evoluzione della fisica

Materie:Scheda libro
Categoria:Fisica

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Testo

Evoluzione della fisica
Relazione di Giovanni Crimi

AUTORE: Infeld & Einstein

COMPOSIZIONE: il libro è formato da quattro capitoli, ognuno dei quali è diviso in paragrafi.
RIASSUNTO: prima parte - L’ASCESA DELL’INTERPRETAZIONE MECCANICISTICA
-IL ROMANZO GIALLO PERFETTO: il romanzo giallo perfetto esiste. Tale romanzo fornisce tutti gli indizi voluti per arrivare a svelare il mistero. I due scienziati fanno un paragone fra i gialli e il lavoro della scienza. Anche se il mistero della natura non è stato ancora risolto.
-IL PRIMO INDIZIO: il primo indizio è il moto. Infatti se consideriamo un corpo in riposo, per cambiarne le posizione occorre esercitare su di esso un’ azione. L’intuizione ci dice che la velocità è essenzialmente legata all’azione. Ma se noi attuassimo un esperimento ideale possiamo vedere che l’oggetto in movimento è indipendente. Infatti, secondo Galileo un corpo non soggetto a forze si muove di moto uniforme; come enuncia la legge di inerzia di Newton “ogni corpo persevera nel suo stato di riposo, oppure di moto rettilineo uniforme, a meno che non sia costretto a cambiare tale stato da forze agenti su di esso”. Quindi l’idea intuitiva può essere un falso indizio. Se la velocità non è indice delle forze esterne agenti su di un corpo, qual è tale indice? La variazione della velocità o dell’accelerazione perchè in un sistema isolato una forza esterna può aumentare o diminuire la velocità.
-VETTORI: conformemente alle leggi di inerzia, la velocità sia prima, sia dopo l’azione della forza, sarà perfettamente uniforme, tuttavia la direzione sarà diversa. L’azione di una forza esterna non modifica soltanto la velocità, bensì anche la direzione del moto, la quale si indica con il “vettore”.
- L’ENIGMA DEL MOTO:il moto non si può considerare soltanto su una retta, ma anche su una curva. La retta non è infatti che un caso particolare della linea curva. Se dunque i concetti di velocità, di variazione di velocità e di forza vengono adottati per il moto curvilineo, essi dovranno essere automaticamente applicati al moto lungo una retta.
-UN INDIZIO NEGLETTO: un indizio negletto è la massa. Infatti se una forza agisce su due corpi diversi entrambi inizialmente in riposo, le velocità risultanti saranno anch’esse diverse. Diremo perciò che la velocità dipende dalla massa del corpo e che è tanto minore quanto è maggiore è la massa.
-IL CALORE E’ UNA SOSTANZA?: qui cominciamo a seguire un nuovo indizio, che ha origine nei fenomeni termici. I concetti basilari sono: temperatura e calore. Fu difficile fare una distinzione fra i due concetti. Rispondendo alla domanda del capitolo negativamente, i due fisici spiegano che il calore non può essere determinato con una bilancia, come la massa, quindi non è una sostanza. Aggiungono, anche, che la sostanza viene considerata come qualcosa che non può né crearsi né distruggersi.
-LE MONTAGNE RUSSE: prendendo come esempio una fonte di emozioni ovvero le montagne russe, Infeld e Einstein fanno un esperimento ideale. Spiegano che un vagone lasciato cadere dal punto più alto della giostra, affinché possa arrivare al termine del percorso potrà bensì toccare il punto maggiore, però mai sorpassarlo. E poi spiegano ciò in termini fisici: energia potenziale e energia cinetica.
-IL TASSO DI SCAMBIO DELL’ENERGIA: riprendendo il concetto di calore intuito da Joule, per arrivare allo scambio di energia. Joule lo confermò con un meccanismo che somiglia ad un orologio a pesi.
-LO SFONDO FILOSOFICO: i risultati della ricerca scientifica impongono spesso mutamenti dell’interpretazione filosofica. Sorgono domande come: qual’ è l’obiettivo della scienza? Che cosa si richiede da una teoria, il cui intento è la descrizione della natura?
-LA TEORIA CINETICA DELLA MATERIA: in questo capitolo i due scienziati individuano il legame tra il calore e il moto. La possibile esistenza di un legame è suggerita sia da un punto di vista filosofico, sia dal modo con cui il moto genera calore. Il calore deve essere energia meccanica, se tutti i problemi sono di indole meccanica. E’ questo lo scopo della teoria cinetica;i gas sono aggregati di un enorme numero di particelle o molecole che si muovono in tutte le direzioni, urtandosi a vicenda. Deve esserci perciò una velocità media delle molecole. Esisterà dunque un’ energia cinetica media per ogni particella.
Seconda parte -DECADENZA DELL’INTERPRETAZIONE MECCANICISTICA
-I DUE FLUIDI ELETTRICI: esistono due fluidi elettrici, uno è denominato positivo(+), l’altro negativo(-). Essi hanno il carattere di una sostanza ma in realtà ce ne sono due. Due fluidi elettrici della stessa specie si respingono mentre due fluidi di specie opposte si attirano. Inoltre ci sono due specie di corpi, quelli nei quali i fluidi elettrici possono muoversi liberamente, ovvero i conduttori e quelli nei quali non possono farlo, gli isolanti. L’introduzione dello concetto dei fluidi elettrici ci mostra l’influenza delle idee meccanicistiche, le quali cercano di spiegare tutto mediante sostanze e forze interaggenti.
-I FLUIDI MAGNETICI: non sono altro che delle calamite. La calamita non è altro che un dipolo magnetico, avente alle sue estremità due fluidi di specie differenti.
-LA PRIMA GRAVE DIFFICOLTA’: i due fisici scrivono che ormai possiamo prendere in esame la prima difficoltà che incontra l’applicazione del nostro punto di vista filosofico. Questa difficoltà rovinò la convinzione che tutti i fenomeni possono spiegarsi con un criterio meccanicistico.
-LA VELOCITA’ DELLA LUCE: Galileo nelle “due nuove scienze” impostò il problema di misurare la velocità della luce. Gli “scrittori-scienziati” elogiano Galileo, scrivendo che l’impostazione di un problema è forse più iportante della sua soluzione. Circa duecentocinquanta anni più tardi, con Fizeau e Roemer si ha la soluzione.
-LA LUCE COME SOSTANZA: in questo capitolo scopriamo come si propaga la luce in linea retta. Ma, quando attraversa la materia la luce subisce una rottura;questo fenomeno è denominato”rifrazione”.
-L’ENIGMA DEL COLORE: fu Newton a spiegare la dovizia dei colori del mondo. Dice che la luce solare è bianca; ma dopo il passaggio attraverso un prisma essa esibisce tutti i colori esistenti nel mondo visibile.
-CHE COSA E’ UN ONDA?: cominciamo con il dire che il moto dell’onda è quello di uno stato della materia. Quindi la novità essenziale è il moto di qualche cosa che non è materia, bensì energia, propagata attraverso la materia.
-LA TEORIA ONDULATORIA DELLA LUCE: secondo Huygens, la luce è un onda, cioè un trasferimento di energia. In questo dialogo vi è un dibattito tra Newton e Huygens, ognino dei quali difende la propria teoria.
-LE ONDE LUMINOSE SONO LONGITUDINALI O TRASFERSALI?: in questo capitolo viene spiegato l’inflessione della luce intorno a piccoli ostacoli e la rifrazione.
-L’ETERE E L’INTERPRETAZIONE MECCANICISTICA: in questo capitolo si parla dell’etere e della sua funzione. Concludendo il capitolo, dicono che la fisica moderna ha risolto molti problemi ma ciò ha portato a fare nuove domande.
Terza parte -CAMPO, RELATIVITA’
-CAMPO COME RAPPRESENTAZIONE: durante la seconda metà del secolo XIX, idee nuove e rivoluzionarie aprirono il varco a nuovi criteri filosofici, in contrasto con l’interpretazione meccanicistica. In questo capitolo i due fisici descrivono il sovvertimento prodotto nella scienza da questi nuovi concetti e mostrare come essi siano stati gradualmente chiariti.
-I DUE PILASTRI DELLA TEORIA DEL CAMPO: in questo capitolo spiegano che “la variazione di un campo elettrico è accompagnata da un campo magnetico”. Se scambiamo le parole “magnetico” e “elettrico” ne risulta la proposizione “la variazione di un campo magnetico è accompagnata da un campo elettrico”.
-REALTA’ DEL CAMPO: parla delle equazioni di Max Well; i caratteri essenziali possono essere riassunti in una breve proposizione e cioè:le equazioni di Max Well sono leggi che definiscono la struttura del campo.
-CAMPO ED ETERE: questo capitolo spiega che l’onda luminosa sia di natura elettromagnetica. Quindi vi è in unione tra due rami della scienza apparentemente estranei. Anche se il nostro fine è quello di descrivere tutto con il sussidio di una sola teoria, dobbiamo riconoscere che l’unione fra ottica ed elettricità costituisce indubbiamente un gran passo avanti.
-IL SISTEMA DI RIFERIMENTO: in questo capitolo si torna al punto di partenza, cioè alla legge di inerzia. Ma questa legge non è completa. Per determinare la posizione di un corpo dobbiamo avere un sistema di riferimento. E i sistemi di riferimento per i quali le leggi sono valide, si chiamano sistemi inerziali.
-ETERE E MOTO: il principio galileiano di relatività è valevole per tutti i fenomeni meccanici. Le stesse leggi meccaniche si applicano a tutti i sistemi inerziali in moto l’uno relativamente all’altro. Tale principio è forse valevole anche per i fenomeni non meccanici.
-TEMPO, DISTANZA, RELATIVITA’:la teoria della relatività sorse per necessità e risolse le difficoltà ricorrendo soltanto a pochi e plausibili presupposti. Infatti la meccanica insegna che qualsiasi corpo oppone resistenza ad un mutamento del suo moto. Ma la teoria della relatività ci dice qualcosa in più. La resistenza che i corpi oppongono ad un mutamento è tanto più forte non soltanto quanto maggiore è la loro massa di riposo(ciò che dice la meccanica), ma anche quanto maggiore è la loro velocità.
-IL CONTINUO SPAZIO-TEMPORALE: nella fisica l’indicazione esatta del tempo e del luogo in cui un evento si è prodotto, è di grandissima importanza, poiché tali dati costituiscono la base della descrizione quantitativa.
-LA RELATIVITA’ GENERALE: le leggi della natura sono invarianti e valevoli per tutti i sistemi inerziali in moto uniforme gli uni relativamente agli altri. Anche se conosciamo le leggi, non conosciamo ancora il quadro cui riferirle. Il problema di formulare le leggi della fisica per qualsiasi sistema di coordinate è stato risolto dalla “teoria della relatività generale”; la teoria che si applica soltanto ai sistemi inerziali è chiamata “teoria della relatività speciale”.
-FUORI E DENTRO L’ASCENSORE: ricorrono a un sperimento ideale servendosi di un ascensore in caduta libera.
-GEOMETRIA ED ESPERIENZA: in questo capitolo affrontano un muovo problema: quello della connessione fra relatività generale e geometria. Quindi descrivono un mondo nel quale abitano soltanto esseri bidimensionali e non più tridimensionali, come nel nostro mondo.
-LA RELATIVITA’ GENERALE E LA SUA VERIFICA: la teoria della relatività generale cerca di formulare leggi di fisiche valevoli per tutti i sistemi di coordinate ed il suo problema fondamentale è quello della gravitazione. Dall’epoca di Newton in poi, si compie, con la relatività generale, un serio sforzo ai fini di formulare diversamente la legge della gravitazione.
-CAMPO E MATERIA: ci troviamo di fronte a due realtà:materia e campo. Dobbiamo domandarci se possiamo rappresentare la materia e il campo, come due realtà differenti e distinguibili.

Quarta parte -QUANTI
-CONTINUITA’, DISCONTINUITA’: si discute la teoria quantistica e si può riassumere così: deve ammettersi che alcune quantità fisiche, finora ritenute come continue, si compongono di quanti elementari.
-QUANTI ELEMENTARI DI MATERIA ED ELETTRICITA’: la fisica sperimentale moderna ha trovato dei metodi per spezzare il nucleo degli atomi,per trasmutare gli atomi di un elemento in quelli di un altro e di estrarre dal nucleo le particelle elementari che lo compongono: questa è la fisica nucleare.
-QUANTI DI LUCE: in questo capitolo i due scienziati riprendono l’idea principale di Newton:la luce omogenea si compone non di corpuscoli, bensì di grani di energia, ossia di “quanti di luce” che si chiamano anche fotoni. I fotoni sono particelle di energia che attraversano lo spazio vuoto con la velocità della luce.
-SPETTRI LUMINOSI: in questo capitolo scopriamo che gli elettroni furono le prime particelle elementari della materia ad essere scoperte.
-LE ONDE DELLA MATERIA: i due fisici parlano dell’onda stazionaria. I due termini “onda” e “stazionaria” sembrano contraddirsi l’un l’altro; tuttavia la loro combinazione è giustificato dal risultato della sovrapposizione delle due onde.
-ONDE DI PROBABILITA’: le leggi della fisica quantistica sono di carattere quantistico. Ciò significa che esse non concernono un singolo sistema, bensì un aggregato di sistemi identici. Tali leggi non possono venir comprovate con misure effettuate su di un solo individuo, ma unicamente con una serie di misure ripetute. Le leggi della fisica quantistica non governano le vicende nel tempo di oggetti singoli, esse governano le variazioni della probabilità nel tempo.
-FISICA E REALTA’:in questo ultimo capitolo Einstein e Infeld concludono dicendo che le scienza è una raccolta di leggi o un catalogo di fatti senza nesso. E’ una creazione dell’intelletto umano, con le sue libere invenzioni di idee e di concetti. Le teorie fisiche tentano di costruire una rappresentazione della realtà e di determinarne i legami con il vasto mondo delle impressioni sensibili.
COMMENTO: Inizialmente questo libro ha attirato la mia attenzione per il titolo, l’evoluzione della fisica, perché immaginavo che si avvicinasse più ad un libro storico che a uno di fisica; e per un certo punto di vista lo è stato, poiché hanno seguito un ordine cronologico. Gli autori sono partiti dalle origini della fisica...da Aristotele...e i suoi problemi con il moto e la legge d'inerzia....periodo nel quale vi è l'ascesa dell'interpretazione meccanicistica...per poi fare un balzo nella storia e scrivono della decadenza dell'interpretazione meccanicistica.....parlano poi di relatività e di campo....per poi finire con la spiegazione del concetto di quanto in tutte le sue sfaccettature....!!! Dopo tutto, però, se il libro è stato scritto da due grandi scienziati Einstein e Infeld non potevo pretendere che si cimentassero come storici.
Un grande merito che devo loro è scrivere di fisica senza scrivere un numero; sono sicuro che questa cosa sia molto difficile e bisogna essere abilissimi e Einstein e Infeld lo sono!!!
Sinceramente penso che come scienziati sono imbattibili, ma come scrittori…c’è di meglio!!! Ho trovato il libro molto noioso, forse perché molti argomenti non li conoscevo e di conseguenza non capivo ciò che volevano intendere. In effetti Infeld lo aveva annunciato: il libro è diretto a tutti coloro che sanno anche pochissimo di fisica. E io conosco solo “una parte del pochissimo” di fisica.
VALUTAZIONE: la scheda mostra una comprensione del testo del tutto sufficiente.

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