INSEGNAMENTO IDIFO6:
CODICE: FM
TITOLO: La concezione del mondo secondo la relatività e la meccanica quantistica: un
approccio linguistico-filosofico.
DOCENTE: Cosmelli Carlo
Periodo di svolgimento preferito: da Marzo 2017
PROGRAMMA:
Le due maggiori teorie sviluppate nel secolo scorso per descrivere il mondo che ci circonda – la Relatività
(Speciale e Generale) e la Meccanica Quantistica - hanno una base formale necessaria per una completa
descrizione ed utilizzo della teoria relativa. È d'altronde naturale come non sia possibile proporre, nelle
scuole, un percorso che preveda le conoscenze matematiche al livello richiesto per una trattazione
formale completa degli argomenti, anche solo per la limitatezza del tempo disponibile.
Il significato di queste due teorie, tuttavia, può essere compreso ugualmente tralasciando una grossa parte del
formalismo matematico, ed esaminando in dettaglio il significato dei principi che stanno alla base della Relatività
e della Meccanica Quantistica. In questo Corso si mostrerà come questo approccio sia particolarmente utile se
viene utilizzato analizzando il significato di alcuni concetti (spazio, tempo, movimento, realtà, conoscenza…) che
sono stati discussi nelle loro più profonde accezioni da alcuni dei maggiori pensatori dell'umanità, siano essi
filosofi e/o scienziati, e come una loro revisione, originata da alcuni problemi logico-sperimentali, sia stata
necessaria nel formulare i principi delle due teorie. Una volta chiarito il significato dei termini utilizzati sarà
molto più agevole comprendere i "numeri" descritti dalle varie formule, come verrà mostrato in alcuni esempi.
CONTENUTI:
1. Il XX secolo, il punto della situazione
La scienza agli inizi del ‘900. Cosa si sapeva. Alcune cose non tornano. La velocità della luce.
Magneti e correnti elettriche; Il problema delle asimmetrie nei fenomeni elettro‐magnetici. Altre
cose che non tornano.
2. La Relatività Speciale
A. Einstein 30.6.1905. Relatività Speciale: I principi della RS; cambiano i concetti di spazio e di
tempo. Le trasformazioni di Lorentz ed il loro significato. Effetti misurabili: contrazione delle
lunghezze, dilatazione dei tempi. Il mistero dei mesoni mu.
3. E=mc2 e la Relatività Generale
E=mc2. Un problema difficile: la gravità. Massa Inerziale e massa Gravitazionale. L’ascensore di
Einstein. Il Principio di Equivalenza. Lo spazio-tempo è curvato dalle masse; e allora Newton? Le
conseguenze sulla misura di tempi e lunghezze. Effetti misurabili e quotidiani.
4. Gli inizi della meccanica quantistica.
Fatti che non si spiegano. 19 ottobre 1900: nasce la MQ – M. Planck / / 17 marzo 1905: A. Einstein
– L’effetto fotoelettrico // 1912: N. Bohr – Le orbite atomiche sono quantizzate //1924 – de
Broglie: ogni particella ha una sua lunghezza d'onda. Cosa vuol dire? Corde di violino.
5. La MQ, passi successivi nella costruzione della teoria.
La funzione d’onda, come è fatta, come funziona e perché spesso non si vedono gli effetti
quantistici. E. Schrödinger e W. Heisenberg, gli ultimi tasselli della teoria, per il momento. Il
Principio di Indeterminazione, 1927: W. Heisenberg, il rifiuto della visualizzabilità. Cosa ha
veramente detto W. Heisenberg. Qualche calcolo. L’interferenza di un elettrone con se stesso. Cosa
vuol dire? Ha un senso per la nostra logica? No.
6. Einstein, Podolski e Rosen mettono in crisi la MQ.
25 marzo 1935: La meccanica quantistica è completa? La polarizzazione della luce. Il polarizzatore
se ho un solo fotone. Misure ideali con due fotoni entangled (interlacciati). Realismo e località.
L’argomento EPR. Le necessarie conclusioni: La MQ è incompleta.
7. J. Bell e la non località della realtà.
1964: J. Bell propone un esperimento per verificare la località della realtà. Le previsioni di Bell. La
realtà può essere non locale. 1982 – A. Aspect fa l’esperimento. La realtà, talvolta, non è locale. La
MQ è completa. Cosa ci si può fare con dei fotoni interlacciati.
COMPETENZE FORMATE:
Comprensione dei Principi che stanno alla base delle Teorie della Relatività e della Meccanica Quantistica.
Comprensione del significato da attribuire alle misure eseguite in sistemi relativistici e/o quantistici.
Utilizzo consapevole dei concetti di Relatività e di Quantistico.
Capacità di elaborare un percorso didattico di Relatività e Meccanica quantistica che riduca al minimo le
competenze matematiche mantenendo il rigore logico concettuale.
Carlo Cosmelli
21.12.2016
