You Can’t See Atoms, so Why Can You See Stars?

[Albertus]

forse non ho ben chiaro questi concetti non avendo mai approfondito questa parte della fisica
ti faccio però una domanda
supponiamo che sia possibile eccitare i 50 atomi in modo tale che emettano nello spettro visibile la stessa quantità di luce che emette una stella sotto lo stesso angolo
vuoi dire che la fila di 50 atomi opportunamente confinata non sarebbero ugualmente visibile ?
non vedremmo, in altre parole, una macchietta luminosa simile ad una stella ?

[cesarelia]

Ma certo che quella macchietta luminosa sarebbe visibile: sono fotoni, e l'obbiettivo (o l'occhio) raccoglie qualunque fotone senza discriminazione e lo fa schiantare sul sensore.

Quello che si sta discriminando è tra schiantare genericamente dei fotoni in un punto semicasuale del sensore oppure usarli per generare sul sensore una immagine definita e precisa dell'oggetto che ha generato quei fotoni.

In altre parole, dal punto di vista della semplice ottica geometrica (non quantistica), quella macchietta luminosa non è veramente la "immagine" di quegli atomi, ma solo una emissione luminosa che proviene da essi; il sensore ha fatto solo da rivelatore, ci dice che lì, o più o meno lì, qualcosa c'è, ma non che forma e dimensione ha.

Ora ipotizziamo che questa emissione avesse avuto in origine una sua struttura e dimensione ben definita, cioè che tutti i fotoni emessi dai 50 atomi e sparati in tutte le direzioni, avessero una loro distribuzione nello spazio, e che questa distribuzione rispecchiasse la struttura e la dimensione di quegli atomi; questo è abbastanza plausibile.
Purtroppo però, quando un piccolo gruppetto di quei fotoni entra nell'obbiettivo, subiscono la diffrazione e vengono profondamente alterati; quegli stessi fotoni che erano partiti con un loro ordine dall'oggetto, ora sono stati resi "parzialmente ubriachi" e non possono più giungere precisi sul sensore.
Quindi è impossibile utilizzare la macchietta luminosa per risalire alla forma e alla dimensione di ciò che l'ha generata.

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[Albertus]

i pixel luminosi sul nostro CCD sarebbero
" un immagine definita precisa dell'oggetto (stella) "
mentre la macchietta luminosa proveniente da 50 atomi eccitati solo
"un punto semi casuale sul sensore "
qual'è la differenza ?

se i fotoni emessi dai 50 atomi avessero una loro distribuzione nello spazio...
e se sotto lo stesso angolo fossero ammassate 50 stelle, a pari flusso totale ... ?
avrebbero una loro distribuzione nello spazio ?

non sto dicendo che l'articolo sia tutto sbagliato, voglio dire che qualche volta gli scienziati vogliono stupire con frasi ad effetto e qualche volta fanno esempi sciocchi

50 atomi e una stella hanno in comune soltanto l'angolo che li sottende tutto il resto è diverso
un paragone per lo meno...molto forzato

[Red Hanuman]

Un conto è la rilevabilità, un altro è la risoluzione.

Rilevabile è ciò che è possibile individuare con un'opportuno strumento, e che può essere distinto dal rumore di fondo.
Risolubile è ciò di cui puoi distinguere i particolari.

E' evidente che la la stragrande maggioranza della superficie delle stelle (e gli atomi in opportune condizioni) è rilevabile ma non risolubile.

[Albertus]

immaginiamo un esperimento mentale
un gruppo di 50 atomi emette uno spettro visibile di intensità pari a quello di una stella sotto lo stesso angolo
i 50 atomi sono perfettamente confinati in modo che il rumore di fondo sia paragonabile a quello di un cielo nero
non sarebbe anch'esso rilevabile ma non risolubile ?

la domanda retorica :

You Can’t See Atoms, so Why Can You See Stars ?

non mi sembra particolarmente acuta
l'angolo sotteso può essere uguale ma il rapporto segnale/rumore completamente diverso

inoltre che differenza c'è tra :

rivelare-risolvere e vedere ?

un oggetto "rivelato" è anche "visto" anche se non è "risolto"

[Red Hanuman]

inoltre che differenza c'è tra :

rivelare-risolvere e vedere ?

un oggetto "rivelato" è anche "visto" anche se non è "risolto"

Non direi "visto" ma "percepito". Sappiamo che c'è qualcosa, ma per "vederla" bisogna anche capire cos'è.

Fintanto che non ne risolviamo i dettagli, possiamo dire di averlo percepito, possiamo anche cognitivamente sapere cos'è usando e integrando diversi metodi di indagine.
Ma "vederlo" è qualcosa in più, è percepirne i dettagli ed averne una cognizione diretta. Magari distorta e incompleta, ma diretta.

[cesarelia]

Il verbo "vedere" è impreciso, ha una accezione variabile, non è un termine molto scientifico. A seconda dei casi a volte lo si contrappone, altre volte invece lo si equipara, ai verbi "osservare" o "guardare".
Scientificamente invece rilevare significa che un dato segnale (di energia o particelle) viene raccolto e contato.
Invece risolvere significa poter classificare il segnale, cioè suddividerlo in parti che siano significative secondo un prefissato criterio; nel nostro caso lo si fa secondo un criterio spaziale, cioè la loro direzione di provenienza: i fotoni dovrebbero provenire da angoli leggermente diversi così da farci conoscere la distribuzione nello spazio dei 50 atomi (il primo atomo sta più a sinistra, un altro sta leggermente più a destra, un altro è andato a farsi una passeggiata più in alto, etc...)

non sarebbe anch'esso rilevabile ma non risolubile ?

Esatto

i pixel luminosi sul nostro CCD sarebbero
" un immagine definita precisa dell'oggetto (stella) "

La mia frase da te citata non si riferiva alle stelle.
Sia l'immagine dei 50 atomi sia quella di una stella non possono essere considerate definite e precise, nemmeno lontanamente.
Una immagine di Giove invece sì, e anche persino una di Urano o di un asteroide (con strumenti adatti): anche quando non riusciamo a risolvere le differenze di intensità di luce (risoluzione di contrasto) o di colore (profondità di colore), possiamo però affermare che i fotoni provengono da angolazioni differenti che assumono un significato - la sagoma dell'asteroide, ad esempio.

Dunque quando "risolviamo" otteniamo una immagine che dipende come minimo dalla sagoma dell'oggetto ripreso; e potendo risolvere meglio, noteremo anche le differenze di albedo o di colore all'interno dell'oggetto.
Invece la macchiolina luminosa di una stella o di un gruppo di 50 atomi avrà una forma che non dipende dall'oggetto, ma dalla forma del diaframma.
Un caso particolare è quello del diaframma circolare che produce il famosissimo disco di Airy: quella non è la vera immagine di una stella! Infatti non dipende dalla stella ma dalla forma del diaframma; basta cambiare la forma del diaframma per avere le figure più fantasiose, ed è una cosa che facciamo frequentemente con le maschere di Bahtinov, di Hartmann, di Carey... sono tutte figure di diffrazione.
https://www.grag.org/confronto-tra-maschere-di-aiuto-alla-messa-a-fuoco/
Ma forse non avevamo mai riflettuto sul fatto che il tubo stesso è a sua volta una maschera! E genera una sua figura di diffrazione (il disco di Airy).

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[Albertus]

mi sembra che stiamo scadendo in discorsi vagamente filosofici

"Sia l'immagine dei 50 atomi sia quella di una stella non possono essere considerate definite e precise, nemmeno lontanamente"

appunto

però la frase

"You Can’t See Atoms, so Why Can You See Stars?"

sembrerebbe suggerire chissà quali profonde considerazioni fisiche invece è una banalità

l' immagine di 50 atomi e l'immagine di 50 stelle a parità di angolo di vista - di flusso di energia e di rumore di fondo...

indipendentemente che le si voglia definire : rivelate o risolte , viste o percepite o qualcosa d'altro sarebbero semplicemente :
la stessa immagine

gli atomi non si vedono e le stelle si vedono perchè il flusso di energia e il rumore di fondo sono di ordini di grandezza enormemente diversi...anche le stelle non si vedono di giorno

[cesarelia]

Bingo!

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