venerdì 11 ottobre 2013

Così ti racconto la fisica informale.


PRIMO EPISODIO (Raccolta "il filosofo ignorante")
di Alessio Follieri
 
Pensa! il mondo è davvero strano. Lo vedi in un certo modo, dotato di alcuni meccanismi, fenomeni e cose che ci circondano, ma la fisica pian piano ci ha svelato che per quanto la realtà è così palese e vivida davanti ai nostri occhi, nostro malgrado, è un illusione. ILLUSIONE...parola forte, non c'è dubbio, è difficile da credere forse un po' estremo sostenerlo, eppure è così, noi vediamo "l'ombra della realtà" non la realtà in se. Ci sono davvero un infinità di cose da dire a riguardo, ma c'è ad esempio una su tutte che è degna di nota. Le onde. Proprio così, hai capito bene, le onde costituiscono un ente fondamentale della realtà che viviamo. La luce è un onda


elettromagnetica per esempio, ma anche le onde radio, i raggi x, i raggi gamma, l'universo intero è strutturato in onde di energia la cui differente lunghezza d'onda e frequenza determina la natura dell'onda stessa. In un certo qual modo potrà sembrarti strano, le onde che ci trasmettono i segnali, cosicché quando accendiamo la tv vediamo i programmi televisivi, sono totalmente invisibili per noi, come quelle che ci permettono di utilizzare i nostri cellulari e ogni dispositivo atto a comunicare, il vostro ADSL wifi ad esempio, vi siete mai chiesti come viaggiano le informazioni nello spazio? Insomma noi non vediamo nessuna di queste onde, eppure esse sono pressoché della stessa identica natura della luce che vediamo. A pensarci bene è un po' sorprendente, e soprattutto affascinante. Allo stesso modo i raggi x, i raggi gamma, infrarossi, ultravioletti etc... si tratta della stessa identica entità di fondo della realtà in cui viviamo. Immaginate di trovarvi in una ragnatela fittissima, che non vi consente neanche di vedere cosa c'è oltre, vedremmo questa cosa se i nostri occhi potrebbero captare tutte le radiazioni che ci sono intorno a noi. Noi abbiamo solo la visione di una "fettina" sottilissima di radiazione, ad una lunghezza d'onda particolare, ed è proprio quella striscia sottile, rispetto a tutto il campo di radiazioni, che ci consente di "vedere il mondo" che ci circonda. Se gli oggetti non riflettessero la luce, saremmo praticamente ciechi. Il mondo sarebbe completamente buio e vedremmo soltanto il sole che emette luce. Siamo pressoché ciechi per più del 90% della realtà circostante e vi assicuro, ci sarebbero un mucchio di cose da vedere. Ma le sorprese non terminano qui, le onde, d'accordo sono radiazioni, ma si rimane scioccati se vogliamo pensare alla materia, ad esempio il nostro corpo. Tutto il mondo che ci circonda e che vediamo attorno a noi è essenzialmente materia. Nessun dubbio sulla sua esistenza, la materia non può essere un illusione. Sbagliato. Pensate allo shock dei primi fisici all'inizio del 900' quando cominciarono a esplorare la materia nelle sue infinitesime parti. La cosa più reale e concreta di tutte in parte ci inganna. E' sorprendente non c'è dubbio. La materia mantiene la sua natura illusoria, è così come la vediamo fin quando non la rompiamo in infinitesime parti e andiamo a vedere com'è fatta a livello atomico. Ci si aspetterebbe di arrivare ad un punto in cui c'è il granello più infinitesimo che non si rompe più, invece no, si scopre che c'è un ulteriore struttura fatta di particelle: gli atomi. Lo spessore di un capello è gigantesco rispetto alla grandezza di un atomo. Eppure in uno spazio così infinitesimo la materia ha una sua struttura e si comporta in modo davvero strano. Per prima cosa, il nostro corpo: lo sentiamo pesante e ancor di più, chi sta pensando che è il momento di mettersi a dieta, come me, eppure è sconcertante pensare che gran parte del materiale che ci compone al suo interno è pressoché vuoto, ossia non c'è niente di niente. Ovvero, gli atomi si compongono di tre particelle essenziali: protoni, neutroni, elettroni e formano idealmente un sistema solare in miniatura (la correlazione è solo ideale), dove i protoni e neutroni formano un nucleo centrale, mentre gli elettroni ruotano vorticosamente in orbite prestabilite. Se il nucleo dove sono protoni e neutroni fosse grande come un pallone da calcio, messo al centro di uno stadio, gli elettroni sarebbero piccoli moscerini e, ruoterebbero alla distanza dei parcheggi esterni allo stadio. Quindi cosa ci viene subito in mente? Che tra il nucleo e gli elettroni c'è davvero parecchio spazio vuoto! Ora presupponiamo di prendere gli elettroni e facciamoli avvicinare al nucleo comprimendo l'atomo e levando questo vuoto, il vuoto non lo vogliamo, bensì necessitiamo solo di particelle di materia quindi neutroni, protoni ed elettroni. Una volta che lo abbiamo fatto, in pratica abbiamo tolto tutto il vuoto interno dei nostri atomi. Sono alto 1,80 peso 85 chili, se farei questo agli atomi del mio corpo, diventerei più piccolo di una biglia, ma sorpresa... peserei sempre 85 chili, sarei una piccola biglia di 85 chili, non è un buon modo per mettersi a dieta. Questo ci fa capire quanto vuoto c'è dentro la materia e ci sono stelle nell'universo che hanno questa condizione particolare. In tali stelle, gli atomi sono talmente contratti e gli elettroni talmente vicini al nucleo, che un cucchiaino da caffè di materia di queste stelle peserebbe tonnellate. Ma le sorprese non sono chiaramente finite. Protoni, neutroni ed elettroni cosa sono? Immaginiamo di diventare esseri più che microscopici e viaggiare all'interno della materia, entriamo in una comune tavola di legno, vediamo le molecole e via, andiamo dentro gli atomi ancor più piccoli, e troviamo il piccolo sistema atomico fatto di protoni e neutroni addensati nel nucleo ed elettroni ad orbitare vorticosamente all'esterno...attenzione perché non vediamo gli elettroni, dato che è meglio pensarli come ad una nuvola esterna viaggiano a circa 30.000 chilometri orari, non possiamo nemmeno dire sono lì in un punto preciso...questo è molto interessante, formano in pratica un guscio esterno talmente ruotano veloci. Comunque andiamo avanti e scopriamo che ci sono un determinato numero di protoni e neutroni. Ora la cosa si fa molto interessante perché non troviamo "protoni legno" né "neutroni legno", anzi queste particelle hanno ben poco a che fare con il materiale che compongono. Facciamo subito una scoperta sconcertante, all'interno di tutta la materia che conosciamo ci sono le stesse particelle, ma una materia differisce dall'altra dal numero di particelle non dalla loro qualità. A sua volta la materia ha una sua struttura per via delle molecole organizzate dagli atomi, ma essenzialmente i "mattoni fondamentali" (nome improprio) sono gli stessi qualunque cosa guardiamo attorno a noi. L'intera realtà e la sua varietà è solo in funzione di una diversa aggregazione delle stesse entità fondamentali dell'universo: protoni, neutroni, elettroni...è incredibile non ti pare? Aspetto ancora più incredibile è stato capire che queste particelle non si comportano come in realtà ci aspettiamo. Esse non sono entità concrete, tangibili, solide, in un certo senso non si trovano in un punto dello spazio preciso. Una particella è un po' come Dottor Jekyll Mr Hyde. Se facciamo un tipo di esperimento le particelle si comportano come "granelli di sabbia infinitesimi", se facciamo un altro tipo di esperimento non sono più "granelli materiali" ma si comportano come onde immateriali. La materia ha un comportamento duale e questa qualità ha mandato fuori di testa i fisici per un secolo, è costata fiumi di inchiostro, infinite ore di consultazioni e dibattiti, un gran quantità di libri scritti. La cosa è molto importante perché in quasi tutti gli esperimenti, la materia si comporta in modo molto strano, fuori dalla nostra immagine mentale della realtà.
 Ora, vorrei tanto approfondire questo tema, ma l'articolo diventerebbe pesante, lungo e forse anche noioso...vi guiderò oltre nel prossimo appuntamento perché il viaggio è ancora lungo, le implicazioni sono ancora parecchie, abbiamo solo iniziato a fare il primo piccolo passo!

 

   

 

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