La Fisica moderna
Ultimo aggiornamento Domenica 29 Agosto 2010 17:30 Scritto da Raffaele Bonadies Domenica 29 Agosto 2010 00:00
La fisica moderna, nasce grazie alle fatiche di Galileo Galilei, considerato appunto “il padre della fisica moderna.” Una delle conseguenze della Rivoluzione Scientifica, fu proprio la diversificazione delle varie materie scientifiche. Mentre prima esisteva solamente la figura del filosofo che si interessava dell’osservazione di tutto ciò che avveniva in natura e traeva delle conseguenze teoriche non supportate dalla sperimentazione, con Galileo Galilei nasce un nuovo modo di fare scienza e descrivere i fenomeni naturali.
Galileo Galilei, riteneva che per spiegare l’andamento di un fenomeno naturale, non bastava limitarsi alla sola osservazione per poi trarre delle conclusioni teoriche, ma bisognava osservare i fenomeni naturali, interrogare la natura e analizzare le risposte che questa dava allo scienziato sperimentatore.
Per fare ciò bisognava servirsi di un metodo di indagine che si chiama ancora oggi “Metodo Scientifico” del quale egli stesso ne gettò le basi. Questo metodo di indagine è ancora oggi usato in tutti i laboratori del mondo.
Man mano che si andava avanti con la sperimentazione e l’osservazione dei fenomeni naturali, si scoprivano leggi fisiche che riuscivano a spiegare con la massima precisione il perché e il come delle cose che avvengono in natura, facendo uso del linguaggio matematico.
Iniziavano a formarsi così, vari campi di indagine nel mondo delle Scienze Naturali, il moltiplicarsi di tali campi ha portato alla nascita di vari settori di studio come di seguito elencato:
Fisica atomica, Fisica molecolare e Fisica ottica
Fisica della materia condensata e Fisica dello stato solido
Fisica subnucleare e Fisica delle particelle
Fisica statistica e Fisica dei sistemi complessi
I campi fondamentali della Fisica sono invece i seguenti:
- Statica
- Cinematica
- Dinamica
- Meccanica del continuo (Meccanica dei solidi e Meccanica dei fluidi)
- Gravità
Termodinamica e Meccanica statistica
La Fisica moderna, video da YouTube:
Il metodo Scientifico
Ultimo aggiornamento Domenica 29 Agosto 2010 17:18 Scritto da Raffaele Bonadies Domenica 29 Agosto 2010 00:00
Molti pensano che la scienza definisce la "verità". La scienza non definisce verità, ma definisce una corrente di pensiero. Si tratta di un processo in cui gli esperimenti sono utilizzati per rispondere alle domande. Questo processo è chiamato il metodo scientifico e comporta varie fasi:
- Osservazione: Il primo passo del metodo scientifico ha luogo quando si ossertva un fenomeno naturale. Questa osservazione potrebbe condurre a una domanda riguardo l'evento o riguardo una certa caratteristica della natura. Ad esempio, si potrebbe far cadere un libro e osservare che cade a terra vicino ai piedi. Questa osservazione potrebbe portare a porre una domanda, "Perché il libro cade?"
- Ipotesi: nel tentativo di rispondere alla domanda, uno scienziato formula un’ ipotesi. Nel nostro esempio ci sono molte possibili ipotesi, ma una ipotesi potrebbe essere che una forza invisibile (gravità) tira il libro verso la terra.
- Sperimentazione: Di tutte le fasi del metodo scientifico, quello che veramente separa la scienza dalle altre discipline è il processo di sperimentazione. Al fine di provare, o confutare una ipotesi, uno scienziato progetta un esperimento per testare l'ipotesi. Nel corso dei secoli, molti esperimenti sono stati progettati per studiare la natura della gravità.
Vediamone uno:
Alla fine del XVI secolo, si credeva che in generale gli oggetti più pesanti cadessero più velocemente rispetto agli oggetti leggeri. Galileo Galilei dimostrò che non era così. Egli ipotizzò che due oggetti diversi cadono con la stessa velocità, indipendentemente dalla loro massa. La leggenda narra che nel 1590, Galileo fece un esperimento: salì sulla cima della Torre Pendente di Pisa e lasciò cadere contemporaneamente due oggetti diversi, per testare la sua teoria. Magicamente, siamo in grado di ripetere l'esperimento di Galileo Galilei, è sufficiente fare clic sul link qui sotto. Che cosa succede quando si lasciano cadere due oggetti dalla cima della torre?
Leaning Tower of Pisa Experiment (Flash Richiesto)
I due diversi oggetti cadono allo stesso ritmo (finché non si tiene conto della resistenza del vento). Galileo, con questo esperimento dimostrò che la sua ipotesi era corretta; l'accelerazione di un oggetto in caduta è indipendente dalla massa dell’oggetto. Alcuni decenni più tardi, Sir Isaac Newton dimostrò che l’accelerazione, dipende sia dalla forza agente su un corpo che dalla sua massa.
Il Metodo Scientifico secodo il Dottor Richard Feynman:
Estinzione dei Dinosauri: Una Teoria Scientifica.
Ultimo aggiornamento Sabato 28 Agosto 2010 19:59 Scritto da Raffaele Bonadies Sabato 28 Agosto 2010 00:00
Il Professore Luis Alvarez, un dottore in Fisica, della Berkeley University of California, propose nel 1980 la teoria che un asteroide di 10 km di diametro che viaggiava ad una velocità superiore ai 100.000 km/h avrebbe provocato la scomparsa dei dinosauri, collidendo con il nostro pianeta 65 milioni di anni fa.
Che tipo di danno ambientale, può produrre l’impatto di un simile asteroide sul nostro pianeta? Questo impatto, secondo simulazioni computerizzate, aprì una voragine nell’atmosfera, e rialzò grandi quantità di rocce e polvere, producendo una nube densa, che coprì l’intero pianeta in circa un’ora. Il pianeta piombò nell’oscurità, e iniziò a raffreddarsi, fino a temperature di -30 °C. Nel punto di impatto formò un cratere di circa 200 km largo e 20 km profondo. Sebbene ci siano state nei millenni considerevoli erosioni, i resti di questo impatto sono stati osservati dallo spazio, e più tardi in situ, nell’area dello Yucatan nel sud-est del Messico.
Oltre alla densa nube, vi fu un grande terremoto di magnitudo 13° grado della scala Richter. Le onde sismiche si propagarono in tutto il mondo nel giro di 10 ore, causando giganteschi Tsunami, onde alte più di 100 metri in movimento a una velocità di 800 km/h, che devastarono l’ecosistema nelle aree circostanti.
In seguito ci fu una pioggia di rocce incandescenti, che accesero focolai nelle foreste di tutto il mondo, questi incendi danneggiarono seriamente la catena alimentare. Molte sorgenti di cibo andarono distrutte.
Quando il pianeta si ebbe raffreddato, iniziò una breve era glaciale, di circa un anno, il vapore acqueo nell’atmosfera condensò, e produsse grandi e costanti quantità di neve e pioggia ininterrotte per il periodo di un anno.
Quali sono le evidenze fisiche per tale evento? Gli scienziati hanno analizzato il terreno delle ere geologiche ai confini tra il Terziario e il Cretaceo, e hanno trovato un’alta concentrazione dell’elemento Iridio, che è molto comune negli asteroidi. Questa evidenza, supporta le teoria della collisione. In questi confini è stata trovata anche una grande quantità di sfere di vetro, che sarebbero silicati che con le alte temperature si trasformarono in vetro. Questa è un’ulteriore prova a favore della teoria dell’impatto. Ma cosa mostrano le osservazioni astronomiche? C’è qualche evidenza sperimentale per una tale teoria?
La risposta è affermativa, una nube di comete e asteroidi è osservata in quella parte di cielo denominata Nube di Oort, dal nome dell’astronomo che la scoprì. Questa nube è mantenuta in una larga orbita dall’attrazione di gravità del sole. Si calcola che ogni 26 milioni di anni, questa nube di asteroidi e comete attraversa il sistema solare a noi noto, causando impatti devastanti come quello fino ad ora descritto.
Tutti questi fattori: l’alta concentrazione di Iridio, le particelle di vetro globulare ai confini tra Terziario e Cretaceo, la nube di Oort, e la coincidenza di eventi con la sparizione improvvisa dei dinosauri, formano le basi scientifiche per la Teoria della collisione.
Potrebbe un impatto del genere avvenire oggi?
Esistono attualmente più di 1000 asteroidi simili a quello che produsse l’estinzione dei dinosauri, che attraversano l’orbita terrestre. Per esempio nel 1992, ci fu un asteroide che attraversò lo stesso punto in cui la terra era passata sei ore prima. L’impatto è possibile ma improbabile.
Tuttavia, pensando che un evento del genere avviene ogni 26 milioni di anni, possiamo stare tranquilli, con l’andare tempo avremo sicuramente le tecnologie adatte a evitare lo scontro, per esempio si potrebbe bombardare l’asteroide facendolo deviare sufficientemente in tempo dalla traiettoria terrestre.
Il Big Bang e l'espansione dell'Universo
Ultimo aggiornamento Sabato 28 Agosto 2010 17:21 Scritto da Raffaele Bonadies Sabato 28 Agosto 2010 00:00
Con il termine espansione si indica la fuga apparente delle galassie lontane, determinata grazie all’effetto Doppler alla fine degli anni venti. Era il 1929 quando l’astronomo E. Hubble (1889 – 1953) capì che la velocità di allontanamento o di recessione, come si dice con termini più appropriati, delle galassie aumentava con il crescere della distanza. L’equazione che descrive questo comportamento fisico delle galassie è la seguente:
z = H0 D
dove z è il redshift misurato della galassia, D è la sua distanza e H0 è la costante di Hubble, il cui valore, oggi comunemente accettato, è di circa 70 km/s per Megaparsec, questa scoperta diede origine alla teoria cosmologica del Big Bang. L’ipotesi che tutta la materia dell’Universo fosse inizialmente concentrata in una sfera e che, come conseguenza della esplosione di questa, iniziò ad espandersi. Questa espansione, continuerebbe attualmente, ed è quello che gli astronomi misurano come spostamento verso il rosso dello spettro delle lontane fonti galattiche.
Come si produsse il Big Bang
Il Big Bang, letteralmente è una grande esplosione, non fu una esplosione come quella che ci sono familiari, che partendo dal centro si propagano verso la periferia, ma una esplosione che si produsse simultaneamente in tutto lo spazio e dopo la quale, le particelle di materia presenti, iniziarono ad allontanarsi l’una dall’altra.
I Fisici Teorici sono riusciti a ricostruire la cronologia dei fatti a partire da 1/100 di secondo dopo il Big Bang. La materia lanciata in tutte le direzioni a seguito dell’esplosione primordiale, è costituita esclusivamente da particelle elementari: Elettroni, Positroni, Neutrini, Fotoni e altre poche particelle elementari più pesanti delle precedenti, come Protoni e Neutroni.
Origine del Big Bang
Se i componenti dell’Universo si stanno separando, significa che in passato erano più vicini, e quindi, andando sufficientemente a ritroso nel tempo, si arriva alla conclusione che tutto si generò da un unico punto “matematico” che dai Fisici è chiamato Singolarità Iniziale, in una bolla di fuoco conosciuta come Grande Esplosione o Big Bang. La scoperta negli anni ’60 della radiazione cosmica di fondo, interpretata come l’”eco” del Big Bang, fu considerata una conferma di questa idea e una prova del fatto che l’Universo ha avuto un’origine.
La Nucleosintesi
La nucleosintesi è il processo mediante il quale si formano nuovi elementi chimici a partire da reazioni atomiche. La nucleosintesi nasce all’interno delle stelle e durante l’esplosione di Supernove. Lentamente idrogeno e elio si trasformano in atomi più pesanti. La maggioranza dei Fisici e Astronomi moderni è convinta del fatto che la teoria del Big Bang sia essenzialmente corretta. Le prove più forti, oltre all’espansione dell’Universo stesso, sono la radiazione di fondo e l’abbondanza di elio primordiale. Queste due scoperte, relativamente recenti, inclinarono definitivamente la bilancia verso il Big Bang.
La Teoria dello Stato Stazionario
Quelli che non vogliono accettare la teoria secondo la quale l’Universo avrebbe avuto un principio, possono avvalersi di una teoria soddisfacente nella “Teoria dello Stato Stazionario.” Secondo questa, l’Universo non solo è uniforme nello spazio, ma anche nel tempo; così come, in grande scala, qualsiasi regione dell’Universo somiglia a un’altra, quindi, in linea di massima, la struttura dell’Universo è rimasta inalterata negli anni a partire dalla sua nascita, dato che questo, esiste da un tempo infinito. Ma come conciliare, l’espansione dell’Universo, che è accertata, con la sua eterna isotropia? Se si espande, la sua densità deve diminuire col passare del tempo. L’ipotesi fondamentale dei sostenitori della Teoria dello Stato Stazionario, è che nuova materia, nasce continuamente dal nulla. Quindi, la densità dell’espansione, si mantiene costante col passare del tempo.
Se non si accetta l’ipotesi dell’universo in espansione, ma si vuole credere al fatto che le galassie si trovano fisse, alla stessa distanza, come si può spiegare lo spostamento verso il rosso della luce emessa dalle galassie? Si potrebbe ipotizzare che i fotoni perdano energia nell’attraversare lo spazio tra il punto di emissione e il punto in cui vengono rilevati. Cioè, “si stancherebbero” rallentando durante il loro viaggio nel cosmo.
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