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Stephen Hawking, "Dal Big Bang ai Buchi Neri. Breve Storia del Tempo"
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"Io penso che nessuno sperò che il libro facesse quello che fece. Restò nella lista di best-seller del London Sunday Times per 237 settimane, più di qualunque altro libro, senza contare la Bibbia o Shakespeare. Tradotta in qualcosa come quaranta lingue, ha venduto circa una copia per ogni 750 uomini, donne, e bambini nel mondo. Come Nathan Myhrvold di Microsoft commentò: ho venduto più libri io sulla fisica che Madonna sul sesso."
La nostra immagine
dell'Universo
Per Sant'Agostino, siamo sempre in grado di individuare l'inventore di uno strumento o un'arte, quindi il mondo è nato da poco. Egli stimò 5000 anni circa.
Aristotele confuta l'argomento del progresso, affermando che calamità naturali avevano riportato l'uomo allo stato di barbarie.
Spazio e Tempo
Tutto si muove a velocità diverse al variare dell'Osservatore, ma la Luce ha una Velocità fissa (~300.000 Km/s). Si giustificò questo valore costante, sostenendo che esista l'Etere, sostanza presente ovunque.
L'universo in
espansione
Il Principio di
Indeterminazione
Con quanta più precisione si conosce la posizione di una particella, tanto meno saremo in grado di determinare il vettore velocità
Nella fisica classica, un , un corpo cioè capace di assorbire tutta la radiazione elettromagnetica che riceve, deve riflettere delle onde con energia costante in ogni frequenza, per la conservazione dell'energia. Questo implica infinite onde a tutte le frequenze, quindi energia infinita.
1988 — Prima Edizione.
1990 - Simile alla versione del 1996.
1996 — Versione illustrata, aggiornata ed estesa: "The Illustrated A Brief History of Time". Contiene un nuovo capitolo sui viaggi nel tempo.
1998 — Riedizione per il decimo anniversario.
Stephen Hawking
"Dal Big Bang ai Buchi Neri.
Breve Storia del Tempo"
Paradossi
Conclusione
Gravità
Infinità delle Stelle
Olber:
Se esistesse una forza di attrazione, le stelle dovrebbero attrarsi tra loro, cadendo in un centro gravitazionale comune.
Se le stelle fossero infinite, ovunque si guardasse la linea dello sguardo arriverebbe ad una Stella. Il cielo sarebbe sempre luminoso, anche di notte.
Newton:
Accadrebbe, se esistesse un numero di stelle Finito. Le stelle sono infinite, come l'Universo.
Nel suo percorso, la luce trova altra materia, e ci giunge quindi attenuata, o non arriva affatto.
Universo Statico
Se la materia interstellare ha assorbito luce, è diventata incandescente, come una stella.
Ha raggiunto la Temperatura di una Stella!
Le Stelle non sono "accese" da sempre, quindi la materia non è ancora diventata incandescente, o la luce non è ancora arrivata a noi.
Che cosa ha causato l'accensione delle Stelle?
Che cosa sappiamo dell'Universo
e come lo sappiamo?
Movimenti dei Pianeti
Sono le sfere su cui poggiano i pianeti a muoversi!
Forza di Gravità!
I Pianeti si muovono a causa di forze magnetiche
Modelli Cosmologici
Teorie sull'Universo
Con l'utilizzo del Cannocchiale, si scoprono corpi non orbitanti attorno alla Terra, i satelliti di Giove
Già Aristotele credeva che la Terra fosse sferica:
Come è iniziato l'Universo, se è iniziato, e cosa c'era prima? Cosa capiterà in futuro?
Nella tradizione ebraica, islamica e cristiana, tutto è ricondotto ad una Causa Prima.
Nel caso di eclissi di Luna, l'ombra proiettata sulla Luna era sempre sferica
Tanto più ci si spingeva a Sud, tanto più le stelle apparivano basse sull'Orizzonte.
Nel Sistema tolemaico, la Luna doveva apparire raddoppiata in alcuni momenti del suo ciclo.
Una spiegazione migliore venne fornita dalla teoria copernicana, che la sostituì.
Per Aristotele, l'Universo esiste da sempre e si mantiene stazionario.
Al di sopra dell'Orizzonte appaiono prima le vele, e poi lo scafo.
Per Kant, chiedersi quale sia l'origine del mondo porta ad un'antinomia (IV ant.)
L'Universo ha avuto un inizio?
L'Universo esiste da sempre?
Prima del suo inizio ci sarebbe un tempo infinito
Prima di ogni evento ci sarebbe un tempo infinito
Una "Teoria" deve...
...Descrivere precisamente una grande quantità di fenomeni
...Essere in grado di fare predizioni
Qual è la natura del Tempo?
Avrà mai fine?
Una teoria non può mai essere confermata, per l'impossibilità di determinare i seguenti risultati.
Una teoria deve essere falsificabile: l'osservazione deve poter, almeno in teoria, fornire prove contrarie
Fine Ultimo della Scienza
Trovare una teoria completa, che spieghi tutti i fenomeni dell'Universo
L'Unificazione
della Fisica
Sfera
Nello Spazio, la propagazione della luce forma una , che cresce aumentando il suo raggio nel corso del tempo.
In uno spazio bidimensionale, la luce si propagherebbe in cerchi concentrici sempre più grandi. Considerando il tempo in cui questo avviene, unendo i punti si ottiene un
Cono di Luce del Futuro.
Questo cono è detto
Dalla parte opposta si può costruire il cono di luce del passato.
In questi coni rientrano il Futuro Assoluto, e il Passato Assoluto dell'Evento. Qualsiasi accadimento, se non si trova entro uno dei due coni di luce, non influenza l'Evento stesso.
Cono
Riformare la Gravità
Come può la gravità agire istantaneamente, se nulla può muoversi a velocità maggiore della Luce?
La Gravità non è una Forza, ma una forma di Interazione: essa incurva lo Spazio-Tempo. In questo modo la traiettoria seguita dai pianeti è simile a quello che avviene sulla superficie di una Sfera.
Spazio e Tempo Assoluti
Per di più, tanto più si è vicini al corpo, tanto maggiore sarà l'energia: allontantandosi, la frequenza delle onde luminose diminuirà, e si avrà l'apparenza che il tempo trascorra più lentamente.
Per Aristotele, un evento è sempre descrivibile in termini di
Posizione e Durata
Non ha quindi senso parlare di spazio e tempo al di fuori dell'Universo. L'antinomia di Kant non è un'antinomia.
Cosa sono Spazio e Tempo?
In che rapporto si trovano?
Per definire la posizione, il punto di riferimento è la quiete assoluta; per la durata, l'intervallo di tempo tra l'inizio e la fine dell' .
Il sistema di riferimento di questi assoluti sono le Stelle Fisse.
Evento
Verso la Relatività...
Newton Credeva nell'esistenza di forme Assolute, ma le sue leggi implicavano che non si può mai stabilire chi si muova di moto rettilineo uniforme, e chi sia fermo. Di conseguenza i risultati dei calcoli variavano in base Sistema di Riferimento.
Quale spazio e quale tempo
sono assoluti, indipendenti
dall'osservatore?
...Spazio-Tempo Relativo
L'esperimento di Michelson e Morley confutò la teoria dell'Etere, dimostrando che non se ne percepivano gli effetti, quindi doveva non esserci.
L'Etere infatti è inutile, se si è disposti ad abbandonare l'idea di Tempo Assoluto.
Maxwell dimostrò matematicamente che la velocità della Luce è costante quale che sia la velocità dell'Emittente, fatto che Einstein giustificò con la Relatività.
Il tempo dell'Evento è l'Istante di mezzo fra l'emissione e la ricezione degli Impulsi
Relatività
Le leggi fisiche valgono indipendentemente
dalla Velocità dell'Osservatore
Wormholes
e
Viaggi nel Tempo
La luce mantiene sempre la stessa velocità
- Non esiste Etere, e cade la concezione di Spazio Assoluto.
- Se la velocità della luce è finita e costante, due eventi simultanei per un sistema inerziale non lo saranno necessariamente per un altro.
Martina Mosca; Claudia Grilli
La Freccia
del Tempo
L'Indeterminazione di Heisenberg
Teoria dei Quanti
Corpo Nero
L'energia non può essere emessa arbitrariamente, ma solo in pacchetti, cioè
Quanti
Planck:
Teorie contrastanti
La relatività è una teoria *classica*, non tiene in considerazione cioè il Principio di Indeterminazione. Meccanica quantistica e Relatività sono incomplete: descrivono "realtà" diverse.
Unificandole si potranno spiegare fenomeni come il Big Bang o i buchi neri, singolarità che introducono contraddizioni nelle teorie attuali.
L'Universo può comunque essere Deterministico!
L'Universo potrà essere determinato nelle sue leggi, ma noi non saremo comunque in grado di confermarlo. Che esistano delle leggi è alla base della Scienza, ma il principio di Indeterminazione ci impedisce di conoscerle con l'esattezza.
Le teorie funzionano, si può dunque conoscere il futuro dell'Universo conoscendo interamente uno Stato?
Meccanica Quantistica
Schrödinger, Dirac e Heisenberg, partendo da questo Principio, rifondando la Meccanica. Con questa si ottengono valori solo probabili, anche se è possibile determinare la probabilità con cui un fenomeno si verificherà.
"Dio non gioca a dadi"
Non è mai possibile conoscere del tutto lo Stato dell'Universo, a causa del principio di Indeterminazione.
Atomo e Quanti
Perché gli elettroni non perdono energia, collassando sul nucleo?
Gli elettroni non possono trovarsi a distanze arbitrarie, ma devono avere quantità di energia fisse. Gli spostamenti possono avvenire solo tra queste orbite consentite.
Dualismo Onda-Particella
Si comporta come un'onda...
La luce, anche se composta da onde, può essere trovarsi solo in determinati stati, sotto forma di quanti, come una particella.