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Marzo 2011Rodolfo Damiani1 Seminario di meccanica ondulatoria.

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Presentazione sul tema: "Marzo 2011Rodolfo Damiani1 Seminario di meccanica ondulatoria."— Transcript della presentazione:

1 Marzo 2011Rodolfo Damiani1 Seminario di meccanica ondulatoria

2 Why? Because … Amaldi 2008 Marzo 2011Rodolfo Damiani2

3 E tutta colpa delle misure? Marzo 2011Rodolfo Damiani3

4 Linterpretazione a disturbo è stata abbandonata 75 anni fa, tre generazioni! (Quantum, pg 301) Marzo 2011Rodolfo Damiani4

5 Essere o misurare? That is the question Marzo 2011Rodolfo Damiani5

6 Marzo 2011Rodolfo Damiani6 Due premesse universali.. 1)La filosofia è scritta su quel grande libro, luniverso, che è sempre aperto davanti ai nostri occhi, ma che non può essere letto finché non si è prima imparato a capire il linguaggio e a riconoscere i simboli con cui è scritto. Esso è scritto nel linguaggio della matematica e i suoi simboli sono triangoli, cerchi, e altre figure geometriche senza le quali non si può capirne una parola, senza le quali si vaga invano attraverso un oscuro laberinto. (Galileo, Il Saggiatore 1623) 2)Noi non doviamo desiderare che la Natura si accordi a quello che parrebbe meglio disposto et ordinato a noi, ma conviene che accomodiamo lintelletto nostro a quello chella ha fatto, sicuri tale essere lottimo e non laltro. (Galileo, lettera a Federico Cesi)

7 Senti amo Kuhn Marzo 2011Rodolfo Damiani7

8 Non esiste scienza priva di filosofia; cè solamente scienza il cui bagaglio filosofico è preso a bordo senza esaminarlo. Dennet, 1995 Marzo 2011Rodolfo Damiani8

9 Marzo 2011 Rodolfo Damiani9 Quasi fermi e vicini, abbastanza grandi, ma molto pochi.. La nostra finestra antropocentrica, antropomorfa, antropogenica, antropologica, ecc., non è per niente trasparente. Al contrario, è peggio di un vetro smerigliato e deformato soprattutto dalla nostra cultura, dal nostro paradigma di pensiero dominante, cioè dai nostri pregiudizi. Sono solo essi a renderci difficile da comprendere ciò che è come è, affinchè il mondo sia così facile da viverci!

10 Marzo 2011 Rodolfo Damiani10 Che abisso, dal piccolo al grande! E il viceversa? Ancora peggio!! E lora di affrontare laltro terribile abisso: dai pochi ai tanti tanti..

11 Marzo 2011 Rodolfo Damiani11 Diamo qualche risultato degli esperimenti già fatti. Testa/Croce: 76/64 Testa/Croce: 495/505 Testa/Croce: 601/599 Testa/Croce: 615/585 Testa/Croce: 410/390 Sommando tutti, più altri abbiamo: 3197/3143 Differisce dal 50% solo del 0,85%, misura più precisa di tante misure esatte!

12 Marzo 2011 Rodolfo Damiani12 Attenzione! Nulla succede per caso! Allora: il singolo evento rompe la simmetria in modo imprevedibile, ma valgono le leggi di simmetria. Ma la moltitudine degli eventi obbedisce a precise leggi non casuali, ma di simmetria e diventa precisamente prevedibile!

13 Marzo 2011Rodolfo Damiani13 Linganno dei sensi – lesperienza

14 Marzo 2011Rodolfo Damiani14 Linganno della cultura – il pregiudizio By education most have been misled; So they believe because they were so bred. The priest continues what the nurse began, And thus the child imposes on the man. John Dryden, The Hind and the Panther 1687 I più sono stati sviati dallistruzione; Credono a questo e quello perché così li hanno educati. Il prete continua ciò che iniziò la balia, E in tal modo il bambino inganna luomo.

15 Marzo 2011Rodolfo Damiani15 La conoscenza è un processo olistico, un fenomeno emergente della fisica della complessità. La parabola dei tre arbitri 1°: Quando cè un fallo, allora io fischio 2°: Quando vedo un fallo, allora io fischio 3°: Quando io fischio, allora cè il fallo

16 Marzo 2011Rodolfo Damiani16 La conoscenza è completa solo se deriva dallunione paritetica dei tre valori: soggetto, oggetto e loro relazione. dei tre valori: soggetto, oggetto e loro relazione. oggettosoggetto relazione

17 Marzo 2011Rodolfo Damiani17 In meccanica quantistica la materia è fatta di onde, ovvero di un bel niente. !! (Robert Laughlin, Nobel per la Fisica)

18 R. Laughlin, Reinventing Physics From the Bottom Down Marzo 2011Rodolfo Damiani18

19 Marzo 2011Rodolfo Damiani19 La fine delloggetto newtoniano In pratica la dualità onda-particella non esiste. Lintero concetto newtoniano, secondo il quale un oggetto è caratterizzato da posizione e velocità, non è corretto e dovrebbe essere sostituito da qualcosaltro, che definiamo funzione donda, unastrazione definita dalle leggere variazioni di pressione dellaria al passare di un suono. Ma se cè una funzione donda che cosè che ondeggia? (Laughlin) Per la luce è il campo elettromagnetico, uninformazione. sono la materia.Le onde quantistiche sono la materia.

20 Marzo 2011Rodolfo Damiani20 IL linguaggio della metafora artistica è più preciso: Who has seen the wind? Neither you nor I: But When the trees bow down their heads The wind is passing by. Chi ha visto il vento?/Né io né tu:/Ma quando gli alberi chinano il capo/Allora è il vento che sta passando Christina Rossetti, 1993.

21 Aprile 2011Rodolfo Damiani21 Il classico sasso nello stagno…

22 Aprile 2011Rodolfo Damiani22 Per lunione nulla è impossibile

23 Aprile 2011Rodolfo Damiani23 Due sassi nello stagno..

24 Aprile 2011Rodolfo Damiani24 Fra il sasso e la pietra nasce qualcosa..

25 Aprile 2011Rodolfo Damiani25 E il classico triangolo? La faccenda si fa complicata..

26 Aprile 2011Rodolfo Damiani26 E quattro.. Ma miliardi di miliardi?

27 Aprile 2011Rodolfo Damiani27 Ne bastano due per confezionare un po di pacchetti..

28 Aprile 2011Rodolfo Damiani28 E con poche di più si fanno dei corpuscoli favolosi!

29 Aprile 2011Rodolfo Damiani29 Unendosi fra loro possono tutto, ma quando le disturbiamo che succede?

30 Aprile 2011Rodolfo Damiani30 Quando la porta è stretta..

31 Aprile 2011Rodolfo Damiani31 Un ingrandimento per capire quel che succede..

32 Aprile 2011Rodolfo Damiani32 Quel che si vede sullo schermo

33 Aprile 2011Rodolfo Damiani33 Due porte invece che una cambiano tutto

34 Aprile 2011Rodolfo Damiani34 Quel che succede durante il viaggio

35 Aprile 2011Rodolfo Damiani35 Quel che si vedrà sullo schermo

36 Aprile 2011Rodolfo Damiani36 E questo è quel che fanno gli elettroni!

37 Aprile 2011Rodolfo Damiani37 E concedono anche il bis!..

38 Aprile 2011Rodolfo Damiani38 Quel che succede con molte fenditure..

39 Aprile 2011Rodolfo Damiani39 Onde o particelle? Ma ondicelle!!

40 Aprile 2011Rodolfo Damiani40 Il quadro di partenza della meccanica quantistica. funzione dondacampo quantistico.Il movimento di ogni particella è descritto da unonda, nota come funzione donda o campo quantistico. La probabilitàLa probabilità che la particella sia rilevata in un dato punto è data dal quadrato del campo quantistico in quel punto. Il campo quantisticoIl campo quantistico evolve nel tempo secondo lequazione di Schrödinger.

41 Aprile 2011Rodolfo Damiani41 E questa è la famosa equazione

42 Aprile 2011Rodolfo Damiani42 Un po di filosofia.. Ovvero linterpretazione delle equazioni. Il campo quantistico forse è uno strumento matematico che codifica tutta la nostra conoscenza sullelettrone: è unonda dinformazione (R. Oerter, La teoria del quasi tutto, pg 87) Nella nostra concezione, linformazione, la conoscenza, è la materia primordiale delluniverso. ( A. Zeilinger, Il velo di Einstein)

43 Aprile 2011Rodolfo Damiani43 Fisica o filosofia? La meccanica quantistica è la più profonda visione filosofica del mondo che luomo abbia elaborato (recensione de Le Scienze al libro di Zeilinger) Il comportamento umano assomiglia alla natura perché luomo ne fa parte ed è soggetto alle stesse regole cui obbedisce qualsiasi altro fenomeno.. Le analogie tra lorganizzazione di unesistenza e lorganizzazione degli elettroni non sono accidentali o illusorie: è fisica. (R. Laughlin, Un universo diverso, pg. 230)

44 Maggio 2011Rodolfo Damiani44 Limportanza di chiamarsi onda.. I famosi principi di indeterminazione di Heisenberg seguono dalla stessa natura ondulatoria delle particelle. ΔxΔpħ Ma p=E/c e Δx/c =Δt per i fotoni, quindi: ΔEΔtħ

45 Maggio 2011Rodolfo Damiani45 Londa: se sai dove va, è dappertutto, se sai dovè, va dappertutto!

46 Maggio 2011Rodolfo Damiani46 Non cè nessun mistero

47 Maggio 2011Rodolfo Damiani47 Londa emerge dalla complessità

48 Maggio 2011Rodolfo Damiani48 Che cosa succede se catturiamo unonda?

49 Maggio 2011Rodolfo Damiani49 La prigione cambia tutto!

50 Maggio 2011Rodolfo Damiani50 Il mormorio della materia..

51 Maggio 2011Rodolfo Damiani51 Solo così si assicura la stabilità

52 Maggio 2011Rodolfo Damiani52 La funzione donda

53 Maggio 2011Rodolfo Damiani53 Il quadrato della funzione donda è la probabilità!

54 Maggio 2011Rodolfo Damiani54 Il significato di Ψ Lidea che gli stati stazionari degli elettroni negli atomi corrispondano ad onde materiali stazionarie è a fondamento della meccanica ondulatoria di Schrödinger

55 Maggio 2011Rodolfo Damiani55 La struttura che connette Infrangete la struttura che connette gli elementi di ciò che si apprende e distruggerete necessariamente ogni qualità. (G. Bateson, Mente e Natura) Il confinamento nella buca di potenziale impone che agli estremi ci siano dei nodi, perciò le lunghezze donda sono quantizzate, quindi lo è anche la quantità di moto e di conseguenza lenergia! Ecco i livelli quantizzati dellenergia degli elettroni negli atomi!

56 Maggio 2011Rodolfo Damiani56 Il potere euristico delle unificazioni Il principio di Fermat per le onde: Ogni tipo di radiazione (propagazione denergia) sceglie il cammino fra due punti caratterizzato dal minor numero di lunghezze donda. (metà 600) Il principio di minima azione per le particelle (Maupertuis,metà 700): La traiettoria (parabola) nel moto di una particella in un campo è sempre tale da far sì che lazione pds sommata su tutto il percorso sia la minima possibile. Quindi, alla condizione che tutti i tipi di propagazione dellenergia siano retti dalla stessa legge, lunghezza donda λ e quantità di moto p devono essere inversamente proporzionali: p=cost/λ, la legge di de Broglie!

57 Maggio 2011Rodolfo Damiani57 La propagazione delle onde

58 Maggio 2011Rodolfo Damiani58 E quella dei corpuscoli

59 Maggio 2011Rodolfo Damiani59 Il potere unificante e creativo della Relatività Unonda elettromagnetica classica trasporta energia e quantità di moto secondo la relazione p=E/c Lanaloga relazione fra quantità di moto ed energia per le particelle della dinamica relativistica è: E=c(p 2 +m 0 2 c 2 ) che, se la massa a riposo fosse nulla, dà luogo a E=pc! E se londa elettromagnetica fosse perciò fatta di particelle di massa a riposo nulla?!

60 Maggio 2011Rodolfo Damiani60 Dopo la velocità della luce c entra in scena h, la costante di Planck Anche E=mc 2, se ci si muove alla velocità della luce, significa p=E/c! La trasformazione delle frequenze è leffetto Doppler relativistico: f=fγ(1+β) La trasformazione dellenergia è: E/c = E/c γ (1+β) Così Einstein risolse leffetto fotoelettrico che determina h!

61 Maggio 2011Rodolfo Damiani61 La spiegazione delleffetto fotoelettrico costituisce la vera nascita della MQ

62 Maggio 2011Rodolfo Damiani62 Le connessioni Einstein aveva quindi due indizi per arrivare a comprendere che la luce era fatta di particelle che portano energia in ragione della propria frequenza, cioè del proprio esser onda: leffetto Doppler relativistico con lequivalenza massa-energia e la relazione fra p ed E per particelle di massa nulla. Lintreccio a doppia implicazione fra effetto fotoelettrico e relazione di de Broglie: p=h/λ, ma anche p=E/c, allora E=ch/λ e poiché c=λf segue E=fh! Oppure, partendo da λ=c/f =ch/fh =hc/E =h/p!

63 Maggio 2011Rodolfo Damiani63 Conclusioni La MQ decreta la fine delloggetto galileiano. Londa è lessere, la particella il divenire, il dualismo la connessione. Viene scardinata la nozione di traiettoria e la descrizione deterministica che la traiettoria implica.

64 Maggio 2011Rodolfo Damiani64 E, come se non bastasse.. La costante di Planck dimezza il numero delle variabili indipendenti e definisce come non decomponibile il sistema indagato dallosservatore. Ogni descrizione è una scelta. La statistica e la probabilità sono intrinsecamente necessarie. I concetti statistici non sono unapprossimazione, ma lunico strumento teorico accessibile. La realtà è troppo ricca e complessa perché un unico riflettore possa illuminarla nella sua interezza!!

65 Maggio 2011Rodolfo Damiani65 Non la natura allUomo, ma è lUomo che appartiene alla Natura Non possiamo accedere ad alcuna descrizione dallesterno, non siamo spettatori, ma attori di questo mondo. Linaspettato non ha più il segno della conoscenza imperfetta o di un controllo insufficiente. La verità diventa interna alla situazione e la scienza ammette lautonomia delle cose e non solo delle cose viventi.

66 Maggio 2011Rodolfo Damiani66 La fine è solo uninizio.. Fino a che tengo dentro di me lideale di uno spettatore assoluto (IO, naturalmente..), lideale di una conoscenza senza punti di vista, non posso vedere nella mia situazione che una sola fonte derrore. M.Merleau-Ponty, in Eloge de la philosophie


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