Re: Velocità dei fotoni

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Thu, 30 Dec 2004 21:11:32 +0100

"]jAh[" ha scritto:
> Com'� possibile che i fotoni viaggino sempre alla stessa velocit�
> qualsiasi sia l'osservatore? Qualcuno puo provare a spiegarmi questo
> concetto?
Interessante (anche se tutt'altro che nuova :) ) la domanda; ancora
piu' interessanti pero' le risposte. E' piu' su questo che ho qualcosa
da dire...

Per cominciare, a "]jAh[" io direi: non c'e' niente da spiegare, e'
cosi' e basta.
Quello che se mai richiede una spiegazione, e' perche' il "concetto"
ti sembra strano.
Se ti sembrasse strano solo perche' ti hanno sempre insegnato che
cambiando sistema di riferimento le velocita' si sommano, avrei ancora
una risposta provocatoria: gli e' che ti hanno sempre insegnato una
cosa sbagliata ;-)

Ma probabilmente quella cosa di sommare le velocita' ti sembra invece
naturale, perche' va d'accordo con l'esperienza comune: se mentre
viaggi in autostrada ti saltasse il ticchio criminale di buttare dal
finestrino una bottiglietta vuota di birra, potresti ammazzare un
povero disgraziato che fosse fermo sulla corsia d'emergenza, anche se
la velocita' della bottiglia rispetto all'auto e' piuttosto piccola e
certamente innocua...

Il fatto e' che nella tua esperienza non ci sono "giochi" del genere
fatti con la luce, quindi non puoi dire niente di quello che
succederebbe. In altre parole, anche se la regola della somma delle
velocita' funziona benissimo nel quadro dell'esperienza comune (e
anche, per esempio, nella meccanica del sistema solare) niente di
autorizza a estrapolarla a velocita' di alcuni ordini di grandezza
piu' alte.
Bisogna fare la prova; e se la prova dice che le cose vanno
diversamente, non c'e' altro che modificare le regole perche' siano in
accordo coi fatti...

Insomma: ti sto dicendo che la regola della somma non ha asoslutamente
niente di "ovvio", di "naturale", di "logico". Finche' funziona, OK;
quando non funziona si cambia.

Josef K. ha scritto:
> E' uno dei postulati di base della relativit� ristretta.
> La velocit� della luce � la stessa in ogni sistema di riferimento.
Verissimo. Ma ti pensi di poter rispondere a quella domanda dicendo
"e' un postulato"?
I postulati sono forse verita' di fede?

> Ci� � possibile perch� le trasformazioni che permettono di passare da
> un sistema di riferimento a un altro non sono quelle galileiane a cui
> siamo abituati (es. io cammino a 1 km/h su un tapis roulant che va a
> 5km/h, chi � per terra mi vede viaggiare a 6km/h), ma le
> trasformazioni di Lorentz, che ti invito a cercare su qualche libro.
Cio' e' possibile perche' e' cosi' che va il mondo...
E percio' occorre sostituire alle trasf. di Galileo quelle di Lorentz.
La logica e' inversa a quella che hai detto.

dumbo ha scritto:
> Capita poi che certe particelle (come i fotoni, appunto)
> viaggino proprio alla velocit� assoluta, o almeno cos� sembra.
> Dico "cos� sembra" perch� c'� una cosa che voglio sottolineare:
> mentre da un lato siamo sicuri dell'esistenza di una velocit�
> assoluta, non siamo altrettanto sicuri che i fotoni viaggiono
> esattamente a quella velocit�; nei limiti delle misure attuali,
> sembra di s�, ma pu� darsi che misure pi� precise un giorno
> mostrino che non � cos�.
A me pare che le cose non stiano esattamente cosi'.
In due sensi:
1) Non siamo sicuri che i fotoni ecc., ma allo stesso titolo non siamo
neppure sicuri che esista una vel. assoluta.
Entrambe le cose sono ottimamente in accordo con le osservazioni, ma
non c'e' amio parere una differenza di status logico tra le due cose.

> Dico questo non perch� io pensi probabile o desiderabile che un giorno
> si arrivi a una scoperta del genere (il fotone che viaggia alla
> velocit� assoluta mi va benissimo, non mi disturba, n� ho motivi
> filosofici o di gusti personali per preferire l' una o l' altra
> possibilit�) lo dico solo per un'esigenza di rigore concettuale:
> voglio tenere ben separato il concetto di velocit� assoluta da quello
> di velocit� della luce, perch� confonderli significa fraintendere
> tutta la relativit�. La teoria della relativit� non ha niente a che
> fare con la velocit� della luce.
In un senso di astratto rigore logico hai ragione, e certamente sipuo'
concepire una situazione in cui vale la RR ma la luce non viaggia a
velocita' c.
Pero' ripeto: entrambe le cose dipendono da evidenze sperimentali, e
non mi pare cosi' essenziale distinguere, spec. a livello elementare.

Inoltre sarebbe giusto (e invece nessuno di voi l'ha fatto) dare
qualche idea di quello che succederebbe se i fotoni non avessero
proprio velocita' c: ci torno piu' avanti.

{MSX} ha scritto:
> Beh non e' che ci sia molto da spiegare, e' una legge fondamentale,
> contemplata dalla relativita' di Einstein.
> In particolare, le leggi della dinamica classica sono valide solo per
> velocita' molti inferiori alla velocita' della luce. Per velocita'
> piu' prossime, sono errate e devono essere sostituite da una serie di
> leggi che contemplano la relativita'.
Questo gia' mi soddisfa di piu'...

> La conseguenza di questo fenomeno e' che il tempo che passa tra due
> eventi non e' in generale uguale per due diversi osservatori.
Questo invece, anche se in generale corretto, e' un enunciato
pericoloso senza adeguate specificazioni.
Non mi dilungo, perche' se ne e' discusso fino alla noia e se ne sta
ancora discutendo, in questo stesso NG.

Jena#100 ha scritto:
> Non credo ci sia una spiegazione a questo... cio� � dato come un dato
> di fatto (osservato), e tutto il resto (relativit�) serve a spiegare
> come far tornare tutto il resto della fisica con questo fatto.
Come hai gia' visto, e' piu' o meno la mia opinione.

dumbo ha scritto:
> Diciamo se mai cos�: poich� la velocit� della luce
> nel vuoto dipenderebbe dalla frequenza, e sarebbe
> tanto pi� bassa quanto pi� bassa la frequenza, consideriamo
> fotoni di frequenza cos� bassa da avere un fotone notevol-
> mente pi� lento di V (notevolmente intendo che la differenza
> � facilmente osservabile). Ripetendo l'esperimento di Michelson
> con una sorgente di luce interna non troveremmo nessuna
> differenza (nessuno spostamento delle frange) altrimenti sarebbe
> violato il principio di relativit�.
> Invece, usando una sorgente di luce esterna, troveremmo
> la composizione di velocit� secondo la solita formula
> di RR, dove la solita c significherebbe V.
Confesso che questo argomento non l'ho capito.
Non dico che mi sembri errato: proprio non afferro quello che vuoi
dire...

Comunque lo prendo a pretesto per introdurre qualche elemento
quantitativo.
Se i fotoni avessero vel. < c, avrebbero un 2-impulso di tipo tempo.
Dunque esisterebbe un rif. in cui possono anche essere fermi.
E comunque la loro celocita' sarebbe c^2*p/E = sqrt(f*2 - a^2)/f, dove
a e' una costante e f e' la frequenza (a = mc^2/h, come sapete).

Risultato: la propagazione della luce sarebbe dispersiva: la luce
rossa andrebbe piu' lenta di quella blu.
Inoltre il potenziale elettrostatico di una carica puntiforme andrebbe
non piu' come 1/r, ma come exp(-a*r/c) / r (potenziale di Yukawa).
Non varrebbe il teorema di Gauss, ecc.

Nessuno ha visto niente del genere, e questo pone un forte imite
superiore al valore di a.

> Potresti insegnare la RR in un modo che prescinde totalmente
> dall'elettromagnetismo e senza mai nominare neppure una
> volta la parola luce.
Ti vorrei proprio vedere!
                                                                 

------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------
Received on Thu Dec 30 2004 - 21:11:32 CET

This archive was generated by hypermail 2.3.0 : Fri Nov 08 2024 - 05:10:22 CET