siamo sicuri di comprenderla ?

[Albertus]

Saluti

mi riferisco ad un precedente thread ed ad una questione che mi ossessiona ( si fa per dire ) da tempo

Qual'e il vero significato della celeberrima equazione di Einstein ?

Al giorno d'oggi si ritiene che i fotoni non abbiano massa , nel passato non era cosi
Già nel 19° secolo si sapeva che i fotoni avevano quantità di moto

p = L /C

con L energia del fascio di luce

se i fotoni avessero anche massa "m" si potrebbe scrivere

m = L /c^2

Questa non è altro che la famosa equazione di Einstein nella sua versione originale del 1905
Il significato sarebbe banale

un corpo che assorbe o emette radiazione elettromagnetica assorbe o emette anche la massa dei fotoni che lo compongono

Poi però si e stabilito che i fotoni non hanno massa è si è passati all'equazione

E = m*c^2

dove m è la massa a riposo dell'oggetto materiale

Non solo ma lo stato dell'arte della fisica moderna ritiene che sia proprio la "massa" ad essere una proprietà universale e non l'energia

Come deve essere interpretata la famosa equazione ?

[Red Hanuman]

In realtà, quella che hai scritto è l'equazione di massa - energia semplificata per un corpo con quantità di moto pari a zero.

L'equazione completa è :



Dove E è l'energia, p è la quantità di moto, è la massa a riposo o invariante e c, ovviamente, è la velocità della luce.

Se ne deduce che un corpo a riposo ha una energia pari alla sua massa per c al quadrato, ma anche che un corpo senza massa ha una energia pari alla quantità di moto per c.

Se consideriamo che il fotone non ha massa, e lo inseriamo in questa formula, notiamo come corollario che il fotone (e ogni particella senza massa) DEVE muoversi alla velocità della luce, altrimenti la sua energia è nulla, e quindi NON esiste, almeno in senso fisico.

Se supponessimo infatti che la luce potesse viaggiare ad una velocità inferiore a c, potremmo sempre scegliere un sistema di riferimento comovente in cui vedremmo il fotone fermo, e dunque avremmo il paradosso di un oggetto esistente in un sistema e NON esistente in un altro.
L'unica velocità che è percepita in tutti i sistemi di riferimento come identica è c, la velocità della luce, e quindi questa è l'unica velocità possibile per oggetti esistenti e SENZA massa.

Perchè la luce trasporta una quantità di moto? Perchè è CONTEMPORANEAMENTE una particella senza massa e un'onda.

La quantità di moto esprime la proprietà di un oggetto in movimento influenzare un altro oggetto quando ci impatta contro, spostandolo nella sua stessa direzione e verso.

Se pensiamo alle onde del mare, esse possono smuovere un corpo senza praticamente provocare un movimento nella massa d'acqua (di fatto, le molecole d'acqua osservate nella stessa fase dell'onda in due tempi diversi sono più o meno nella stessa posizione).

Un'onda quindi trasmette la quantità di moto mediante il suo movimento ondeggiante e non spostando fisicamente una massa.

Non solo ma lo stato dell'arte della fisica moderna ritiene che sia proprio la "massa" ad essere una proprietà universale e non l'energia

Stante quanto sopra, la tua affermazione è palesemente erronea. Anzi, è vero il contrario: l'unica proprietà universale di un corpo è l'energia. E' l'energia, non la massa, ad influenzare lo spazio - tempo.

E, proprio per questo, la luce subisce gli effetti dei corpi massivi, anche se la massa non ce l'ha...

[Albertus]

Le considerazioni relative al fotone sono molto interessanti

io però mi riferivo o alla "materia"

Da un testo di Frank Wilczek

"la conservazione dell'energia si applica ai sistemi non ai singoli corpi. L'energia totale di un sistema di corpi comprende l'energia cinetica e l'energia potenziale...
soltanto l'energia totale si conserva non l'energia dei singoli corpi..."

"Quark e gluoni individualmente hanno una massa molto piccola ma ciò non impedisce al sistema (il protone) di avere un energia e una massa...questa energia / massa si mantiene costante finchè il protone è isolato "

Questo concetto l'ho letto anche in altri testi

sembrerebbe che i "mattoni fondamentali della materia , nel caso del protone i quark e i gluoni abbiano una massa propria intrinseca e costante, mentre la "massa" del protone è il risultato di un accoppiamento energetico che rimane costante solo per protoni isolati

l'unica eccezione citata da Wilzeck, è l'annichilazione particella / anti particella che comunque non è una diretta conseguenza ne dell'equazione ne della etoria della relatività

[turik]

Ma infatti secondo la teoria, un corpo che emette energia (es. fotone), perde massa, quindi non si è conservata l'energia di quel singolo corpo, ma si è conservata l'energia del sistema e l'equazione generale rimane comunque valida.

La massa è una forma di energia, ed è questo che permette ad un corpo di piegare lo spazio-tempo, solo l'energia.

[Albertus]

Questo è il punto
Ripetiamo come fosse cosa ovvia che la massa è una forma di energia e che questa conclusione si dovrebbe evincere dall'equazione e dalla teoria della relatività
Ma è cosi ?
L'equazione completa dice che per un corpo a riposo .

E = Mo C^2

Allora dopo l'enunciazione delle teoria della relatività la comunità scientifica e gli ingegneri si sarebbero dovuti scatenare a cercare un modo per convertire piccole frazioni di massa in enormi quantità di energia

A nessuno venne in mente di fare una cosa del genere
Nessuno pensò che la materia potesse esser convertita in energia

Nella teoria della relatività il temine massa deve essere strettamente inteso come "Inerzia"
Vale a dire la massa non è la materia è una proprietà della materia
Einstein non affermò mai che la materia potesse essere convertita in energia

Solo con la fisica quantistica e in particolare l'equazione di Dirac e la scoperta dell'anti materia si cominciarono a vedere le cose da un'altra prospettiva sebbene anche in questo caso l'annichilazione della massa in energia è soggetta a forti vincoli

[turik]

cercare un modo per convertire piccole frazioni di massa in enormi quantità di energia

A nessuno venne in mente di fare una cosa del genere
Nessuno pensò che la materia potesse esser convertita in energia

Ma come no? il progetto manatthan non ti dice nulla?

[Red Hanuman]

Non sono per nulla d'accordo.
Le formule di Einstein parlano chiaro: si può tranquillamente pensare di trasformare l'intera materia in energia, per esempio possiamo pensare di annichilire un atomo di idrogeno con uno di anti idrogeno.
E la materia scompare.

Einstein l'ha compreso fin dall'inizio?
Non credo, era come tutti affetto dai bias della sua epoca. Ma sicuramente ha maturato una convinzione del genere in seguito.

La materia si è creata subito dopo il Big Bang, per "coagulazione" dell'energia disponibile.

In che modo esattamente non si è ancora compreso, soprattutto perché non si comprende bene la violazione della parità CP, ma può essere dato per certo che materia e energia sono due facce della stessa medaglia...

[Albertus]

Mat


Einstein ha avuto un esposizione mediatica come nessun altro scienziato
Come nel rinascimento sembra che abbia fatto tutto Leonardo cosi nel 19* secolo sembra che abbia fatto tutto Einstein
Non è stato così
Se le formule di Einstein parlassero cosi chiaro non ti pare che la stampa si sarebbe da subito scatenata in notizie tipo

"Grazie al professore Einstein, nel prossimo futuro i bisogni energetici dell'umanità saranno risolti per sempre"

o catastrofici

"Nel prossimo futuro saranno sviluppate bombe di pochi kg ma capaci di distruggere un intera nazione "

Nessuno ha detto cose del genere
Sono stati versati fiumi di inchiostro sul paradosso dei gemelli o sul cammino dei raggi di luce, di nessuna importanza pratica e si è sorvolato su una scoperta che avrebbe potuto, almeno, potenzialmente cambiare le sorti dell'umanità ?

Il perimetro della teoria della relatività è strettamente quello della cinematica e della dinamica
ha poco a che fare con la struttura della materia e le sue proprietà

la quantità moc^2 è il contributo della massa di riposo all'energia cinetica di un corpo in movimento...rasoio di Occam

Se tu stesso ammetti che lo stesso Einstein e tutti gli altri non hanno compreso sin dall'inizio il significato delle sue equazioni non ti pare essere una stridente contraddizione con l'affermazione che le sue formule parlano chiaro ?

le formule dicono chiaramente che massa ed energia sono le facce delle stessa medaglia
Per passare a
Materia e energia sono le facce della stessa medaglia
ci sono voluti altri 30 anni e la fisica quantistica ( A cui Einstein non credeva )

Penso che adesso sia chiaro che cosa intendevo col titolo

siamo sicuri di comprenderla ?

[Red Hanuman]

Se tu stesso ammetti che lo stesso Einstein e tutti gli altri non hanno compreso sin dall'inizio il significato delle sue equazioni non ti pare essere una stridente contraddizione con l'affermazione che le sue formule parlano chiaro ?

No, assolutamente. Le formule parlano chiaro, ma la mente umana non ne coglie tutti gli aspetti, e soprattutto la psiche umana rifiuta di accettare certi estremi.

Einstein ha fondato la quantomeccanica con Planck e tutti gli altri, ma l'ha sempre rifiutata.

Le sue formule però parlavano chiaro, talmente chiaro che sono parte interante della meccanica quantistica. "Dio non gioca ai dadi", ma Einstein sì, anche se non voleva.

E si può dire lo stesso per tante cose da lui scoperte/ intuite: Buchi neri, onde gravitazionali, espansione dell'universo...

L'universo è tutto lì, ma la mente umana fatica a coglierlo...

[Albertus]

l'annichilazione della materia sarà pure implicita nelle equazioni di Einstein , di cui io ho seri dubbi, resta il fatto però che ne Einstein ne i suoi contemporanei se ne erano resi conto
In quanto all'aspetto psicologico
A un tizio che è riuscito a concepire il tempo come una grandezza relativa non è venuto in mente di concepire la materia come pura energia...sarà

ritorno quindi sul concetto iniziale

Tutti conoscono la famosa equazione E = mc2
La maggior pare pensa anche di averla capita
Probabilmente non è cosi
Il suo significato è molto più profondo ed enigmatico di quanto si possa credere
Ancora oggi si discute sul suo vero significato