L’Universo
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L’Universo in un lancio di dadi. Come il principio di indeterminazione di Heisenberg ha portato alla fine del determinismo scientifico. Abà Annaclasse V BS. Un precursore: David Hume.

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L’Universo in un lancio di dadi

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Presentation Transcript


L universo in un lancio di dadi

L’Universo

in un lancio di dadi

Come il principio di indeterminazione di Heisenberg ha portato alla fine del determinismo scientifico

Abà Annaclasse V BS


L universo in un lancio di dadi

Un precursore: David Hume

«L’idea di causa ed effetto è derivata dall’esperienza, la quale c’informa che certi particolari oggetti, in tutti i casi passati, sono andati costantemente uniti insieme.»

  • «Se, dunque, chiamo abitudine ciò che procede da un’antecedente ripetizione, [...] possiamo stabilire come verità certa che ogni credenza, la quale segua un’impressione presente, ha in questa la sua unica origine.»

Il Trattato sulla natura umana (1739-1740)


L universo in un lancio di dadi

Quasi 200 anni dopo...

La fisica classica è in crisi:

Vengono scoperti fenomeni inspiegabili secondo le leggi “classiche” di Newton e Maxwell

Per spiegarli vengono formulate nuove rivoluzionarie teorie, tra cui:

La MECCANICA QUANTISTICA

La relatività


L universo in un lancio di dadi

Il principio di indeterminazione

Viene elaborato nel 1927 dal fisico tedesco Werner Karl Heisenberg (1901-1976)

Heisenberg esamina gli studi sperimentali di alcuni colleghi, e in particolare le incertezze sulle misure di POSIZIONE e QUANTITÀ DI MOTO (prodotto massa per velocità) delle particelle

Ritiene che queste incertezze siano inevitabili, in quanto causate dall’atto stesso della misura di un fenomeno


L universo in un lancio di dadi

Il problema della misura

Per poter determinare con certezza la posizione e la velocità (e quindi l'energia) di un corpo in movimento è necessario che noi non modifichiamo con la nostra osservazione il fenomeno che vogliamo studiare. PERÒ:

Per poter MISURARE qualunque fenomeno dobbiamo poterlo VEDERE

Dobbiamo “illuminarlo” con dei fotoni

?


L universo in un lancio di dadi

Un esempio


L universo in un lancio di dadi

Con le particelle: quando si determina la posizione...


L universo in un lancio di dadi

...e quando si determina la quantità di moto


L universo in un lancio di dadi

Un’analogia: la fotografia


L universo in un lancio di dadi

L’enunciato

Maggiore è la precisione con cui si conosce la posizione, minore è la precisione con cui si conosce la quantità di moto in un dato istante, e viceversa

  • Grandezze coniugate (per le quali vale il principio di indeterminazione):

  • Posizione e quantità di moto

  • Energia e tempo

  • Spin e momento angolare

In formule:

costante di Planck

h = 6,626 * 10-34J*s

Incertezza sulla posizione

Incertezza sulla quantità di moto


L universo in un lancio di dadi

L’origine dell’indeterminazione

Secondo il fisico danese NielsBohr, l’origine dell’indeterminazione sta nel DUALISMO ONDA - PARTICELLA: la materia (come la luce) si comporta sia come onda che come particella, ma noi per misurarla dobbiamo necessariamente considerarla sotto uno solo di questi aspetti

Uno studio sperimentale del 2012 suggerisce che l’indeterminazione potrebbe non dipendere soltanto dalla nostra misura, ma essere una proprietà intrinseca della materia


L universo in un lancio di dadi

La portata epistemologica: dal determinismo...

La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non s'impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.

Galileo, Il Saggiatore

Noi dobbiamo considerare lo stato presente dell’universo come l’effetto di un dato stato anteriore e come le causa di ciò che sarà in avvenire. Una intelligenza che, in un dato istante, conoscesse tutte le forze che animano la natura e la rispettiva posizione degli esseri che la costituiscono, [...] abbraccerebbe in un’unica formula i movimenti dei più grandi corpi dell’universo come quello dell’atomo più sottile; [...] tutto sarebbe chiaro e certo e così l’avvenire come il passato le sarebbero presenti

Pierre-Simon de Laplace, Essai philosophiquesurlesprobabilités


L universo in un lancio di dadi

...alla probabilità

«Nell’ambito della realtà le cui connessioni sono formulate dalla teoria quantistica, le leggi naturali non conducono quindi a una completa determinazione di ciò che accade nello spazio e nel tempo; l’accadere [...] è piuttosto rimesso al gioco del caso»

Heisenberg, ÜberquantenmechanischeKinematik und Mechanik

Il verificarsi di un evento si può prevedere solo mediante una distribuzione di probabilità

Per esempio, all’interno di un orbitale atomico la probabilità di trovare un elettrone è superiore al 95%


L universo in un lancio di dadi

La reazione di Einstein

Dio non gioca a dadi con l‘Universo

Albert Einstein

Non dire a Dio come deve giocare

NielsBohr


L universo in un lancio di dadi

L’Universo in un lancio di dadi

Einstein [...] sbagliò quando disse: «Dio non gioca a dadi». La considerazione dei buchi neri suggerisce infatti non solo che Dio gioca a dadi, ma che a volte ci confonda gettandoli dove non li si può vedere.

Stephen Hawking

Alcuni fisici ritengono che la complessità e l’imprevedibilità del mondo macroscopico derivino proprio dall’indeterminazione esistente a livello microscopico


L universo in un lancio di dadi

L’impatto sulla cultura: la musica aleatoria di John Cage

Con le sue opere, da quelle per “pianoforte preparato” a quelle completamente casuali, il compositore americano John Cage (1912-1992) ha portato il Caos nella musica


L universo in un lancio di dadi

Jackson Pollock e l’ActionPainting

La tecnica usata da Pollock, il dripping, rende impossibile la previsione del risultato finale dell’opera d’arte

Jackson Pollock, Blue Poles, Number 11, 1952


L universo in un lancio di dadi

L’ingresso del Caos nella letteratura

Italo Svevo (1861-1928)

James Joyce (1882-1941)

FinnegansWake, pubblicato nel 1939


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