Velocità della luce non costante
Buonasera a tutti,
sono nuovo del forum (anzi...è il primo forum a cui mi iscrivo in vita mia XD ) ho letto alcune argomentazioni e penso di trovare ottime delucidazioni in merito a un quesito che da un pò di tempo ( dal 2006!!! ) mi occupa la mente e che per motivi di vario genere non riesco mai a risolvere.
Sicuramente fuorviato dalla TV e dalle fantasie degli scrittori ( non voglio offendere nessuno...anzi spesso sono anche troppo bravi ) mi sono impuntato sul "cosa ne comporterebbe" se la luce non fosse la costante da applicare alla formula della relatività.
Conosciamo tutti la formula e non mi dilungo, però se io modifico la velocità della luce, l'energia che ne risulta a parità di massa cambia...dato che se non sbaglio tale formula è alla base delle nostre conoscenze di oggi, allora tutto cambierebbe...
purtroppo dopo il diploma in fisica non ho potuto continuare l'università e con il lavoro ora mi è difficile riprendere e informarmi...dal 2006 a oggi ho trovato di tutto e di più e sono molto arrugginito...mi scuso se l'argomento è stato trattato in altri discorsi ma non li ho proprio trovati.
Un saluto
sono nuovo del forum (anzi...è il primo forum a cui mi iscrivo in vita mia XD ) ho letto alcune argomentazioni e penso di trovare ottime delucidazioni in merito a un quesito che da un pò di tempo ( dal 2006!!! ) mi occupa la mente e che per motivi di vario genere non riesco mai a risolvere.
Sicuramente fuorviato dalla TV e dalle fantasie degli scrittori ( non voglio offendere nessuno...anzi spesso sono anche troppo bravi ) mi sono impuntato sul "cosa ne comporterebbe" se la luce non fosse la costante da applicare alla formula della relatività.
Conosciamo tutti la formula e non mi dilungo, però se io modifico la velocità della luce, l'energia che ne risulta a parità di massa cambia...dato che se non sbaglio tale formula è alla base delle nostre conoscenze di oggi, allora tutto cambierebbe...
purtroppo dopo il diploma in fisica non ho potuto continuare l'università e con il lavoro ora mi è difficile riprendere e informarmi...dal 2006 a oggi ho trovato di tutto e di più e sono molto arrugginito...mi scuso se l'argomento è stato trattato in altri discorsi ma non li ho proprio trovati.
Un saluto
Risposte
Ho letto il tuo messaggio cercando di leggerlo anche tra le righe, ma francamente non sono riuscito a capire quale sia il tuo dubbio. Intendi forse dire : "Se la luce avesse una velocità diversa dal valore che conosciamo " ??
Be', se questo fosse il tuo dubbio, potrei dirti subito, pur essendo io un dilettante e non un esperto di Relatività, che non succederebbe proprio niente di diverso. I fisici che si occupano di Relatività sono soliti porre, nelle loro equazioni : $c=1$, e continuerebbero a farlo tranquillamente. E la fisica relativistica continuerebbe a sussistere senza cambiare una virgola.
Ma forse tu vuoi significare un'altra cosa: che cosa succederebbe se la velocità della luce non fosse "costante" in tutti i riferimenti inerziali ? Questa idea è diversa dalla precedente.
Ma non lo so, che cosa succederebbe. Forse non esisterebbe proprio una teoria della Relatività, a questo punto. Il punto fondamentale della teoria è questo : esiste una velocità "limite" per la propagazione delle interazioni, e quindi dell'informazione. Questa velocità limite, guarda caso, è quella della luce (nel vuoto), e viene fuori dalle equazioni del campo elettromagnetico di Maxwell.
In questi appunti, in cui mi sono felicemente imbattuto sul web mesi fa e che ho segnalato già in questo forum:
http://theory.fi.infn.it/casalbuoni/lav ... tivita.pdf
nel primo capitolo, 18 pagine in tutto, si pongono delle fondamenta sperimentali sul fatto che esiste una velocità limite, e si ricava la corretta formulazione per l'energia relativistica, che non è : $E = mc^2$ ! (E tutto questo, viene trattato prima ancora di parlare dei fatti che solitamente si presentano per primi in altre lezioni : relatività della simultaneità, trasformazioni di Lorentz ecc. ecc.).
Questa è, penso, la "formula" a cui ti riferisci, ma scritta come sopra è inesatta. LA formulazione più generale è la seguente :
$E^2 = (m_0c^2)^2 + (pc)^2$ ------(1)
dove $m_0$ è la massa "di riposo" di una particella, e $p$ è la sua quantità di moto. La formula suddetta include anche il caso di particelle prive di massa, come i fotoni, che hanno comunque energia. Per esse risulta che : $E^2 = (pc)^2$.
Quindi per i fotoni, detto un po' alla buona, l'energia è uguale alla quantità di moto : ponendo $c=1$ , si ricava che :
$E = p$
i fotoni quindi posseggono quantità di moto pur non avendo massa, e la qdm è uguale alla loro energia, che d'altronde si può esprimere con la altrettanto famosa equazione : $E = h*\nu$ , mettendo in gioco la costante di Planck e la frequenza della radiazione.
Tutto questo naturalmente si studia a fondo nella teoria, non me lo sono inventato!
L'altro caso che la (1) prevede è quello di una particella a riposo rispetto all'osservatore, quindi $p=0$ . Rimane dunque l'energia di riposo : $E_0 = m_0*c^2$ , ed è questa la vera scoperta di Einstein.
Se poi il tuo dubbio fosse un altro, che non ho capito, cerca di esporlo più chiaramente.
Be', se questo fosse il tuo dubbio, potrei dirti subito, pur essendo io un dilettante e non un esperto di Relatività, che non succederebbe proprio niente di diverso. I fisici che si occupano di Relatività sono soliti porre, nelle loro equazioni : $c=1$, e continuerebbero a farlo tranquillamente. E la fisica relativistica continuerebbe a sussistere senza cambiare una virgola.
Ma forse tu vuoi significare un'altra cosa: che cosa succederebbe se la velocità della luce non fosse "costante" in tutti i riferimenti inerziali ? Questa idea è diversa dalla precedente.
Ma non lo so, che cosa succederebbe. Forse non esisterebbe proprio una teoria della Relatività, a questo punto. Il punto fondamentale della teoria è questo : esiste una velocità "limite" per la propagazione delle interazioni, e quindi dell'informazione. Questa velocità limite, guarda caso, è quella della luce (nel vuoto), e viene fuori dalle equazioni del campo elettromagnetico di Maxwell.
In questi appunti, in cui mi sono felicemente imbattuto sul web mesi fa e che ho segnalato già in questo forum:
http://theory.fi.infn.it/casalbuoni/lav ... tivita.pdf
nel primo capitolo, 18 pagine in tutto, si pongono delle fondamenta sperimentali sul fatto che esiste una velocità limite, e si ricava la corretta formulazione per l'energia relativistica, che non è : $E = mc^2$ ! (E tutto questo, viene trattato prima ancora di parlare dei fatti che solitamente si presentano per primi in altre lezioni : relatività della simultaneità, trasformazioni di Lorentz ecc. ecc.).
Questa è, penso, la "formula" a cui ti riferisci, ma scritta come sopra è inesatta. LA formulazione più generale è la seguente :
$E^2 = (m_0c^2)^2 + (pc)^2$ ------(1)
dove $m_0$ è la massa "di riposo" di una particella, e $p$ è la sua quantità di moto. La formula suddetta include anche il caso di particelle prive di massa, come i fotoni, che hanno comunque energia. Per esse risulta che : $E^2 = (pc)^2$.
Quindi per i fotoni, detto un po' alla buona, l'energia è uguale alla quantità di moto : ponendo $c=1$ , si ricava che :
$E = p$
i fotoni quindi posseggono quantità di moto pur non avendo massa, e la qdm è uguale alla loro energia, che d'altronde si può esprimere con la altrettanto famosa equazione : $E = h*\nu$ , mettendo in gioco la costante di Planck e la frequenza della radiazione.
Tutto questo naturalmente si studia a fondo nella teoria, non me lo sono inventato!
L'altro caso che la (1) prevede è quello di una particella a riposo rispetto all'osservatore, quindi $p=0$ . Rimane dunque l'energia di riposo : $E_0 = m_0*c^2$ , ed è questa la vera scoperta di Einstein.
Se poi il tuo dubbio fosse un altro, che non ho capito, cerca di esporlo più chiaramente.
Ti ringrazio perchè sei stato chiaro nella semplicità di linguaggio...in effetti mi scuso per la domanda mal posta...già la tua risposta mi ha aiutato molto e mi ha risposto in buona parte...ma quello che dici te sarebbe cmq esatto anche se la velocità della luce nel vuoto avesse un valore diverso?cioè se cmq in minimi termini la luce si vede come fotone esso avrà un'energia quantificabile e questo permette al fotone di raggiungere la massima velocità...xò se la velocità può variare (vedi quello che è successo poco tempo fa che hanno "rallentato la luce" ) allora ne cambi l'energia e il c = 1 che hai detto prima dovrebbe variare...purtroppo questo è un argomento che ho sempre fatto fatica a comprendere...ora però la mia preoccupazione maggiore è di esser riuscito a scrivere almeno decentemente
"Wolfestein":
Ti ringrazio perchè sei stato chiaro nella semplicità di linguaggio...in effetti mi scuso per la domanda mal posta...già la tua risposta mi ha aiutato molto e mi ha risposto in buona parte...ma quello che dici te sarebbe cmq esatto anche se la velocità della luce nel vuoto avesse un valore diverso?
Si, ritengo di si, l'ho gia detto. Il valore numerico di $c$ dipende dalle unità di misura, ma se lo poni uguale a 1, by-passi completamente il problema dell'unità di misura. E lo by-passi, a mio modo di vedere, anche se rispetto a quel valore 1 fosse, tanto per dire, $c=0.8$ . L'importante è che "esiste una velocità limite", come già detto, uguale in tutti i riferimenti inerziali nel vuoto.
cioè se cmq in minimi termini la luce si vede come fotone esso avrà un'energia quantificabile e questo permette al fotone di raggiungere la massima velocità...xò se la velocità può variare (vedi quello che è successo poco tempo fa che hanno "rallentato la luce" ) allora ne cambi l'energia e il c = 1 che hai detto prima dovrebbe variare...purtroppo questo è un argomento che ho sempre fatto fatica a comprendere...ora però la mia preoccupazione maggiore è di esser riuscito a scrivere almeno decentemente
Qui ho capito meno…ho letto di quell'esperimento, ma ne so molto poco. Indubbiamente hanno dovuto variare, in qualche modo, la frequenza della radiazione e.m. $\nu$….
Ma poco tempo fa ho letto sul blog di Le Scienze che le equazioni di Maxwell possono dar luogo a "nodi di luce" :
http://www.lescienze.it/news/2013/10/21 ... l-1854215/
Meraviglie della Fisica ! C'è ancora tanto da scoprire, secondo me!
Magari se yoshiharu , Arrigo, e altri, volessero aggiungere qualcosa….
Ciao...guarda mi sto leggendo il primo link che mi hai postato e mi stanno tornando in mente molte cose che mi aiutano a risolvere i miei dubbi...l'articolo sui nodi lo devo rileggere con calma xkè sto facendo un pò fatica...non conoscevo questa novità e non mi è stata chiara...cmq a conti fatti credo di aver capito dv il mio quesito mi faceva sbagliare ragionamento...nn mi tornano i conti in tutto ma non pongo altri quesiti perchè altrimenti sarebbe un continuo e finirei x andare pure fuori argomento...grazie ancora!!!
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