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LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA LICEO SCIENTIFICO CAVOUR CLASSE 4^D Prof.ssa Adriana Lanza.

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Presentazione sul tema: "LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA LICEO SCIENTIFICO CAVOUR CLASSE 4^D Prof.ssa Adriana Lanza."— Transcript della presentazione:

1 LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA LICEO SCIENTIFICO CAVOUR CLASSE 4^D Prof.ssa Adriana Lanza

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3 IL SETTECENTO Un secolo rivoluzionario Prima rivoluzine industriale La Rivoluzione francese 1789 La Rivoluzione francese 1789 La prima rivoluzione industriale La prima rivoluzione industriale La Rivoluzione americana La Rivoluzione americana Dichiarazione di indipendenza 1776 Dichiarazione di indipendenza 1776

4 La seconda Rivoluzione industriale La seconda Rivoluzione industriale Il Congresso di Vienna 1815 Il Congresso di Vienna 1815 L Impero napoleonico L Impero napoleonico Il Risorgimento italiano Il Risorgimento italiano LOttocento Un secolo di veloci cambiamenti

5 MUTAMENTI DEL PENSIERO FILOSOFICO E SCIENTIFICO

6 IL SECOLO DEI LUMI Nel Settecento si sviluppò un movimento di idee, fondato sul ragionamento, la tolleranza, la libertà di giudizio. La mentalità razionale nata con la rivoluzione scientifica ebbe riflessi importantissimi anche sugli studi relativi al comportamento delluomo e alle sue idee. Il movimento culturale che ne segui fu detto Illuminismo perché ispirato dai lumi della ragione. Il movimento culturale che ne segui fu detto Illuminismo perché ispirato dai lumi della ragione. LEnciclopedia Voltaire Voltaire Beccaria Beccaria

7 Alla fine del secolo Kant cerca di dare una sistemazione unitaria al pensiero filosofico e scientifico, basandolo su due pilastri: Alla fine del secolo Kant cerca di dare una sistemazione unitaria al pensiero filosofico e scientifico, basandolo su due pilastri: La geometria euclidea e la fisica newtoniana La geometria euclidea e la fisica newtoniana Kant Kant

8 In particolare, nella sua Critica della Ragion pura, cerca di dare una soluzione critica dei problemi metafisici e gnoseologici e fonda su Spazio e Tempo la sua teoria della conoscenza. Spazio e tempo non sono concetti empirici, ma due intuizioni, forme > della conoscenza sensibile, quindi universali. In particolare, nella sua Critica della Ragion pura, cerca di dare una soluzione critica dei problemi metafisici e gnoseologici e fonda su Spazio e Tempo la sua teoria della conoscenza. Spazio e tempo non sono concetti empirici, ma due intuizioni, forme > della conoscenza sensibile, quindi universali. Essi permettono,tra laltro,di costruire i giudizi matematici che sono > Essi permettono,tra laltro,di costruire i giudizi matematici che sono > > perché ci fanno conoscere qualcosa sulla realtà, > in quanto indipendenti dallesperienza e universalmente validi.. > perché ci fanno conoscere qualcosa sulla realtà, > in quanto indipendenti dallesperienza e universalmente validi..

9 La fine del 700 e linizio dell800 rappresentano uno dei periodi più turbolenti della storia europea. La fine del 700 e linizio dell800 rappresentano uno dei periodi più turbolenti della storia europea. Dopo la caduta di Napoleone si crea un clima di sfiducia nelle idee illuministe Dopo la caduta di Napoleone si crea un clima di sfiducia nelle idee illuministe

10 Linizio del secolo vede, in ambito filosofico, una svolta idealista, mentre nella seconda metà si afferma il positivismo, caratterizzato da unestrema fiducia nella scienza e nel suo metodo Linizio del secolo vede, in ambito filosofico, una svolta idealista, mentre nella seconda metà si afferma il positivismo, caratterizzato da unestrema fiducia nella scienza e nel suo metodo Herbert Spencer, Schelling ( )

11 In ambito scientifico si assiste ad una precisa svolta rigorista, specialmente in Matematica. In ambito scientifico si assiste ad una precisa svolta rigorista, specialmente in Matematica. Mentre nel Settecento veniva privilegiato laspetto tecnico, nell800 si cerca una garanzia razionale nellesatta definizione dei concetti-base delle varie discipline Mentre nel Settecento veniva privilegiato laspetto tecnico, nell800 si cerca una garanzia razionale nellesatta definizione dei concetti-base delle varie discipline

12 In tutto larco del secolo assistiamo quindi ad una crisi dei fondamenti, sia in matematica che in fisica, crisi che sfocerà nella rivoluzione epistemologica del XX secolo In tutto larco del secolo assistiamo quindi ad una crisi dei fondamenti, sia in matematica che in fisica, crisi che sfocerà nella rivoluzione epistemologica del XX secolo

13 CRISI DEI FONDAMENTI MATEMATICA: La geometria euclidea con Kant aveva acquistato una garanzia di verità semantica per la sua corrispondenza con la realtà. La nascita delle Geometrie non euclidee e, più avanti, la teoria delle trasformazioni di Klein, mettono in crisi questa concezione ed aprono uno dei dibattiti più affascinanti del pensiero filosofico scientifico, il problema del rapporto tra Geometria e Fisica. MATEMATICA: La geometria euclidea con Kant aveva acquistato una garanzia di verità semantica per la sua corrispondenza con la realtà. La nascita delle Geometrie non euclidee e, più avanti, la teoria delle trasformazioni di Klein, mettono in crisi questa concezione ed aprono uno dei dibattiti più affascinanti del pensiero filosofico scientifico, il problema del rapporto tra Geometria e Fisica. MATEMATICA

14 FISICA :Nello stesso periodo si era affermata una nuova concezione del rapporto tra spazio e fenomeni fisici, grazie ai contributi di Faraday, Maxwell ed Hertz nello studio delle proprietà del campo elettromagnetico. FISICA :Nello stesso periodo si era affermata una nuova concezione del rapporto tra spazio e fenomeni fisici, grazie ai contributi di Faraday, Maxwell ed Hertz nello studio delle proprietà del campo elettromagnetico. FISICA

15 CRISI DEI FONDAMENTI DELLA MATEMATICA RIFLESSIONI SULLA GEOMETRIA RIFLESSIONI SULLA GEOMETRIA LA GEOMETRIA EUCLIDEA LA GEOMETRIA EUCLIDEA LA GEOMETRIA EUCLIDEA LA GEOMETRIA EUCLIDEA LE GEOMETRIE NON EUCLIDEE LE GEOMETRIE NON EUCLIDEE LE GEOMETRIE NON EUCLIDEE LE GEOMETRIE NON EUCLIDEE IL METODO ASSIOMATICO- GEOMETRIA e VERITA IL METODO ASSIOMATICO- GEOMETRIA e VERITA IL METODO ASSIOMATICO- GEOMETRIA e VERITA IL METODO ASSIOMATICO- GEOMETRIA e VERITA GEOMETRIA E FISICA GEOMETRIA E FISICA GEOMETRIA E FISICA GEOMETRIA E FISICA GEOMETRIA E TRASFORMAZIONI GEOMETRIA E TRASFORMAZIONI GEOMETRIA E TRASFORMAZIONI GEOMETRIA E TRASFORMAZIONI

16 Riemann Kleinlein Helmoltz Poincarè

17 CRISI DELLA FISICA CLASSICA IL CAMPO ELETTROMAGNETICO IL CAMPO ELETTROMAGNETICO IL CAMPO ELETTROMAGNETICO IL CAMPO ELETTROMAGNETICO LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PROBLEMA DELLETERE LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PROBLEMA DELLETERE LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PROBLEMA DELLETERE LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PROBLEMA DELLETERE LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PRINCIPIO DI RELATIVITA LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PRINCIPIO DI RELATIVITA LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PRINCIPIO DI RELATIVITA LE ONDE ELETTROMAGNETICHE E IL PRINCIPIO DI RELATIVITA

18 Lorentz Minkowski Einstein Maxwell

19 IL CAMPO ELETTROMAGNETICO I fenomeni elettromagnetici, come linterazione corrente-magnete scoperta da Oersted, apparvero inizialmente in contrasto col paradigma newtoniano I fenomeni elettromagnetici, come linterazione corrente-magnete scoperta da Oersted, apparvero inizialmente in contrasto col paradigma newtoniano Lesperimento di Oersted(1820)

20 Il concetto di campo, inizialmente introdotto per agevolare la comprensione dei fenomeni elettrici e magnetici secondo un modello meccanico, a poco a poco acquistò connotazioni nettamente distinte dagli schemi meccanicistici Il concetto di campo, inizialmente introdotto per agevolare la comprensione dei fenomeni elettrici e magnetici secondo un modello meccanico, a poco a poco acquistò connotazioni nettamente distinte dagli schemi meccanicistici

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22 Alla fine XIX secolo sembrava che la fisica avesse trovato un assetto teorico completo, su cui si fondava lenorme progresso tecnologico in vari campi (industria, trasporti etc.etc.). Alla fine XIX secolo sembrava che la fisica avesse trovato un assetto teorico completo, su cui si fondava lenorme progresso tecnologico in vari campi (industria, trasporti etc.etc.). La fiducia nei risultati della scienza però aumentò lesigenza di rendere più solide le basi concettuali, proprio nei rapporti tra i due pilastri, la Meccanica di Newton e lElettromagnetismo di Maxwell La fiducia nei risultati della scienza però aumentò lesigenza di rendere più solide le basi concettuali, proprio nei rapporti tra i due pilastri, la Meccanica di Newton e lElettromagnetismo di Maxwell

23 La scoperta delle onde elettromagnetiche, capaci di propagarsi anche in assenza di un mezzo elastico, aprì unaltra problematica : ammettere lesiste un mezzo sconosciuto, letere, che trasporta le onde elettromagnetiche o attribuire allo spazio la capacità di assumere stati diversi, partecipando direttamente agli eventi fisici. La scoperta delle onde elettromagnetiche, capaci di propagarsi anche in assenza di un mezzo elastico, aprì unaltra problematica : ammettere lesiste un mezzo sconosciuto, letere, che trasporta le onde elettromagnetiche o attribuire allo spazio la capacità di assumere stati diversi, partecipando direttamente agli eventi fisici. Esperimenti di Hertz sulle onde elettromagnetiche

24 La costruzione di un modello meccanico delletere e la ricerca di prove sperimentali della sua esistenza, impegnarono per molti anni, ma senza risultati, la ricerca scientifica. La costruzione di un modello meccanico delletere e la ricerca di prove sperimentali della sua esistenza, impegnarono per molti anni, ma senza risultati, la ricerca scientifica.

25 Entrambi i problemi, geometrizzazione dello spazio e rapporto tra meccanica ed elettromagnetismo, furono al centro dellelaborazione della teoria della Relatività e portarono ad una concezione dello spazio completamente nuova, il continuo spazio-temporale Entrambi i problemi, geometrizzazione dello spazio e rapporto tra meccanica ed elettromagnetismo, furono al centro dellelaborazione della teoria della Relatività e portarono ad una concezione dello spazio completamente nuova, il continuo spazio-temporale

26 Inoltre le equazioni di Maxwell portano alla conclusione le onde elettromagnetiche, e in particolare la luce, si propagano con una velocità c, molto vicina al valore misurato per i segnali luminosi (circa m/s) Inoltre le equazioni di Maxwell portano alla conclusione le onde elettromagnetiche, e in particolare la luce, si propagano con una velocità c, molto vicina al valore misurato per i segnali luminosi (circa m/s).Ma rispetto a quale sistema di riferimento esso si propaga con tale velocità ?.Ma rispetto a quale sistema di riferimento esso si propaga con tale velocità ?

27 Se esiste letere, la risposta non può che essere : letere è il sistema di riferimento inerziale assoluto, privilegiato, rispetto al quale le onde elettromagnetiche si propagano con velocità c. Se esiste letere, la risposta non può che essere : letere è il sistema di riferimento inerziale assoluto, privilegiato, rispetto al quale le onde elettromagnetiche si propagano con velocità c.

28 In accordo con le trasformazioni galileiane, in ogni altro riferimento inerziale, in moto con velocità v rispetto alletere, la velocità della luce dovrebbe risultare uguale a In accordo con le trasformazioni galileiane, in ogni altro riferimento inerziale, in moto con velocità v rispetto alletere, la velocità della luce dovrebbe risultare uguale a c + v ovvero c-v. c + v ovvero c-v. IL PRINCIPIO DI RELATIVITA NON E VALIDO IL PRINCIPIO DI RELATIVITA NON E VALIDO PER I FENOMENI ELETTROMAGNETICI! PER I FENOMENI ELETTROMAGNETICI!

29 PERTANTO: E lecito ipotizzare che : E lecito ipotizzare che : È possibile,mediante un esperimento di elettromagnetismo, effettuato allinterno di un riferimento inerziale, stabilire se il riferimento stesso è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme È possibile,mediante un esperimento di elettromagnetismo, effettuato allinterno di un riferimento inerziale, stabilire se il riferimento stesso è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme

30 Furono fatti diversi esperimenti molto accurati per verificare questa previsione (fra tutti menzioniamo quello di Michelson e Morley del 1881) ma tutti con esito negativo. Furono fatti diversi esperimenti molto accurati per verificare questa previsione (fra tutti menzioniamo quello di Michelson e Morley del 1881) ma tutti con esito negativo. La velocità della luce non è influenzata dal moto della terra! La velocità della luce non è influenzata dal moto della terra!

31 Non è possibile mediante esperimenti di elettromagnetismo, effettuati allinterno di un riferimento inerziale, stabilire se il riferimento stesso è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme Non è possibile mediante esperimenti di elettromagnetismo, effettuati allinterno di un riferimento inerziale, stabilire se il riferimento stesso è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme SI DEVE ESTENDERE IL PRINCIPIO DI RELATIVITA A TUTTI I FENOMENI FISICI! SI DEVE ESTENDERE IL PRINCIPIO DI RELATIVITA A TUTTI I FENOMENI FISICI!

32 QUINDI: Se per i fenomeni elettromagnetici si nega il Principio di relatività si nega il Principio di relatività Si è costretti ad estendere il Principio di relatività ! Si è costretti ad estendere il Principio di relatività !

33 La velocità della luce dipende dal riferimento Verifica sperimentale Si estende il principio di relatività Esito negativo!

34 Si estende il principio di relatività La velocità della luce dipende dal riferimento la velocità della luce è invariante Lesperienza prova che

35 Riassumendo La velocità della luce è la stessa in tutti i riferimenti inerziali La velocità della luce è la stessa in tutti i riferimenti inerziali Si deve estendere allelettromagnetismo il principio di relatività Si deve estendere allelettromagnetismo il principio di relatività Ma il principio di relatività comporta che, in accordo con le trasformazioni galileiane, la velocità della luce dipende dal sistema del riferimento Ma il principio di relatività comporta che, in accordo con le trasformazioni galileiane, la velocità della luce dipende dal sistema del riferimento

36 DA LEVOLUZIONE DELLA FISICA Di Einstein-Infeld: <<… Tutti i tentativi volti a spiegare i fenomeni elettromagnetici nei riferimenti in moto, sia ricorrendo al moto dell'etere, sia ricorrendo al moto attraverso letere, sia postulando questi due moti insieme, si sono palesati inutili. <<… Tutti i tentativi volti a spiegare i fenomeni elettromagnetici nei riferimenti in moto, sia ricorrendo al moto dell'etere, sia ricorrendo al moto attraverso letere, sia postulando questi due moti insieme, si sono palesati inutili. Si creò così una delle più drammatiche situazioni che la storia della scienza ricordi…..>>

37 Einstein, al pari di Galileo di fronte ai paradossi relativi allipotesi del moto della terra, indica la giusta via da seguire : una redifinizione dei concetti base della Meccanica classica


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