Re: materia e informazione! domande

From: L.Ferroglio <ferrixman_at_tin.it>
Date: Tue, 31 May 2005 11:12:52 +0200

caro matteo
interessante l'argomento che intendi portare come all'esame. Che liceo fai?
Perch� forse, in effetti... � un po' esagerato!
Potresti andare all'esame e raccontare dei quark e della materia ed
antimateria, ma sinceramente potrebbe equivalere a raccontare una storia
qualsiasi. La fisica (purtroppo o perfortuna, questo dipende da persona a
persona) non � solo una bella storia raccontata! E' qualcosa di molto pi�
rigoroso.
Non basta, insomma, dire che nei protoni ci sono 3 quark, se non vai a
spiegare PERCHE' fai una affermazione simile, e a quali risultati la tua
affermazione porta. Questa affermazione, quindi, dev'essere basata su
descrizioni rigorose e logiche.

In ogni caso, proviamo a darti una qualche spiegazione.
Partiamo dal big-bang. Preposto che NON E' DETTO che sia effettivamente
avvenuto un big-bang, se anche lo ammettiamo bisogna fare attenzione a quel
che questo significa.
Non vi � mai stata creazione dal nulla. Semplicemente quel che c'era prima
del big-bang era il "qualcos'altro". Che cosa fosse questo "qualcos'altro"
non ci � dato sapere. Il tempo e lo spazio, come noi lo conosciamo, esistono
dal momento del big-bang in poi, per quanto ne sappiamo, e cos� le leggi
fisiche che regolano il NOSTRO universo. E' quindi inutile ed insensato
chiedersi cosa potesse esserci prima.
Sinceramente non ho una conoscienza cos� approfondita da poter fare
speculazioni (perch� di questo si tratta) in proposito.

Per quanto riguarda il fatto che l'antimateria abbia prevalso sulla materia,
potrebbe dipendere dalla violazione della simmetria P (parit�) del
"semplice" decadimento beta, e della violazione della simmetria CP
(carica-parit�) del decadimento del mesone kappa, ad esempio. Ulteriori
approfondimenti in proposito per� avrebbero bisogno di conoscenze
approfondite di questi argomenti, e non posso certo mettermi qui ora a fare
un trattato di fisica nucleare e delle particelle...
Il fatto che la materia si sia suddivisa nel modo in cui si � suddivisa...
beh, mi appello al principio antropico: l'universo � fatto cos� come lo vedo
semplicemente perch� se non fosse fatto cos� non sarei qui a vederlo.

Per quanto riguarda la formazione dei protoni, e non solo, grazie all'unione
dei quark, questi stanno uniti grazie allo scambio di gluoni di diversi
colori, e al loro conseguente cambio di colore; tu per� non sai cosa sono i
colori dei quark, e siamo punto da capo: dovresti avere conoscenze pi�
approfondite. In ogni caso "pare" che i protoni si siano formati nei momenti
successivi al big-bang, quando la "temperatura" � scesa abbastanza da
permettere ai quark di stare uniti gli uni agli altri; la stessa cosa,
ovviamente, vale anche per i mesoni.

Vediamo ora di capire cosa intendiamo per informazione; presumo che si
intenda il fatto che due punti distanti nello spazio e nel tempo sentano
l'uno l'influenza dell'altro.
A questo punto � semplice capire il significato di quel che hai letto: dato
che la velocit� della luce, costante per qualsiasi sistema di riferimento
inerziale, � la velocit� a cui si trasmettono le forze, ed � la velocit�
massima a cui possono viaggiare particelle prive di massa. Particelle
massive, invece, non possono raggiungere la velocit� della luce, dal momento
che la loro massa (inerziale) aumenta con la velocit�, e tende ad infinito
per v che tende a c.
Fatte queste considerazioni, � scontato il fatto che la cosiddett�
"informazione" non pu� viaggiare a una velocit� maggiore di c!
Per il fatto che il tempo alla velocit� c non scorra... Ammettiamo per
assurdo che tu riesca a cavalcare un fotone: cosa vedresti? Proprio grazie a
questa domanda Einstein ha sviluppato la teoria della relativit�!
Ora noi abbiamo gi� la "soluzione", data dallo stesso einstein. A cavallo di
un fotone, vedresti il mondo intorno a te muoversi alla velocit� della luce;
infatti due sistemi se sono entrambi inerziali sono intercambiabili, nel
senso che tu puoi supporre che il fotone sia fermo, mentre � tutto il resto
che si muove intorno.
Il problema � che a cavallo del fotone, tu vedresti i fotoni partire da te e
arrivare a te alla velocit� della luce, essendo c invariante per ogni
sistema inerziale.
Chi sarebbe invece nell'universo "vedrebbe" che tutti i fotoni viaggiano
alla stessa velocit�, non vedebbe due velocit� c sommarsi per dare 2 c.
Considerazioni di questo tipo portano alla formulazione dell'esperimento
concettuale famoso come "ascensore di einstein". Il risultato sarebbe che
tu, a cavallo del fotone, vedresti il mondo fermo intorno a te, mentre il
tuo tempo scorrerebbe normale. Noi, nell'universo, vedremmo il tuo tempo
fermo, mentre il nostro scorrerebbe normale.
Una considerazione di questo tipo fu una delle pi� grosse basi per cercare
di smentire la teoria della relativit� (il famoso paradosso dei gemelli!!!).
Il fatto di tornare indietro nel tempo andando ad una velocit� maggiore di c
deriva da una violazione del principio di causalit�. Metti due particelle
interagenti, ad esempio due elettroni che interagiscono tramite un fotone.
Il fotone viaggia ad una velocit� c; il tempo impiegato al fotone per
trasmettere la forza � quindi t=x/c, dove x � la distanza tra i due
elettroni. Se tu andassi pi� veloce di c, arriveresti all'altro elettrone
prima ancora che i due interagiscano tra di loro. Partiresti dopo che
l'interazione � cominciata, ed arriveresti prima che questa avvenga!
Insomma, saresti tornato indietro nel tempo.
Peccato che dal momento che superare c non � possibile, neanche ha senso
fare supposizioni del genere...

Ora ho cercato di darti un quadro generale dei problemi. Non sono cose
semplici, neanche da "raccontare". E' impossibile trascendere dal formalismo
matematico che sta dietro a queste teorie.
In ogni caso spero di aver stimolato la tua curiosit�, e che tu abbia voglia
in futuro di approfondire questi argomenti, cos� belli ed affascinanti!
Received on Tue May 31 2005 - 11:12:52 CEST