La Fisica e l'Arte - due modi

Presentazione sul tema: "La Fisica e l'Arte - due modi"— Transcript della presentazione:

1 La Fisica e l'Arte - due modi
complementari per esprimere la creativita' Catalina Curceanu, LNF-INFN, Frascati Aprile 2010

2 Michio Kaku “Mondi paralleli“ cita G.K Chesterton
“Il poeta non chiede che di poter far entrare la propria testa nei cieli. E’ il logico che cerca di far entrare i cieli nella propria testa"

3

4 Pitagora Un giorno Pitagora passò di fronte all'officina di un fabbro, e si accorse che il suono dei martelli sulle incudini era a volte consonante, e a volte dissonante. Incuriosito, entrò nell'officina, si fece mostrare i martelli, e scoprì che quelli che risuonavano in consonanza avevano un preciso rapporto di peso. Ad esempio, se uno dei martelli pesava il doppio dell'altro, essi producevano suoni distanti un'ottava. Se invece uno dei martelli pesava una volta e mezza l'altro, essi producevano suoni distanti una quinta (l'intervallo fra il do e il sol). Pitagora

5 Pitagora Lo stretto rapporto che intercorre tra la musica e la matematica fu scoperto sin dall'antichità: un esempio classico è dato dalla Scuola Pitagorica, a cui si deve la scoperta secondo la quale i differenti toni di una scala sono legati ai rapporti fra numeri interi: una corda dimezzata suona l'ottava superiore, ridotta ai suoi 3/4 la quarta, ridotta ai suoi 2/3 la quinta, e così via. Pitagora

6

7

8

9 Einstein:la passione per la musica- 1929

10 Einstein e Thomas Mann

11 Einstein e Tagore (Abraham Pais: Einstein e’ vissuto qui)

12 There are the rushing waves mountains of molecules each stupidly minding its own business trillions apart yet forming white surf in unison. Ages on ages before any eyes could see year after year thunderously pounding the shore as now. For whom, for what? On a dead planet with no life to entertain. Never at rest tortured by energy wasted prodigiously by the sun poured into space. A mite makes the sea roar. Deep in the sea all molecules repeat the patterns of another till complex new ones are formed. They make others like themselves and a new dance starts. Growing in size and complexity living things masses of atoms DNA, protein dancing a pattern ever more intricate. Out of the cradle onto dry land here it is standing: atoms with consciousness; matter with curiosity. Stands at the sea, wondering: I a universe of atoms an atom in the universe. Feynman

13 Andare oltre fa parte della
natura umana

14 Fisica Moderna: Due “rivoluzioni scientifiche” stanno alla base della FISICA MODERNA – entrambe occorse nella prima meta’ del 20esimo secolo. Tutto cio’ e’ accaduto quando i fisici hanno provato (e riuscito) di estendere le leggi delle fisica OLTRE l’esperienza di ogni giorno, oltre il senso comune Hanno “partorito”: La teoria della Relativita’ La Meccanica Quantistica Einstein formulated his most famous papers in 1905. The first hints of quantum effects came in 1900. ” Non troverai mai la verità se non sei disposto ad accettare anche ciò che non ti aspetti “. Eraclito

15 La Relativita’ Per descrivere il comportamento dei “corpi” che si muovono molto velocemente. La relativita’ speciale Nessun corpo (oggetto) puo muoversi con una velocita’ maggiore della luce La massa rappresenta una forma di energia E = m c2 La relativita’ generale Comprende gli effetti della forza di gravita’; descrive l’espansione dell’Universo, i buchi neri, etc. Einstein nel 1905, all’eta’ di 26 anni

16 F. Goya Cronos che devora i suoi figli 1888

17 Escher, Relativita’ 1953

18 Escher, Salita e discesa 1960

19

20

21 Les Demoiselles d'Avignon: Picasso's 1907 excursion into a fourth dimension

22 Il “Cubismo” è una corrente pittorica nata nel 1908
che si prefigge la rappresentazione della quarta dimensione. Un esempio è il ritratto di Ambroise Vollard, nel quale la minuta sfaccettatura dei piani e la loro disposizione secondo molteplici punti di vista, ci danno una rappresentazione della realtà in modo integrale: le persone sono sentite nella loro essenza volumetrica e nel loro <<esistere>> nello spazio. Pablo Picasso- Ritratto di Ambroise Vollard ( ) olio su tela cm 92x65 Mosca - Museo Puškin

23 L’arte cubista ci può far pensare a un linguaggio espressivo astratto, in realtà i cubisti vogliano rappresentare la realtà in modo oggettivo e integrale superando i parametri della geometria euclidea e della prospettiva geometrico-lineare. Alle tre dimensioni cartesiane (x, y, z), fisse e immutabili, aggiungono l’elemento tempo che consente di conoscere in modo completo la realtà e di rappresentare lo spazio prescindendo la visione soggettiva del singolo e il punto di vista unico. Max Weber – La quarta dimensione

24 Girl in a chair Picasso's 1907 indagine nella quarta dimensione

25 The Persistence of memory, Salvador Dali, 1931

26 Domingo Cristo Hypercubus, Salvador Dali 1954

27 Meccanica Quantistica
Descrive il comportamento di “oggetti” molto piccoli Principio di indeterminazione di Heisenberg: Tanto piu’ precisamente conosciamo la posizione di un oggetto, tanto meno precisamente conosciamo il suo impulso Per la descrizione di oggetti come l’atomo, e/o ancora piu’ piccoli (particelle), c’e’ bisogno della meccanica quantistica. Waves are particles and particles are waves. Light is made up of individual photons. Electrons can form diffraction patterns just like light. Quantum mechanics forms the theoretical underpinning of the semiconductor revolution. It is also required to understand superconductivity, a technology very important here at Fermilab. Heisenberg nel 1925, all’eta’ di 24 anni

28 Complementarità e figure ambigue

29 MQ: “teletrasporto” -> realta’
Definizione “naïve”: scomparsa di un oggetto da una posizione e simultanea ricomparsa del medesimo oggetto in altra posizione dello spazio (trasferimento senza moto intermedio)

30 Che cos’e’ il teletrasporto?
Scomporre un oggetto in un punto e ricomporlo in un altro punto, magari su un'altra galassia. Ciò che viene trasferito, in realtà, non è la materia che compone l'oggetto, ma la sua "informazione", ossia tutte le proprietà delle particelle che lo compongono.

31 Ma non e’ un “Fax": "Un fax produce una copia che è facile distinguere dall'originale mentre un oggetto teletrasportato è indistinguibile anche in linea di principio. Inoltre, nel teletrasporto, l'originale viene necessariamente distrutto". Citazione da Prof. Zeilinger, uno degli scienziati che ha realizzato il teletrasporto in laboratorio. L’altro scienzialto che lo realizzato è il Prof. Francesco De Martini, presso l’Università LA Sapienza di Roma

32 Marte: ALICE A Luna: BOB 2 fotoni nello stato B

33 Le rivoluzioni repubblicane, marxiste, islamiche e altro
rischieranno un giorno di apparire come insignificanti di fronte alla rivoluzione quantistica. La nostra organizzazione socio-politica e i nostri modi di pensare ne sono stati e ne saranno sconvolti, forse molto più che da qualsiasi altro evento. S. Ortoli, J. P. Pharabod, Il cantico dei quanti Tutto è pronto, se lo sono le nostre menti. William Shakespeare

34 F.Riggi, Microcosmo e macrocosmo, Vacanze studio Gennaio 2002

35 L’atomo all’inizio del ‘900
L’atomo di Thompson L’atomo quantistico L’atomo di Rutherford e Bohr Il nucleo oggi La struttura del nucleo

36 e u s c t d b m ne n n g g W Z ? The Standard Model Fermions Bosons I
elettrone ne e-neutrino d down up u I m muone n m-neutrino s strange c charm II t tau n t-neutrino b bottom top III g gluone Gravity The… “opera Ghost” Quarks g fotone Force carriers Z bosone W Leptons Dopo protone, neutrone ed elettrone furono scoperte (nei raggi cosmici) o prodotte (dagli acceleratori) molti altri tipi di particelle; le loro proprieta’ erano tali da poterle organizzare in modo regolare (come Mendeleev aveva fatto per gli atomi) Tale regolarita’ fece pensare alla presenza di costituenti ancora piu’ elementari che vennero cercati e trovati. Questi costituiscono I “mattoni” del Modello Standard delle Particelle” Anche in questo caso, l’esistenza di una regolarita’ (organizzazione di famiglie “uguali” ma via via piu’ pesanti) porta a pensare che esistano costituenti “ancora piu’ fondamentali” che, pur essendo stati cercati agli acceleratori e nell’Universo, per ora non sono stati ancora trovati. Sono escluse dall’attuale MS le interazioni gravitazionali; anche questo e’ un indizio di un “qualcosa di piu’ elementare e generale” da scoprire (ampliamenti del MS, teoria delle stringhe, GUT, etc…) Families of matter Higgs Boson ?

37 Creation (Michelangelo Buonarroti, 1475 - 1564)

38 La Storia dell’Universo
A partire dalle “cose” che ci circondano e vediamo (dunque anche le stelle), l’uomo ha cercato di studiare e capire “l’infinitamente grande” e “l’infinitamente piccolo” L’infnitamente grande permette di studiare l’infinitamente piccolo: andare a studiare oggetti e fenomeni sempre piu’ lontani nel tempo equivale a studiare “ambiti” sempre piu’ piccoli. Through the study of the things that make up our everyday existence, mankind has tried to understand the “infinitely large” and “infinitely small.” The two realms—infinitely large and infinitely small—are closely related. Studying objects and phenomena of the distant past is equivalent to studying the laws of nature on more and more microscopic scales.

39 Nel principio di Primo Levi
   Fratelli umani a cui è lungo un anno, Un secolo un venerando traguardo, Affaticati per il vostro pane, Stanchi, iracondi, illusi, malati, persi: Udite, e vi sia consolazione e scherno: Venti miliardi d'anni prima d'ora, Splendido, liberato nello spazio e nel tempo, Era un globo di fiamma, solitario, eterno, Nostro padre comune e nostro carnefice, Ed esplose, ed ogni mutamento prese inizio. Ancora, di quest'una catastrofe rovescia L'eco tenue risuona dagli ultimi confini. Da quell'ultimo spasimo tutto è nato: Lo stesso abisso che ci avvolge e ci sfida, Lo stesso tempo che ci partorisce e travolge, Ogni cosa che ognuno ha pensato, Gli occhi di ogni donna che abbiamo amato, E mille e mille soli, e questa Mano che scrive.

40

41 Le narrazioni contenute in questo libro sono nate dalla libera immaginazione di Italo Calvino; ma sono anche storie basate su ipotesi teoriche, avanzate dalla scienza per dare una spiegazione sull'origine del nostro mondo, compreso nel sistema solare e dentro una galassia. I racconti sono così divisi: quattro storie sulla luna, quattro sul sole, sulle stelle e le galassie, quattro sull'evoluzione e quattro sul tempo e lo spazio. Furono pubblicati per la prima volta fra il 1965 e il 1967, quindi prima dello sbarco dell'uomo sulla luna.

42 G. De Chirico, Sole sul cavalletto, 1973
Le Cosmicomiche non appartengono alla categoria dei libri fantascientifici, perché la fantascienza ha come argomento eventi che si ipotizza possano accadere in futuro. Non si tratta dunque di un libro "storico" e neppure "contemporaneo". Italo Calvino rappresenta nei suoi scritti un periodo pre-terrestre e pre-umano. Egli spiega la teoria dell'origine dell'universo, in costante divenire, e le prospettive di una sua probabile fine. Dietro a questo libro occhieggiano le conclusioni della fisica teorica, le moderne osservazioni astronomiche e calcoli matematici infiniti. Queste storie di Calvino sono affascinanti, come i miti cosmogonici di popoli dell'antichità. G. De Chirico, Sole sul cavalletto, 1973

43

44

45 Brahe visualizza su uno schermo i risultati dell’esperimento in forme luminose, geometrie che non sembrano avere una natura, una caratterizzazione diversa dalle apparizioni che sono proprie dell’artista: “dal buio si formava sul monitor prima una cornice col numero della serie, il tempo, la sigla dell’esperimento, poi da destra e da sinistra entravano linee rapidissime, alcune collidenti al centro dove l’impatto generava altre linee continue o tratteggiate, curve e parabole e ellissi e piccoli vortici attorcigliati su se stessi. Tutto restava così per qualche istante, bloccato, accaduto; poi tutto spariva di nuovo.”

46 In modo simile Epstein descrive le sue visioni di fuochi d’artificio: “Linee traccianti, entravano dal basso nel riquadro del cielo buio, esplodevano in alto con un boato perforante, si divaricavano in un punto dove la materia diventava luce.” Epstein che rifiuta il meccanismo artificiale della scrittura e che si abbandona a una frammentazione della realtà prossima all’impressionismo informale del tardo Monet, esprime l’esigenza di Del Giudice di accordarsi a una visione del mondo coerente con i progressi e le scoperte scientifiche, attraverso un linguaggio, un uso delle immagini e delle parole mai scontato. Scardinare la lingua, forzare le parole alla descrizione precisa: parole che sono sempre strumento di conoscenza dell’ignoto, in grado di penetrare la parete impenetrabile, di forzare la porta chiusa, di infrangere il vetro di separazione. In questo caso tra fisica delle particelle e vita.

47 Così la narrazione procede per descrizioni precise del mondo della fisica sperimentale: “Passarono velocemente tra gli scaffali di ricami per il vuoto spinto, con tubi isolanti, giunti in lega, giunti ruotanti, labirinti, sbarramenti gassosi, valvole di regolazione criogenetica per temperature dell’elio liquido; attraversarono la vasta offerta di lamine per i magneti di focalizzazione e i magneti di curvatura; superarono anche i ripiani con i tubi di potenza e i klystrons e le piastre di niobium per le cavità supercondutttrici (…)”.

48 CERN e Athena

49

50 Dall’annichilazione di 0. 5 g di materia con 0
Dall’annichilazione di 0.5 g di materia con 0.5 g di antimateria risulta l’energia equivalente con quella della bomba nucleare che ha distrutto Hiroshima E=mc2

51 Pero’….al CERN produciamo ~ 107 antiprotoni al secondo; in un grammo di antimateria (anti-idrogeno) ci sono 6x1023 antiprotoni. Risulta che per avere 1g di antimateria ci servono 6x1016 secondi, ovvero 2 miliardi di anni!  Piu’ problemi tecnici….

52

53 Autori -> oggetto di studio I FISICI

54 I FISICI di Fredrich Dűrrenmat
Nella pièce si narra di un fisico nucleare che si fa internare in un ospedale psichiatrico per rendersi irreperibile ed evitare di divulgare le sue scoperte. Lo seguono, fingendosi anch'essi pazzi, un agente segreto americano che fa finta di credersi Newton e una spia comunista che dice di credersi Einstein. È lo spunto per un'opera esilarante sui rapporti tra ricerca scientifica e potere politico, responsabilità individuali e collettive, lucidità e follia.

55 I FISICI di Fredrich Dűrrenmat -> LNF, Giugno 2005 (WYP05)

56 LA SCOMPARSA DI MAJORANA di Leonardo Sciascia FISICI La sera del 25 marzo 1938, il fisico Ettore Majorana, una delle menti più geniali della fisica moderna, parte con il traghetto da Napoli diretto a Palermo, lasciando due lettere in cui annuncia la propria "scomparsa". Ma giunto a Palermo, scrive di distruggere le lettere e annuncia il proprio rientro a Napoli l'indomani. A Napoli però non giungerà mai, e di lui si perderanno le tracce.      Sciascia ricostruisce analiticamente la vicenda attraverso la documentazione recuperata, scopre ambiguità, reticenze, confuta conclusioni sommarie. Poi si permette anche una suggestiva interpretazione della sparizione di Majorana.     

57 Domingo Notaro, Occhio Luce Pluriverso 1980
“Le opere di Notaro mi fanno pensare alle suggestive teorie della moderna astrofisica, ai “ponti” di Einstein Rosen che collegano il “buco nero” di un universo al “buco bianco” di un altro universo, mitica sorgente da cui zampillano rigenerante materia ed energia. In questo respiro cosmico, in questa ricerca-scoperta di illimitati orizzonti sta il fascino e la nvita’ di Domingo Notaro”, Carlo Guaraldo

58 Domingo Notaro, Quasiquasar 1999

59 Domingo Notaro, Soglia (Threshold) n.2

60 Bruno Touschek - Frascati

61 Paula Franzini - La sarabande des quarks I, 2002

62 Immagine ad albero impressa in un blocco di plexiglas dalla scarica elettrica provocata dalla nuvola di elettroni iniettati dal suo interno da un acceleratore Si tratta dell’immagine ad albero impressa in un blocco di plexiglass dalla scarica elettrica provocata dalla nuvola di elettroni iniettati al suo interno mediante un acceleratore. Concludo, ringraziando tutti i presenti e l’Accademia che ci ospita, con l’invito ad accettare il volume sulla storia dell’INFN che sarà reso disponibile nell’intervallo.

63 Composizione dell'Universo
Non sappiamo di cos'e' fatto 95% dell'Universo

64 I misteri del 210 secolo Perche’ le particelle hanno massa?
Alla ricerca del bosone di Higgs. Di cosa e’ fatto l’universo? Universo = 4%materia + 73%energia oscura %materia oscura Alla ricerca della materia ed energia oscura. Mare di Higgs La forza di gravita’ che ruola gioca? Alla ricerca delle supersimmetrie e delle multidimensioni Perche’ le particelle compaiono in tre famiglie? Alla ricerca del “sapore” delle particelle. Le particelle note sono veramente elementari? Alla ricerca di nuove particelle sub-sub-atomiche. … My talk consist: In an introduction. In a description of the radiation tolerant FPIX chip developed at Fermilab. In a briefly review of radiation effect in CMOS devices with more detailed regarding radiation induced SEE’s. In a look to the experimental setup of 200MeV proton irradiation tests with chip prototypes. In a discussion of the results on … On the impact on the BTeV pixel vertex detector. The conclusions and what next will close the talk.

65 diversi stati di oscillazione della stringa  particelle diverse
Questioni Aperte Le particelle sono veramente puntiformi ? Teoria delle Stringhe ulteriore livello microscopico: particelle non sono puntiformi, ma piccoli (10-33 cm) anelli oscillanti diversi stati di oscillazione della stringa  particelle diverse

66

67

68

69 Large Hadron Collider

70 Large Hadron Collider Nello stesso tunnel di LEP: 4 esperimenti:
ATLAS, CMS “general pourpuse” ALICE ioni pesanti - LHCb fisica del b

71 Large Hadron Collider

72 ATLAS experiment at LHC

73

74 Fisica LHC (1) Cos'è la massa? Sappiamo come misurarla, ma da cosa è determinata? Qual è l'origine della massa? In particolare, esiste il bosono di Higgs?? Qual è l'origine della massa dei barioni? Generando del plasma di quark e gluonisi verificherà l'origine non-perturbativa di una larga frazione della massa dell'universo? Perché le particelle elementari presentano masse diverse? In altri termini, le particelle interagiscono con il campo di Higgs?

75 Fisica LHC (2) Sappiamo ora che il 95% della massa dell‘universo non è costituita da materia simile a quella che conosciamo da tempo. Di che si tratta? In altre parole, cosa sono la materia oscura e l'energia oscura? Esistono le particelle supersimmetriche (SUSY)? Esistono le extradimensioni previste da vari modelli emersi dalla teoria delle stringhe? E possiamo "vederle" in qualche modo? Quali sono le caratteristiche della violazione CP che possono spiegare la dissimmetria tra materia e antimateria, cioè la quasi assenza di antimateria nell'universo? Cosa si può conoscere con maggiori dettagli di oggetti già noti (come il quark top)? Verificare sperimentalmente la teoria delle stringhe?

76 Se quello che sappiamo e'

77 Allora quello che NON sappiamo potrebbe essere...
C'e' bisogno di nuovi esperimenti nonche' di nuove idee

78 Einstein “L’esperienza piu’ bella che possiamo avere e’ il mistero. E’ l’emozione fondamentale alla base della vera arte e della vera scienza. Chi non sa cos’e’ e non sa piu’ sognare o meravigliarsi, e’ come morto, e il suo sguardo e’ spento.”

79 Science is beauty, in fact: the harmony of some of its principles
is art