "decide" (ovviamente non lo fa in senso letterario) di comparire senza alcuna assoluta ragione (e nello stesso tempo seguendo onde di probabilitá ben confezionate!)... ecco che mi parte l'embolo

[andrea96]

A questo ti rispondo di nuovo così:

la nostra intuizione si fonda sull'esperienza che è conseguenza delle leggi fisiche nel caso particolare delle dimensioni e delle velocità ordinarie, non è quindi detto che una cosa che ci sembra assurda non possa essere vero, perchè in fondo: cos'è assurdo?

Ripeto questo fatto perchè ne sono estremamemte convinto e sono convinto anche che è fondamentale aver ben chiara questa cosa per approcciarsi alla fisica moderna senza finire per affermare che è una favoletta.
Tu dici che partendo da questo riesci ad accettare cose come non localitá, extradimensionalità ecc... ma non riesci ad accettare il fatto che una particella non abbia una posizione ben determinata. Cos ha questo di diverso? Beh è sicuramente la cosa più "strana' che viene fuori nella fisica moderna, però se ci pensi un attimo anche il concetto per cui ogni cosa è localizzata in una posizione precisa dello spazio è qualcosa che ci viene dall esperienza, e noi facciamo esperiemza solo di sistemi con dimensioni cosi grandi che la funzione d onda si "condensa" attorno a un punto e ci da l illusione che le coss siano localizzate. Se fossimo vissuti in unicerso in cui la costamte planck era molto piu grande, avremmo avuto esperienza di tutto questo e i fenomeni quantistici sarebbero stati intuitivi. L intuizione è molto utile per vincere le olimpiadi di fisica ma sfortunatamente oggi per fare ricerca in fisica fondamentale non serve quasi a nulla...

[Simone256]

Come giustamente diceva Andrea96 quando si comincia a vedere la fisica moderna perdi la tua fiducia in tutto! Bisogna convincersi che tutto ciò che sembra vero in realtà magari non lo è! E tutto quello che studiamo sulla fisica dei quanti magari tra 100 anni verrà sostituito con una nuova teoria ancora più controintuitiva. Una volta pensavano la terra fosse piatta... Oggi pensiamo che la terra sia sferica; chi ti dice che la terra non si trovi su uno stranissimo piano complesso pieno di deformazioni a caso e robe varie?

[petiduvio]

Il fatto che una particella non abbia una posizione ben determinata... riesco comunque ad accettarlo, concettualmente. Cioè.. la "forma" di ciò che vediamo è una mera illusione io credo (è la "forma" che il nostro cervello da alla realtà).. Il fatto che noi intuiamo una particella come un qualcosa di uniforme, ma nella realtà questa particella si trova spalmata in un'area di spazio non puntiforme.. non mi fa traballare: è un qualcosa di controintuitivo ma sempre legato alla forma.
Ciò che mi costa accettare non è legato alla forma, ma al meccanismo di funzionamento della realtà: potrei sbagliarmi, ma logicamente tenderei a separare questi due concetti (forma e meccanismo).... poi ok, anche il "meccanismo" è una forma di come funziona l'universo.. ma quello che intendo per forma è legatom diciamo.., alla geometria.. mentre il meccanismo (nello specifico la causalità), credo lo si possa considerare un aspetto da analizzare separatamente (ma comunque discutibile, ok).
Tenendo conto che non bisogna mai dare niente per scontato, su due cose credo si possa andare sul sicuro: esistono "cose" (elementi, oggetti, particelle, onde, corde, qualcosa che non conosciamo ancora), e queste cose "avvengono" (si muovono, si trasformano, passatemi questi termini che di scientifico hanno ben poco )..
Ed è proprio sul "perchè" avvengono che la questione diventa interessante (forse un po' troppo filosofica)... è possibile accettare che le cose avvengano senza assolutamente alcuna ragione logica (dove per logico intendo seguendo il principio di causa-effetto)? A questo porta negare il principio di causalità.. a questo porta l'esperienza diretta dell'osservare il comportamento della meccanica quantistica: se non sbaglio, la particella, dal suo stato "nebuloso" (onda di probabilit`), passa a diventare una particella con una posizione ben definita nello spazio... e la "scelta" di tale posizione, é assolutamente casuale. Sappiamo che deve rispettare un set di regole (l'onda di probabilità), ma all'interno di quel set, la scelta è casuale. Questa è la conclusione ufficiale più accettata, no?

È proprio questo il punto su cui volevo soffermarmi. Da quel (poco..) che ho letto, buona parte della comunità scientifica accetta la casualità, negando quindi la causalità.
Questo lo trovo assurdo.. (sono un asino in fisica, per questo sto cercando di capire chiedendo a chi ha più esperienza in materia). Lo trovo assurdo perchè ho sempre avuto l'idea che la scienza cercasse, da quando esiste, di spiegare i meccanismi che si celano dietro a ciò che di (apparentemente) casuale osserviamo. Per dire... i primi uomini si saranno illusi che (esempio stupido) .. pioveva "per caso" (perchè non conoscevano alcuna ragione logica per spiegare tale fenomeno), poi qualcuno si sarà inventato che pioveva perchè lo volevano gli dei (erano d'accordo che tutto avesse una causa)... finchè non abbiamo capito il meccanismo che c'è dietro e possiamo spiegarlo con (quasi) assoluta certezza.
Ecco.. sul meccanismo che spinge una data particella a comparire (collassare) in quel preciso e determinato punto... perchè non ipotizzare che un meccanismo esiste, ma semplicemente ancora non lo conosciamo?
Allora.. sul principio di causalità si potrebbe aprire una discussione filosofica.. è un principio, se vogliamo, che ci siamo inventati noi? non lo è? Boh.. non lo so, ma di sicuro non è questo il luogo per discuterne. Il punto è... perchè, nel XX° secolo, la scienza ha deciso di "gettare la spugna" davanti alla casualità, un fenomeno che ha sempre "combattuto"? In quale modo, le persone (i fisici ma anche chi di voi concorda con questa visione), si spiegano il fatto di rinunciare ad un principio "sacrosanto" (:roll:) della razionalità?
Per concludere... non trovo assurdo che esistano fenomeni assurdi e incomprensibili (se no non esisterebbe la scienza ). Trovo assurdo che davanti a certi fenomeni (ovviamente inspiegabili) la scienza risponda: perchè questa cosa succede? semplicemente... così.. non c'è alcun motivo, succede per "caso".. Non era mai successo prima mi pare, no? La scienza... le cose le spiega, o accetta di non capirle (o di non poterle capire mai, come il principio di indeterminazione di heisenberg, che trovo accettabilissimo).

Non sono uno a cui piace tirare per le lunghe ste conversazioni, mi sono permesso di chiarire qual'era il punto perchè mi è sembrato che ti stessi riferendo ad un'altra questione.. Se in qualche modo mi avevi già risposto e non ho colto io... giuro che non l'ho fatto apposta

[Simone256]

Le riflessioni sono interessanti e forse per rispondere e capire serve studiare più approfonditamente questa teoria! Se molti fisici l'accettano ci sará un motivo; se molti altri non la accettano ci sará un altro motivo, magari alla cui base sta proprio il tuo ragionamento. Non mi permetto di risponderti in maniera più larga per evitare di dire castronerie e spero lo faccia qualcun altro perchè la questione interessa anche a me!
Comunque non preoccuparti che in questo forum c'era gente che tentava di smontare totalmente la teoria della relativitá ristretta e un po' di umile scetticismo non ti attirerá nessuna ira da parte dei super guru della fisica

[andrea96]

Non sono uno a cui piace tirare per le lunghe ste conversazioni, mi sono permesso di chiarire qual'era il punto perchè mi è sembrato che ti stessi riferendo ad un'altra questione.. Se in qualche modo mi avevi già risposto e non ho colto io... giuro che non l'ho fatto apposta

No su questo non ti ho risposto! dal primo messaggio mi sembra che hai sollevato diverse questioni (tutte molto interessanti) di cui ad alcune ti ho potuto rispondere scientificamente ( nel senso che ti ho detto cose note ), altre sono domande filosofiche o scientifico-filosofiche a cui la risposta è in un certo senso, una risposta di interpretazione. Questa questione della casualità nella meccanica quantistica va divisa in due: c'è un aspetto prettamente scientifico a cui posso risponderti "scientificamente" e ce ne un altro puramente filosofico. Parto dal primo:
[quote="petiduvio" perchè, nel XX° secolo, la scienza ha deciso di "gettare la spugna" davanti alla casualità, un fenomeno che ha sempre "combattuto"? In quale modo, le persone (i fisici ma anche chi di voi concorda con questa visione), si spiegano il fatto di rinunciare ad un principio "sacrosanto" (:roll:) della razionalità?
[/quote]
Allora qui una spiegazione c'è: dalla nascita della meccanica quantistica, come sai, il mondo della fisica rimase parecchio sconvolto e molti fisici proprio per salvare il principio di causalità cercarono disperatamente di formulare delle teorie cosiddette "delle variabili nascoste", cioè teorie che cercavano di "spiegare" il perchè la particella assumeva quella precisa posizione invece di un altra, mediante "variabili nascoste" ( penso che il termine sia già abbastanza esplicativo ). La ricerca a una teoria del genere si è in qualche modo arrestata nel momento in cui venne dimostrato il teorema di Bell che afferma che una qualsiasi teoria delle variabili nascoste non può in alcun modo riprodurre le predizioni della meccanica quantistica ( ora, non chiedermi come un teorema possa dimostrare una cosa del genere perchè non ne ho idea, faccio il quinto liceo e di meccanica quantistica conosce le cose fondamentali e gli aspetti qualitativi, sinceramente non so se qualcuno esperto possa darci almeno un idea di come sia possibile questo, io non credo...).
Il punto è che di fronte a un teorema del generi i fisici sono praticamente costretti a rinunciare alla causalità in senso classico. Ora il secondo aspetto, quello filosofico, è come riuscire ad accettare l'assenza di causalità nell'universo; questo punto penso sia molto personale e dipende molto dalla visione che si ha dell universo... se rimaniamo ancorati a una visione classica e intuitiva dell'universo sicuramente finiamo per trovarci in difficoltà, penso che una cosa del genere debba portarci a vedere l'universo sotto altri punti di vista e a mettere in discussione davvero qualsiasi cosa. Però ti ripeto che secondo me l'interpretazione e l'accettazione della casualità è personale.
Ritornando a questione leggermente meno esistenziali, prova a pensare questo: la meccanica quantistica ci dice che la determinazione ( in tutti i sensi) di una particella non è un elemento della realtà, l'unica cosa reale di una particella è la sua funzione di probabilità! Quella è determinata! Tutto il resto è solo un illusione...