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Titolo: Luce visibile e teorie fisiche
Autore: Christian Michelini
Tipo: Articolo
Pubblicato il: 2011-06-05
:

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Invito all'approfondimento dell'astrofisica e dell'astronomia.

Queste considerazioni provengono da un'appassionata lettura di saggi sugli argomenti trattati in questo articolo, ma non possedendo io le cognizioni accademiche per una trattazione competente, vi chiedo di segnalarmi refusi, imprecisioni ed errori presenti in questo articolo. È solo un tentativo di avvicinare le persone a discipline affascinanti ma spesso considerate troppo difficili da comprendere, e peraltro noiose.


Il celebre saggio di Johann Wolfgang von Goethe sulla teoria dei colori, che piombò nell'oblio culturale per quasi due secoli, ottene una riabilitazione qualitativa solo recentemente: ne viene fatto riferimento in due volumi da me recensiti: "La mente e le menti" del filosofo Daniel Clement Dennett e "La mente nuova dell'imperatore" del fisico e matematico Roger Penrose.
Per quanto riguarda specificatamente la fisica e l'astronomia, molti volumi di queste discipline recensiti sul nostro sito ne parlano, magari indirettamente, in quanto la luce visibile, cioè le circa 10 milioni di sfumature cromatiche che un uomo può percepire, sono solo una piccola parte dello spettro delle onde elettromagnetiche.
La forza elettromagnetica è una delle 4 alla base dell'Universo, la seconda per ordine energetico; responsabile della luce visibile è il fotone, una particella elementare (oppure un'onda, concetti fondamentalmente simili nella meccanica quantistica) priva di massa. La forza elettromagnetica fa sì che due cariche opposte si attraggano, come avviene a livello atomico tra protone (+) ed elettrone (-). L'occhio umano in condizioni particolari può percepire anche singoli fasci di elettroni, in pacchetti di quanti discreti (termini con accezione fisica). Come già specificato, la luce visibile è solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico, che comprende tra le altre onde, in ordine energetico crescente: macroonde, onde radio, infrarossi, luce visibile per l'uomo, ultravioletti, microonde, raggi X e raggi gamma, questi ultimi mortali per la vita della Terra - basata sul carbonio - in quanto generano irreversibili mutazione del codice genetico, arrecando gravi conseguenze come leucemie e tumori. Questi raggi non possono attraversare i vari strati dell'atmosfera terrestre, e questo preserva la vita sul nostro pianeta.
L'Universo delle origini era opaco a causa della immensa densità: non era possibile il passaggio di fotoni.
Lo spettrogramma della luce visibile è importante per identificare gli elementi chimici fondamentali costituenti le stelle.
A notevoli energie - raggiungibili con gli acceleratori di particelle (chiamati protosincrotroni, eventualmente interferometrici, cioè capaci di migliorare enormemente la precisione) - la forza elettromagnetica si unifica con la forza nucleare debole (responsabile del decadimento radioattivo), creando quella che viene chiamata forza elettrodebole. A energie ancora più elevate, solo recentemente raggiunte, la forza elettrodebole si unifica con la forza nucleare forte. Quest'ultima, la prima per ordine energetico, permette l'esistenza del nucleo atomico, formato da protoni (carica positiva +, che genererebbe repulsione fra le particelle), e da essa si ricava energia tramite il processo, controllato attraverso barre di cadmio, di fissione nucleare (alla base dei reattori nucleari delle centrali energetiche).
L'obiettivo ultimo per i fisici è sapere se a energie elevatissime queste tre forze sopramenzionate si uniscano alla forza gravitazionale, creando un'unica forza alla base dell'Universo: questo permetterebbe da una parte di comprendere meglio le origini dell'Universo, in particolare i primi istanti di vita, prima di 10^-36 secondi (se non ricordo male ^_^), e dall'altra lo sviluppo della teoria detta di Superunificazione, o gravità quantistica, che sommerebbe le cognizioni delle due grandi teorie del Novecento: quella della Relatività e quella della Meccanica Quantistica. Così si eliminerebbero i paradossi vicendevoli.
A queste due grandi teorie si è aggiunta sul finire del secolo quella del Caos, comunemente conosciuta anche con il concetto un po' umoristico della "farfalla che batte le ali a New York causando per conseguenza un terremoto a Tokyo". I primi passi di questa teoria avvennero negli anni Sessanta del Novecento, ad opera di famosi meteorologi. Basandosi su quelli che vengono definiti attrattori strati, e supportati dalle teorie di Mandelbrot, ricordato dalla maggioranza delle persone per l'elaborazione del concetto matematico (e grafico) dei frattali. I frattali sono alla base di interessanti algoritmi che in futuro potrebbero permettere la compressione di dati digitali audio-video, a grande qualità e minimo spazio occupato su dispositivi di memorizzazione (ma che attualmente richiedono molta potenza di elaborazione).

Spero di non aver commesso troppi errori ;-)


Bibliografia

Asimov, Isaac, "Il collasso dell'universo", Saggio di astronomia e astrofisica (datato ma scorrevole);
Castellani, Antonio - Crema, Luigi Balis, "L'esplorazione dello spazio", breve introduzione storica ai viaggi spaziali;
Copernico, Niccolò, "De Revolutionibus Orbium Caelestium", Trattato astronomico, il fondamentale passaggio dalla visione medievale del cosmo, geocentrica ed elaborata dall'antico filosofo greco Tolomeo, alla modernità;
Davies, Paul, "Dio e la nuova fisica", Saggio di fisica teorica;
Dennett, Daniel Clement, "La mente e le menti", considerazioni filosofiche e comportamentali;
Gleick, James, "Caos", Saggio sulla teoria caosologica;
Hack, Margherita, "L'universo alle soglie del Duemila", Saggio di astronomia e astrofisica;
Hawking, Stephen, "Dal Big Bang ai buchi neri", Saggio di fisica teorica (testo ormai storico, ma rispetto al quale l'autore stesso ha ammesso alcuni errori di fondo elaborando teorie più innovative e affidabili) | (Leggi il riassunto del primo capitolo);
Hawking, Stephen e Penrose, Roger "La natura dello spazio e del tempo", Lezioni di fisica teorica e cosmologia;
Krauss, Lawrence Maxwell, "La fisica di Star Trek", Saggio speculativo di fisica teorica;
Lindley, David, "La luna di Einstein", Saggio di meccanica quantistica;
Luzzatto, Lia - Pompas, Renata, "Il significato dei colori nelle civiltà antiche", Saggio storico sui colori;
Penrose, Roger, "La mente nuova dell'imperatore", (fisica, matematica, teoria dell'informazione per una valutazione dei risvolti pratici sulla coscienza umana);
Regge, Tullio, "Infinito", Saggio di fisica;
Sagan, Carl, "Contact", Romanzo di fantascienza, per una possibile visione ottimistica del futuro: opera scritta dal celebre planetologo;
Zichichi, Antonino, "L'infinito", Saggio di matematica.

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