Re: fotoni atemporali

From: Rob_jack <rob_jack_at_libero.it>
Date: Tue, 24 Jul 2001 09:26:35 GMT

"Belfagor Arcidiabolo" <massimo_main_at_hotmail.com> ha scritto nel messaggio
news:JLI67.17405$sE4.328444_at_news6.giganews.com...
> Salve,
> ho letto in un articolo di cosmologia che il fotone,
> poich� si muove alla velocit� della luce, � una particella
> "atemporale", per cui cio� il tempo non conta>
> E' vero tutto ci�?

Si, ho letto anch'io una cosa del genere, non su libri di cosmologia, ma sul
"Landau", precisamente: teoria quantistica relativistica (+ su un altro
testo sovietico, Editori Riuniti, che adesso non ricordo; peccato che questi
libri non si trovano pi� in libreria). Detto in termini molto intuitivi, le
cose dovrebbero stare cos�: se prendi una particella di massa m, ad essa
resta associata una grandezza chiamata *lunghezza Compton*:

lambda:h/m*c

dove h � la costante ridotta di Planck e c la velocit� della luce. Se cerchi
di localizzare (attraverso una misura di posizione ad es. l'ascissa x) la
particella in una regione di dimensione lineare <lambda, per il principio di
indeterminazione, le conferisci un'energia dell'ordine di 2m*c^2 (un rapido
calcolo lo prova), che � sufficiente alla creazione di una coppia
particella-antiparticella. Tutto ci� significa che puoi conservare la
nozione di particella isolata solo per regioni di dimensioni *maggiori*
della lunghezza Compton della particella. Adesso prendiamo il fotone, questo
ha m=0, quindi � lambda=+oo, cio� non lo puoi localizzare da nessuna parte.
Quindi per il fotone non ha senso parlare di coordinate spaziali. Una cosa
analoga vale per il tempo: il fotone viaggia a v=c, e la relativit� ti dice
per tale oggetto il tempo � *congelato*. Quindi per il fotone non ha senso
nenche parlare di tempo. Se contempli un universo dominato completamente
dalla radiazione, un universo di fotoni per intenderci, il tempo non esiste.
Quest'ultimo *nasce* solo se consideri particelle massive, che per� �
simmetrico nelle due direzioni passato/futuro, perch� le equazioni del moto
(classiche) sono invarianti rispetto alla trasformazione t->-t. Se passi ad
un sistema di N>>1 particelle, puoi costruirti una termodinamica di questo
sistema, quindi un'entropia, che per un sistema isolato � una funzione
crescente del tempo. L'universo � un sistema isolato, donde la sua entropia
aumenta. Il nostro cervello (da un punto di vista termodinamico) non lo �;
quando pensi, utilizzi energia elettrochimica, parte di questa viene
dissipata e il calore prodotto viene ceduto all'ambiente (resto
dell'universo). Il calore porta con s� entropia, quindi alla fine hai che
l'entropia del sistema *cervello+resto dell'universo* aumenta, in accordo
con la 2� legge di cui sopra. Conclusione: tu pensi nel verso dell'entropia
crescente, ne senso che definisci il *passato* come l'insieme degli stati ad
entropia minore, e il *futuro* come l'insieme degli stati ad entropia
maggiore.
Ci�che chiami tempo � il prezzo che devi pagare per essere un sistema
complesso, vale a dire a molte particelle, poich� per una singola particella
le equazioni di Eulero-Lagrange sono *time-reversal*. Quando passi a N
particelle, hai sempre le equazioni di Lagrange, per� a queste ci devi
affiancare l'equazione che esprime la legge dell'aumento dell'entropia.
Tutto ci� per� trascurando gli effetti quantistici, cio� considerando le
particelle come oggetti classici.

infatti
> (sosteneva l'articolo) le interazioni fra fotoni non cambiano
> e restano perfettamente valide anche invertendo la freccia
> del tempo.

Per quello che so io, i fotoni non interagiscono tra loro (anche se potrei
dire qualche boiata). Semplicemente essi trasportano l'interazione
elettromagnetica: sono i cosiddetti *bosoni di gauge* e sono massless=>
l'interazione e.m. � a lungo range. Interagiscono invece con la materia.
>
> In caso affermativo, la cosa vale anche per le altre particelle
> "di interazione di campo" come pioni gluoni ecc?
> (forse sto chiedendo una boiata, ma abbiate pazienza...)

Per i pioni, i gluoni, e per tutti gli altri componenti dello mondo
subnucleare che siano massivi, ha senso parlare di tempo anche se � nel
senso della teoria quantistica dei campi che lo vede comunque come un
parametro variabile con continuit�. Tuttavia, ci� solo se stai a t>t_planck.

By Rob_jack
Received on Tue Jul 24 2001 - 11:26:35 CEST