Campi e onde elettromagnetiche e gravitazionali

From: Imparante <imparante_at_gmail.com>
Date: Fri, 13 Nov 2020 01:14:21 -0800 (PST)

Buongiorno, mi scuso per l'eventuale imprecisione delle idee o del linguaggio. Sentitevi liberi di correggere tutto quello che ritenete opportuno nelle mie domande.


La domanda più lunga riguarda l'evoluzione dell'idea fisica di campo. Forse è una domanda che interessa poco chi studia fisica a livello approfondito come fanno molti di voi in questo gruppo, ma per me sarebbe molto utile chiarire sia gli aspetti fisici che quelli storico-filosofici e credo di avere più probabilità di trovare risposta in questo gruppo che in uno di storia o filosofia.




1 (versione sintetica) - perché c'è voluto così tanto tempo e soprattutto la relatività generale per concepire l'idea del campo gravitazionale come perturbazione dello spazio che si propaga come un'onda, quando nell'elettromagnetismo il percorso è stato (almeno apparentemente) più veloce?


2 - le onde gravitazionali si propagano alla velocità della luce? se sì, come spieghiamo questa cosa, dato che quella gravitazionale è un'interazione "a parte" nella descrizione fisica, tanto da non essere ancora descritta quantisticamente?



Versione lunga della prima domanda







La versione ad uso insegnanti e studenti presente nei libri di testo liceali vuole che il campo elettrico (E) sia introdotto concettualmente come quella grandezza fisica che permette di "misurare la perturbazione dello spazio" attorno ad una carica elettrica Q (perturbazione dovuta alla presenza stessa della carica elettrica) e si definisce come il rapporto tra la forza elettrica F che agisce su una (diversa) carica q e il valore della carica stessa, cioè E=F/q. La forza di cui si parla è la forza di Coulomb (1785) o anche qualunque altra forza elettrostatica vista come sovrapposizione di forze coulombiane, mentre il campo elettrico di cui si parla è, almeno per casi particolari, quello presente nelle equazioni di Maxwell (1864). Quindi tra la descrizione quantitativa della forza elettrica e l'idea di campo elettrico e di onda elettromagnetica passano al massimo ottant'anni.



Per quanto riguarda l'interazione gravitazionale la forza gravitazionale viene concepita e mostrata nel 1687 da Newton, il quale non avanza ipotesi per quanto riguarda l'interazione a distanza, quindi evidentemente non è così naturale parlare di "perturbazione dello spazio" e infatti sono passati quasi 230 anni, quasi il triplo del caso precedente, fino a che venisse descritto il campo gravitazionale come onda dalla RG.










Ammesso che il mio riassunto sia una sintesi corretta, l'impressione che ho di questo percorso, anche in base ad altre letture fatte, è che Newton abbia trovato la legge e la sua idea di spazio e tempo assoluti sia stata il motivo della sua rinuncia a formulare ipotesi ulteriori. Cent'anni dopo Coulomb trova la "sua" legge avendo davanti agli occhi quella di Newton, ma negli ottant'anni successivi succede per l'elettromagnetismo qualcosa che non è accaduto nel caso gravitazionale, qualcosa che stimola un'idea di campo nelle discussioni tra Oersted, Ampere e Faraday, fino alla descrizione maxwelliana. Cosa è mancato nel filone "teoria della gravitazione"? Per arrivare all'idea di campo gravitazionale davvero c'è voluto addirittura Einstein? Oppure l'idea era già presente prima? Mi sembra quantomeno singolare che durante tutta la fase da Lagrange ad Hamilton nel XVIII e XIX secolo (quindi anche mentre si faceva largo l'idea di campo in elettromagnetismo) non ci sia stata una teorizzazione "parallela". E s
oprattutto mi viene da chiedermi come mai per l'elettromagnetismo questa cosa è stata molto più vicina alla legge "di partenza" di quanto non lo sia stata per la gravitazione. Ovviamente la differenza nella parte sperimentale sulla natura ondulatoria dei campi è giustificabile con le necessarie evoluzioni tecniche, ma la differenza che vedo nella parte delle concezioni e delle idee non riesco a spiegarmela.

Scusate la lunghezza, non sapevo come esporre altrimenti i miei dubbi.

Grazie a chi saprà e vorrà rispondere.
Received on Fri Nov 13 2020 - 10:14:21 CET