Gravità e gravitoni

[cpieroit]

Vorrei porre un quesito: dal momento che Einstein ha postulato che la forza di gravità altro non è che la distorsione dello spazio-tempo causata da qualsiasi corpo dotato di massa, se ne deducono almeno un paio di conseguenze. Una è ovviamente che lo spazio vuoto in effetti vuoto (come lo intendiamo noi, cioè il nulla) non può essere: il nulla non può certo distorcersi. Agli inizi del secolo scorso si immaginò l'etere (senza comunque definirne l'essenza) come il riempitivo del vuoto; ma successivamente tale teoria cadde in disgrazia, senza però che fosse sostituita da un'altra più convincente e comunque verificata o verificabile. Continua a sfuggire alla mia comprensione come il nulla possa distorcersi. Si dice poi che, poichè qualunque forza (e quindi anche la gravità) necessita di portatori corpuscolari, la gravità richiede l'esistenza dei gravitoni che sarebbero i mediatori di tale forza. Ma nessuno fino ad ora è mai riuscito a vederne o trovarne uno. Ma non basterebbe allora ammettere che tale forza in effetti non esiste, che è solo l'effetto apparente della distorsione spaziale causata dalla massa, anche se questa ipotesi sarebbe senz'altro zoppa in base a quel che ho detto inizialmente? (penso che mi attirererò i fulmini degli esperti in fisica e meccanica quantistica...)

[ciclociano]

Chissà, forse e dico forse è stata imboccata una strada sbagliata...
Forse la questione etere è stata risolta senza scavare più a fondo per far quadrare i conti, un pò come sta succedendo per la materia oscura e la forza oscura.
Date una letta...

http://www.ricercaetereperduto.it/

[Red Hanuman]

Vorrei porre un quesito: dal momento che Einstein ha postulato che la forza di gravità altro non è che la distorsione dello spazio-tempo causata da qualsiasi corpo dotato di massa, se ne deducono almeno un paio di conseguenze. Una è ovviamente che lo spazio vuoto in effetti vuoto (come lo intendiamo noi, cioè il nulla) non può essere: il nulla non può certo distorcersi.

E già qua non ci siamo: lo spazio vuoto NON è il nulla. Lo spazio vuoto esiste, il nulla ha come postulato la non esistenza. Lo spazio, anche se vuoto, è un qualcosa, il nulla nemmeno questo.
Di fatto, poi, il vuoto non è nemmeno vuoto (e quindi il vuoto non esiste). Quello che noi chiamiamo vuoto è un'insieme di campi di vario genere e di particelle virtuali create dalle fluttuazioni quantistiche di questi campi. Particelle che si creano e si distruggono in un lampo, ma che sono ben reali, prova ne sia l'effetto Casimir (ma c'è anche altro a dimostrarne la realtà). La distorsione dello spazio -tempo coinvolge la geometria entro la quale si esplicano i campi. E' quindi una cosa ben reale e tangibile...

Agli inizi del secolo scorso si immaginò l'etere (senza comunque definirne l'essenza) come il riempitivo del vuoto; ma successivamente tale teoria cadde in disgrazia, senza però che fosse sostituita da un'altra più convincente e comunque verificata o verificabile.

Non è stata sostituita, perchè non è assolutamente necessario farlo. L'etere serviva perchè si riteneva la luce alla stregua di una semplice onda, che doveva propagarsi necessariamente in un mezzo per sostenersi. Una volta capito che la luce è un'onda elettromagnetica i cui campi si auto sostengono, non serviva più, anzi, era d'intralcio...

Continua a sfuggire alla mia comprensione come il nulla possa distorcersi.

E difatti, non è un nulla. E quella che si distorce è la geometria entro la quale si esplicano i campi...

Si dice poi che, poichè qualunque forza (e quindi anche la gravità) necessita di portatori corpuscolari, la gravità richiede l'esistenza dei gravitoni che sarebbero i mediatori di tale forza.

La gravità come distorsione dello spazio - tempo non necessita di particelle mediatrici.
Se però tentiamo di riunire la gravità alle altre forze, allora dobbiamo trasformarla in gravità quantistica, e quest'ultima prevede una particella mediatrice, il gravitone appunto. Ma è una teoria ancora in fase di sviluppo e senza riscontri (almeno per ora)...

Ma nessuno fino ad ora è mai riuscito a vederne o trovarne uno. Ma non basterebbe allora ammettere che tale forza in effetti non esiste, che è solo l'effetto apparente della distorsione spaziale causata dalla massa, anche se questa ipotesi sarebbe senz'altro zoppa in base a quel che ho detto inizialmente? (penso che mi attirererò i fulmini degli esperti in fisica e meccanica quantistica...)

Bah, al momento la gravità concepita come distorsione dello spazio - tempo è alla base della relatività generale. Che funziona maledettamente bene, a quanto pare...

[cpieroit]

E già qua non ci siamo: lo spazio vuoto NON è il nulla.[...]

Concordo quasi su tutto; ho qualche difficoltà a concordare con te sul concetto di nulla. Come lo poni tu (insieme a tanti altri) sembra più che altro un argomento filosofico, alla stregua dell'infinito: concetti ambedue incomprensibili per la mente umana. Quando io parlo di vuoto, intendo ovviamente uno spazio ove non sia presente nè un granello di materia nè di energia, per cui in termini umanamente comprensibili lo assimilo al nulla, anche se filosoficamente hai perfettamente ragione tu, lo spazio è già di per se qualcosa, il nulla no.

[Red Hanuman]

@cpieroit E' proprio questo il punto: uno spazio vuoto come lo intendi tu, senza né materia né energia, non esiste! Grazie alle fluttuazioni dei campi quantistici, c'è sempre un po' di energia e/o qualche particella virtuale nello spazio. Possono esistere grazie al principio di indeterminazione Heisenberg, per il quale basta che la fluttuazione sia repentina e che ritorni rapidamente a zero. Il vuoto, comunque, ha un valore di aspettazione diverso da zero e quindi possiede una sua energia, e per l'equivalenza massa - energia questo comporta l'esistenza di particelle nel vuoto.
Insomma, il vuoto come nulla non esiste. E non solo come definizione, ma nei fatti...

[cpieroit]

Perfetto. Per quanto ci è dato conoscere, uno spazio perfettamente vuoto non esiste perchè non può esistere. Ma allora neanche il nulla può esistere, per definizione, perchè se esistesse non sarebbe più il nulla. Vedi che poi tutto si riduce ad un problema filosofico di difficile soluzione? La mente umana si rifiuta di accettare concetti come l'infinito o l'eternità; tutte le teorie espresse dalle menti più eccelse, se non vengono convalidate dall'osservazione (molto improbabile, ad oggi) finiscono con il cozzare contro tale muro invalicabile. Il Big Bang non può essere la soluzione del mistero dell'inizio, anche se si può ritenere una teoria ragionevolmente valida.

[Enrico Corsaro]

@cpieroit
Più che il nulla, che alla fine è un concetto più astratto per l'appunto, al limite parlerei di vuoto fisico, che può esistere in pratica anche se non lo troviamo nello spazio circostante poichè come sappiamo la densità atomica è comunque non nulla, anche se molto piccola.

Per il Big Bang purtroppo non possiamo nè escluderlo nè confermare che sia esistito. E' molto difficile ricavare informazioni su ciò per cui non abbiamo osservazioni reali...rimane attualmente una estrapolazione, supportata da diversi elementi che ne definiscono la struttura ad istanti successivi.

[Enrico Corsaro]

@cpieroit
Tieni anche in considerazione che il nulla non è un concetto contemplato in fisica, dove tutto ciò che si studia è applicato alla realtà. Anche la Relatività Generale non si fonda sul concetto di nulla, ma su quello geometrico di spazio-tempo. I concetti astratti utilizzati in fisica, per quanto non "palpabili" con mano, hanno sempre riscontri pratici e reali. Quindi lascerei da parte questo termine, più filosofico che altro, che a mio avviso crea solo confusione.

[cpieroit]

Certamente il concetto di nulla è solo un'astrazione filosofica, di cui si parla solo perchè la mente umana non riesce ad afferrare quello di infinito. Ma della teoricamente possibile esistenza di uno spazio assolutamente vuoto, ne parlerei solo al condizionale, perchè la ormai affermata meccanica quantistica ci dice che nello spazio vuoto si creano continuamente coppie di particelle di segno opposto che poi immediatamente si annichilano. Delle due, l'una: o l'universo è infinito, o è delimitato dal nulla; ma ambedue i concetti sono inafferrabili. Il problema del Big Bang coinvolge, oltre lo spazio, anche il tempo. E' vero, la teoria che tutto abbia avuto inizio da un'esplosione inimmaginabile 13,5 miliardi di anni fa è coerente con tutte le osservazioni; ma siamo sempre lì: se il Big Bang ha creato lo spazio (e quindi prima non c'era NULLA!), ha creato anche il tempo, che ha cominciato a scorrere da quel momento. Ma ancora non solo. perchè Hawking sostiene che nel Big Bang si siano creati contemporaneamente due universi di segno opposto, per cui il totale dell'energia esistente è sempre uguale a zero, senza pertanto che si debba ricorrere ad un Creatore che abbia fatto il tutto. Tale tesi mi sembra alquanto debole, perchè resta sempre inspiegabile un tale immenso evento provocato dal niente e da nessuno. E' sempre un circolo ozioso. Ma lo dice Hawking.....

[Enrico Corsaro]

Guarda, che lo dica Hawking o lo dica qualcun'altro a me non fa molta differenza e non ci metterei la mano sul fuoco...anzi. Tieni presente che Hawking è un pò troppo mediatizzato e pubblicizzato (se così si può dire) e per quanto ovviamente abbia fatto lavori di grande valore scientifico e meriti il nostro rispetto (e tanto di cappello per carità), non è comunque la sua una parola definitiva, anzi spesso mi trovo in disaccordo col suo modo di pensare, e non sono il solo. Nel campo in cui lavoro, Hawking è più visto come un divulgatore, per cui dal mio punto di vista è sempre meglio riferirsi alla letteratura nel suo insieme, e non ai lavori del singolo individuo...Oramai le collaborazioni sono molto apprezzate e se più autori di rilievo contribuiscono ad uno stesso lavoro, il suo valore scientifico e la sua solidità non possono che beneficiarne.

Detto ciò, il nulla secondo me si può immaginare ma al di fuori di un contesto fisico. Quando leggi parlare di spazio vuoto, il vuoto a cui si fa riferimento è semplicemente un vuoto fisico che non è esattamente vuoto, ma abbastanza poco ricco di materia da indurci a definirlo vuoto per approssimazione. All'atto pratico, fissando un istante di tempo, troverai sempre almeno una particella e mai il vuoto assoluto. Il vuoto assoluto però è un concetto fisico, ed è perfettamente rappresentabile e immaginabile. Il vuoto assoluto non è comunque il nulla filosofico. Inoltre, non sempre è adeguato riferirsi ai processi di annichilazione tra materia e antimateria che avvengono nello spazio, poichè all'atto pratico quando si parla di densità di materia nell'Universo ci si riferisce sempre alla materia stabile. Da un punto di vista quantistico il discorso certamente cambia come giustamente dici.

Il problema del Big Bang è che comunque è una teoria che se non confermata, andrebbe confutata. Ma come? Per farlo ci servono più dati. I dati cosmologici non sono moltissimi attualmente e questo è uno dei limiti più grandi di questa scienza. Perchè non sono tanti? Perchè ottenere osservazioni del nostro Universo così lontane nello spazio e nel tempo è quanto di più complicato ci sia da un punto di vista strumentale. Comunque, il futuro ci riserva potenziali successi ingegneristici e scientifici che dovrebbero permetterci di fare un passo in avanti in tal senso, in particolare la missone ESA Euclid.