Relatività vs. Meccanica quantistica
E' opinione comune che le due rivoluzioni scientifiche più importanti del 20esimo secolo siano state l'introduzione delle teorie della relatività generale e della meccanica quantistica.
Vorrei sapere secondo voi qual'è tra le due quella che ha portato le maggiori rivoluzioni nei seguenti settori:
- fisica e scienze in generale
- tecnologia
- filosofia e visione della realtà che ci circonda
- vita quotidiana
Io ho una mia opinione in merito ma la tengo per dopo...
Sfogatevi gente, sfogatevi!
Vorrei sapere secondo voi qual'è tra le due quella che ha portato le maggiori rivoluzioni nei seguenti settori:
- fisica e scienze in generale
- tecnologia
- filosofia e visione della realtà che ci circonda
- vita quotidiana
Io ho una mia opinione in merito ma la tengo per dopo...
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Risposte
A parte il caso del GPS non mi risultano implicazioni della relatività nelle telecomunicazioni via satellite.
Dà qualche problema invece il tempo impiegato dal segnale per percorrere la tratta : Terra -Satellite-Terra e Ritorno per un totale di circa 144000 km e quindi un tempo di circa 0.5 s.
Basta pensare a questo schema :
utente A che parla al telefono con un utente B e il collegamento è via satellite.
Il segnale trasmesso da A arriva al satellite che lo ritrasmette a B ; è inevitabile che nel telefono di B si crei un certo disadattamento che ha come effetto di far riflettere una parte del segnale ricevuto di nuovo verso A che ha generato il segnale stesso.
Quindi una parte del segnale torna indietro verso chi l'ha generato e A sentirà l'eco di quello che sta dicendo con un ritardo di circa 0.5 s. Questo è inaccettabile e deve essere eliminato .
Una volta si usavano i soppressori d'eco che brutalmente bloccavano la ricezione in A quando A stava trasmettendo, cioè parlando.
Da tempo si usano metodi più sofisticati : si usa un cancellatore d'eco, apparecchio digitale che " annulla " l'eco generando e sommando un eco uguale e contrario a quello ricevuto.
Da notare che l'eco si genera sempre nelle comunicazioni telefoniche ma nel caso di collegamenti via terra e non via satellite , lo spazio percorso dal segnale e quindi il ritardo dell'eco sono piccolissimi e non disturbano la comunicazione telefonica : un eco quasi immediato non disturba in quanto non viene neppure notato.
Dà qualche problema invece il tempo impiegato dal segnale per percorrere la tratta : Terra -Satellite-Terra e Ritorno per un totale di circa 144000 km e quindi un tempo di circa 0.5 s.
Basta pensare a questo schema :
utente A che parla al telefono con un utente B e il collegamento è via satellite.
Il segnale trasmesso da A arriva al satellite che lo ritrasmette a B ; è inevitabile che nel telefono di B si crei un certo disadattamento che ha come effetto di far riflettere una parte del segnale ricevuto di nuovo verso A che ha generato il segnale stesso.
Quindi una parte del segnale torna indietro verso chi l'ha generato e A sentirà l'eco di quello che sta dicendo con un ritardo di circa 0.5 s. Questo è inaccettabile e deve essere eliminato .
Una volta si usavano i soppressori d'eco che brutalmente bloccavano la ricezione in A quando A stava trasmettendo, cioè parlando.
Da tempo si usano metodi più sofisticati : si usa un cancellatore d'eco, apparecchio digitale che " annulla " l'eco generando e sommando un eco uguale e contrario a quello ricevuto.
Da notare che l'eco si genera sempre nelle comunicazioni telefoniche ma nel caso di collegamenti via terra e non via satellite , lo spazio percorso dal segnale e quindi il ritardo dell'eco sono piccolissimi e non disturbano la comunicazione telefonica : un eco quasi immediato non disturba in quanto non viene neppure notato.
Io ho letto che se un satellite non tenesse conto degli effetti relativistici il sistema GPS totalizzerebbe un errore di $11$ metri al giorno.
Non sono un esperto. Semplicemente avevo letto che nelle comunicazioni satellitari si tiene conto dell'effetto della relatività...
Inoltre 36000 km non sono così pochi. Corrispondono ad 1/10 di secondo viaggiando alla velocità della luce...
Inoltre 36000 km non sono così pochi. Corrispondono ad 1/10 di secondo viaggiando alla velocità della luce...
Ok, io mi riferivo infatti al sistema GPS....però immagino che un segnale GPS preciso serva anche alle stazioni di terra dei sistemi di telecomunicazione satellitare....
"GIOVANNI IL CHIMICO":
La massa della terra determina una variazione, almeno localmente, della curvatura dello spazio tempo, e questa cosa influenza la metrica dello spazio tempo e da luogo a differenze nel tempo misurato da un satellite in quota e sulla terra. Inoltre poichè i satelliti si muovono rispetto alla terra c'è la dilatazione del tempo di Lorentz.
Sì, ma sono cose irrilevanti dal punto di vista delle telecomunicazioni tranne che per il satellite GPS ; non dimenticare poi che la distanza percorsa dal segnale è relativamente modesta , circa 36000 km .
La massa della terra determina una variazione, almeno localmente, della curvatura dello spazio tempo, e questa cosa influenza la metrica dello spazio tempo e da luogo a differenze nel tempo misurato da un satellite in quota e sulla terra. Inoltre poichè i satelliti si muovono rispetto alla terra c'è la dilatazione del tempo di Lorentz.
"Marco83":
Allora, veniamo alla mia opinione.
Qualcuno potrebbe dire che le comunicazioni satellitari sono rese possibili grazie alle correzioni relativistice, tuttavia credo che la differenza di fondo stia nel fatto che nel caso dell'elettronica, la meccanica quantistica è il nucleo portante, mentre nel caso delle comunicazioni satellitari la relatività gioca un ruolo di "aggiustamento".
Cosa c'entra la relatività con le comunicazioni via satellite ?
Wedge, effettivamente hai ragione... mi sono un po assentato!
Allora, veniamo alla mia opinione.
E' evidente che ad oggi la meccanica quantistica ha avuto un impatto notevolissimo in campo tecnologico e di conseguenza sulla vita quotidiana. La maggior parte degli apparecchi elettronici che utilizziamo ha componenti basati su principi quantistici.
Qualcuno potrebbe dire che le comunicazioni satellitari sono rese possibili grazie alle correzioni relativistice, tuttavia credo che la differenza di fondo stia nel fatto che nel caso dell'elettronica, la meccanica quantistica è il nucleo portante, mentre nel caso delle comunicazioni satellitari la relatività gioca un ruolo di "aggiustamento".
Passando a fisica e scienze direi che anche in questo caso la meccanica quantistica ha introdotto rivoluzioni di portata ben maggiore.
1) si è passati da una visione della natura continua ad una discreta
2) si è incluso l'osservatore nel sistema e si sono individuati i suoi limiti
3) meccanica quantistica e matematica moderna sono strettamente connesse e le "richieste" della meccanica quantistica hanno suscitato notevoli sviluppi della matematica
Il punto 2 si collega con l'ambito filosofico. La necessità di includere l'osservatore nel sistema ci impedisce di determinare con certezza le proprietà del sistema stesso. Il fatto che l'osservatore abbia una percezione molto precisa su una variabile del sistema, preclude la possibilità di conoscere con precisione le altre. In questo modo "l'informazione" interagisce con il sistema stesso.
A questo punto potreste pensare che io ritenga la meccanica quantistica assolutamente superiore alla relatività generale. io direi di no. A mio avviso i risvolti più sensazionali della relatività devono ancora venire. Credo tutavia che, se mai verranno, la cosa richiederà tempo in quanto le ricadute pratiche sono meno immediate.
Infine, lasciatemi lo spazio per uno sfogo: quando sento (e l'ho sentito più volte anche da insegnanti delle superiori) "come ci insegna Einstein, nulla è certo, tutto è relativo" mi si accappona la pelle. A mio avviso potremmo parafrasare le visioni di Einstein con "prima di dirmi cos'hai visto, dimmi da dove hai guardato"!
Allora, veniamo alla mia opinione.
E' evidente che ad oggi la meccanica quantistica ha avuto un impatto notevolissimo in campo tecnologico e di conseguenza sulla vita quotidiana. La maggior parte degli apparecchi elettronici che utilizziamo ha componenti basati su principi quantistici.
Qualcuno potrebbe dire che le comunicazioni satellitari sono rese possibili grazie alle correzioni relativistice, tuttavia credo che la differenza di fondo stia nel fatto che nel caso dell'elettronica, la meccanica quantistica è il nucleo portante, mentre nel caso delle comunicazioni satellitari la relatività gioca un ruolo di "aggiustamento".
Passando a fisica e scienze direi che anche in questo caso la meccanica quantistica ha introdotto rivoluzioni di portata ben maggiore.
1) si è passati da una visione della natura continua ad una discreta
2) si è incluso l'osservatore nel sistema e si sono individuati i suoi limiti
3) meccanica quantistica e matematica moderna sono strettamente connesse e le "richieste" della meccanica quantistica hanno suscitato notevoli sviluppi della matematica
Il punto 2 si collega con l'ambito filosofico. La necessità di includere l'osservatore nel sistema ci impedisce di determinare con certezza le proprietà del sistema stesso. Il fatto che l'osservatore abbia una percezione molto precisa su una variabile del sistema, preclude la possibilità di conoscere con precisione le altre. In questo modo "l'informazione" interagisce con il sistema stesso.
A questo punto potreste pensare che io ritenga la meccanica quantistica assolutamente superiore alla relatività generale. io direi di no. A mio avviso i risvolti più sensazionali della relatività devono ancora venire. Credo tutavia che, se mai verranno, la cosa richiederà tempo in quanto le ricadute pratiche sono meno immediate.
Infine, lasciatemi lo spazio per uno sfogo: quando sento (e l'ho sentito più volte anche da insegnanti delle superiori) "come ci insegna Einstein, nulla è certo, tutto è relativo" mi si accappona la pelle. A mio avviso potremmo parafrasare le visioni di Einstein con "prima di dirmi cos'hai visto, dimmi da dove hai guardato"!
ehi Marco, la tua opinione?
l'uomo della strada "conosce" la relatività (non distinguendo tra RR e RG) e non la MQ perchè Einstein incarnava l'immagine dello "scienziato pazzo" (capelli bianchi scompigliati eccetera) ed è entrato facilmente nella mitologia del Novecento (anche per questioni extrascientifiche), mentre ad elaborare la MQ è stato un gruppo di fisici abbastanza grande ed eterogeneo, è stato inoltre un parto più lungo e sofferto.
detto questo... a causa degli ordini di grandezza (ma non solo) a cui le due teorie operano esse sono proprio due esempi di "small science" e "big science", nel senso che la fisica dei quant viene utilizzata e ha avuto ricadute nei campi della biofisica, della chimica, della fisica dei materiali, mentre la RG interessa grandi esperimenti per captare onde gravitazionali, scovare nell'Universo croci di Einstein, misurare la densità del cosmo.
all'apparenza dunque la seconda resta un po' di più tra addetti ai lavori (fisici teorici, cosmologi, astrofisici su tutti), mentre la MQ è nella vita di tutti i giorni (anche se la gente non lo sa). con questo non intendo dire che RR/RG non hanno applicazioni pratiche, anzi è meglio sfatare questo mito perchè tutti gli orologi sui satelliti tengono conto dei problemi dati dalle velocità e del campo gravitazionale terrestre, che pure ruota e complica le cose (all'istituto Galileo Ferraris di Torino si lavora molto in questo campo) e pure i particellari ne sanno qualcosa quando accelerano particelle vicino a c...
detto questo... a causa degli ordini di grandezza (ma non solo) a cui le due teorie operano esse sono proprio due esempi di "small science" e "big science", nel senso che la fisica dei quant viene utilizzata e ha avuto ricadute nei campi della biofisica, della chimica, della fisica dei materiali, mentre la RG interessa grandi esperimenti per captare onde gravitazionali, scovare nell'Universo croci di Einstein, misurare la densità del cosmo.
all'apparenza dunque la seconda resta un po' di più tra addetti ai lavori (fisici teorici, cosmologi, astrofisici su tutti), mentre la MQ è nella vita di tutti i giorni (anche se la gente non lo sa). con questo non intendo dire che RR/RG non hanno applicazioni pratiche, anzi è meglio sfatare questo mito perchè tutti gli orologi sui satelliti tengono conto dei problemi dati dalle velocità e del campo gravitazionale terrestre, che pure ruota e complica le cose (all'istituto Galileo Ferraris di Torino si lavora molto in questo campo) e pure i particellari ne sanno qualcosa quando accelerano particelle vicino a c...
Non sapete quante ne ho viste sciocchezze quest'anno scritte sui libri di letteratura su queste due teorie. C'è chi sostiene che Einstein aveva una visione soggettiva della realtà, chi sostiene che la meccanica quantistica mette in crisi la capacità dell'uomo di conoscere il mondo etc.
Ad ogni modo credo che entrambe le due teorie abbiano avuto un impatto filosofico perlopiù catastrofico a causa dell'interpretazione errata dei non addetti ai lavori (filosofi, divulgatori etc...)
Per quanto riguarda l'impatto tecnologico è assurdo vedere come oggi quelle stesse persone che sostengono che la fisica quantistica abbia messo in crisi le capacità dell'uomo di dominare la natura utilizzino i computer, guardino i film in dvd, acquistino telefonini di ultima generazione...
Infine credo che l'influenza sulla scienza in generale e sul metodo scientifico in particolare sia stata notevole perchè l'avvento della RG così come della MQ ha rivoluzionato il concetto di sperimentazione scientifica: siamo lontani dai tempi delle esperienze di Faraday o di Galileo; oggi gli esperimenti sono possibili solo grazie alla cooperazione di un gran numero di addetti ai lavori e solo con l'ausilio di apparati sempre più sofisticati e di notevoli dimensioni (si pensi al Cern di Ginevra e agli altri istituti di ricerca internazionali).
Anche l'apparato matematico della fisica ha subito notevoli modifiche con l'avvento della MQ e soprattutto della RG.
Ad ogni modo credo che entrambe le due teorie abbiano avuto un impatto filosofico perlopiù catastrofico a causa dell'interpretazione errata dei non addetti ai lavori (filosofi, divulgatori etc...)
Per quanto riguarda l'impatto tecnologico è assurdo vedere come oggi quelle stesse persone che sostengono che la fisica quantistica abbia messo in crisi le capacità dell'uomo di dominare la natura utilizzino i computer, guardino i film in dvd, acquistino telefonini di ultima generazione...
Infine credo che l'influenza sulla scienza in generale e sul metodo scientifico in particolare sia stata notevole perchè l'avvento della RG così come della MQ ha rivoluzionato il concetto di sperimentazione scientifica: siamo lontani dai tempi delle esperienze di Faraday o di Galileo; oggi gli esperimenti sono possibili solo grazie alla cooperazione di un gran numero di addetti ai lavori e solo con l'ausilio di apparati sempre più sofisticati e di notevoli dimensioni (si pensi al Cern di Ginevra e agli altri istituti di ricerca internazionali).
Anche l'apparato matematico della fisica ha subito notevoli modifiche con l'avvento della MQ e soprattutto della RG.
Sicuramente sulla tecnologia e sulla visione della realtà e per le sue applicazioni nei componenti elettronici la MQ è stata nettamente più influente, ma è anche quella più spesso fraintesa.
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