il mezzo delle onde E-M

From: Enrico Borghi <enbor_at_iol.it>
Date: 1998/06/11

Valter Moretti ha scritto nel messaggio <3576052E.30F9_at_science.unitn.it>...
>
>Ciao a tutti, ho visto che si discute da un po' di tempo
>su quale sia il mezzo delle onde elettromagnetiche.
>Ma secondo me e' ovvio! E' il campo elettromagnetico stesso.
>In verita', non capisco perche' discutere tanto.
>Che problema c'e' ad assumere che il campo E-M sia il mezzo
>delle onde E-M?
>
>Qualcuno dice che "i fisici non hanno capito bene cosa in realta'
>succeda". Io non capisco quest'affermazione. Secondo me i fisici
>lo hanno capito benissimo. Il problema e' che "quello che succede"
>non e' facile da spiegare nel linguaggio comune e nel senso comune,
>dove per "mezzo" si intende un mezzo meccanico fatto di materia
>che si puo'in qualche modo toccare.
>E' il senso comune che non e' sufficiente
>per concepire e descrivere propriamante enti come i campi
>E-M, che sono oggetti fisici a pieno diritto (hanno energia
>impulso, momento angolare, hanno un "centro di massa" se la
>perturbazione e' opportunamente concentrata...), certo non possiamo
>"toccarli con le mani". Ma mi pare un po' riduttivo pensare che
>tutto cio' che esista sia descrivibile in termini del linguaggio
>comune e del pensiero comune.
>E' la fisica (la chimica, la biologia ecc..) che ci dice "come e' fatto
>il mondo" (almeno quella parte di esso che la scienza riesce ad
>indagare) ed e' essa che determina i nuovi concetti ad i quali il senso
>comune si deve adeguare, non viceversa.
>
>Ciao a tutti,
>
>Valter Moretti
>
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**
Secondo me il campo elettromagnetico non pu� essere considerato un oggetto
fisico,
perch� non � osservabile.
Non esistono strumenti che misurino direttamente il
campo elettromagnetico, anche se alcuni sono convenzionalmente definiti
tali,
perch� ci� che � osservabile � la forza elettromagnetica, non il campo.

Ora, questo fatto non � privo di conseguenze.

Infatti, se il campo non � osservabile, affermare che esso � un oggetto
fisico
contrasta con una proposizione di base della Fisica, secondo cui non devono
essere considerate come oggetti fisici (il che equivale a dire che non
devono essere
considerate fisicamente esistenti) entit� che non possono essere osservate.

Con questo a me sembra di aver gi� detto tutto quello che occorre dire su
questo specifico punto, tuttavia mi rendo conto della difficolt� e
dell'importanza
 dell'argomento e penso che valga la pena di soffermarsi ad analizzare
pi� in profondit� il problema, che proporr� nella forma di una ipotesi
da verificare. L'ipotesi �:

IP: il campo elettromagnetico � un oggetto fisico.

Iniziamo l'analisi partendo dai fenomeni elementari dell'elettromagnetismo.
Il campo elettrostatico � espresso, per definizione, dal rapporto fra la
forza
che si esercita su una carica di prova e la carica stessa. Nessuno cerca di
determinare direttamente il campo. Per conoscerlo in un punto occorre
posizionare
 in quel punto una piccola carica e misurare la forza esercitata su di essa.
Pi� in generale il campo elettromagnetico � determinabile una volta che sia
stata misurata la forza di Lorentz agente su un corpo di prova.
Veniamo ora alla quantizzazione del campo elettromagnetico.
Il risultato della quantizzazione � la comparsa dei fotoni, particelle
dotate
di energia, momento, momento angolare, spin, tutte quantit� misurabili, e
perci�
i fotoni sono fisicamente esistenti. Se il campo elettromagnetico �
anch'esso
un oggetto fisico, in che relazione pu� essere posto con i fotoni?
Proviamo a fare ipotesi:
1) Il campo e.m. � un oggetto fisico che coesiste con i fotoni. Risultato:
che
confusione!
2) il campo e.m. � costituito di fotoni, che, come abbiamo detto, sono
particelle
 fisicamente esistenti e quindi il campo stesso � fisicamente esistente.
Ma allora perch� non � osservabile?
(Per inciso, e a scanso di malintesi, vorrei aggiungere che, dal mio punto
di
vista, la proposizione "il campo elettromagnetico � costituito di fotoni" �
un
nonsenso, perch� un oggetto matematico non pu� essere costituito di
particelle
fisiche!)

Proseguiamo nella analisi della proposizione IP.

Prendendo ispirazione dal campo elettromagnetico i fisici hanno introdotto
numerosi altri campi capaci di descrivere le propriet� di altre particelle.
 Ad esempio, il campo bispinoriale di Dirac descrive le propriet� degli
elettroni (positoni/negatoni).
Ma ecco il punto: dobbiamo dire DESCRIVE, e quindi assumiamo che sia un
oggetto
matematico (definito nel campo complesso), oppure dobbiamo dire che esso �
un
oggetto fisicamente esistente? Ma come potrebbe esserlo, visto che � una
quantit� complessa?
Oppure, altro esempio: il campo scalare e complesso di Klein-Gordon �
fisicamente
 esistente (ma come potrebbe?) o � anch'esso un oggetto matematico non
osservabile capace di DESCRIVERE qualcosa di fisicamente esistente (insieme
di particelle dotate di massa e carica e prive di spin)?

Campi reali o complessi, campi scalari, vettoriali, tensoriali,
spinoriali.... Secondo me
non sono oggetti fisici.

Termino qui l'indagine sulla ipotesi IP. A me sembra che non sia
sostenibile
 e ci� conferma quello che avevo affermato all'inizio.
Saluti
Received on Thu Jun 11 1998 - 00:00:00 CEST