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Di uova e di bottiglie

23 aprile 2009 in epsilon by Alice | 4 comments

Un’oca depone un uovo in una bottiglia.

Più tardi, l’uovo si rompe e ne esce un’altra oca.
” Come farà questa seconda oca a uscire dalla bottiglia ? ”
chiede il maestro al suo discepolo.

Il monaco si ritira a meditare.
Vent’anni dopo, chiede un colloquio con il maestro e gli annuncia di aver risolto il koan

” Come l’hai risolto ? ” chiede il maestro

“L’oca è uscita ” risponde il discepolo


Questo koan penso possa essere adatto ad introdurre l’argomento di questo breve post.  Il problema in realtà è un po’ differente: ci chiediamo come sia possibile far entrare un uovo sodo in una bottiglia di vetro dotata di un’imboccatura leggermente più stretta della larghezza dell’uovo.

Dalle mie ricerche e da quanto ho sentito in giro ci sono prevalentemente due modi. Il primo può essere visto in questo video:

Uova e bottiglie

Consiste nell’incendiare un po’ di carta dentro la bottiglia di vetro e appoggiare l’uovo (che deve essere sodo e sgusciato) sull’imboccatura: esso verrà risucchiato. Il perchè è legato al legame tra temperatura e pressione: finchè la fiamma rimane accesa l’aria si espande e “scappa” dalla bottiglia prima che noi ne copriamo l’imboccatura con l’uovo e scivolando ai lati dell’uovo una volta che la bottiglia è “tappata”. Successivamente però la fiammella si spegne e l’aria rimasta si raffredda: tende perciò a contrarsi e crea un risucchio: l’uovo entra perciò nella bottiglia spinto dall’aria che fuori dalla bottiglia cerca di entrare.

Un altro metodo, che potremmo definire più chimico, non richiede che l’uovo sia sgusciato. Si lascia l’uovo immerso nell’aceto per qualche tempo, cosicchè il carbonato di calcio, che è ciò che rende rigido il guscio dell’uovo, essendo una base reagirà con l’aceto (che è un acido). Questo si può vedere anche con una leggera effervescenza. In seguito l’uovo sarà più molle e sarà possibile forzarlo attraverso il collo della bottiglia. Volendo si può inserire nella bottiglia del bicarbonato di calcio che riconferirà rigidità al guscio, intrappolando definitivamente l’uovo dentro la bottiglia.

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From Russia with Love…

13 marzo 2009 in lente di barlow by Alice | 1 comment

E’ vero, forse questo titolo porta fuori strada, ma intitolare questo post (dopo parecchio tempo di latitanza) semplicemente Uno sguardo all’effetto Cerenkov mi sembrava troppo scolastico. In ogni caso come il nome suggerisce questo titolo deriva dal fatto che il fenomeno su cui volevo fare quattro chiacchiere è stato scoperto da Pavel Cerenkov , fisico russo esperto di fisica nucleare che per la scoperta di questo effetto vinse anche il premio Nobel.

Ma di che cosa si tratta? Cerenkov osservò che se una carica in moto attraversava un mezzo (per esempio dell’acqua o del benzolo) ad alte velocità si diffondeva una inspiegabile  luce blu.

La spiegazione di questo fenomeno è piuttosto complessa, ma molto interessante in quanto coinvolge diversi settori della fisica. Il primo è la meccanica ondulatoria e si lega a questo fenomeno in quanto la luce ha un comportamento ondulatorio. Probabilmente avrete notato andando in barca (oppure semplicemente guardando una papera in uno stagno) il formarsi di una specie di triangolo nella scia che la barca lascia dietro di sè. Questo tuttavia accade soltanto a determinate velocità. La barca muovendosi sull’acqua ne perturba la superficie pertanto iniziano (se essa si muove piano) a formarsi in tutte le direzioni onde circolari (analoghe a quelle che potete vedere gettando un sassolino nell’acqua).

Queste onde si propagano ugualmente in tutte le direzioni e ciò si può facilmente vedere attraverso la loro forma circolare. Accade però che se la barca si muove con velocità superiore a quella di propagazione dell’onda osserveremo il formarsi di un triangolo nell’acqua caratterizzato, all’aumentare della velocità della barca da un un angolo detto angolo di Mach. Un fenomeno del tutto analogo si osserva con il suono, che ricordiamo è un’onda di pressione nell’aria, quando un aeroplano si muove più velocemente della velocità del suono.

In questo caso però le onde sono trimensionali nello spazio e generano un cono che si vede attraverso il vapore acqueo che si forma sui fronti d’onda dell’onda di pressione generata.

Ma tutto questo cosa c’entra con le particelle cariche? Nella nostra situazione l’aereo, la barca o la papera sono rappresentate da particelle cariche che si muovono in un mezzo (acqua, per esempio). Un particella carica all’interno di un mezzo dielettrico polarizza  il mezzo in cui si sta muovendo, vale a dire che deforma per ragioni elettriche la forma degli orbitali delle molecole che lo costituiscono, con la formazione di alcuni dipoli elementari. Per velocità minori di quella della luce in quel mezzo (attenzione la velocità della luce nel vuoto non è superabile, ma quella della luce in un mezzo sì!) tale perturbazione è simmetrica, perciò quando, passata la particella, i dipoli ritornano nel loro stato elementare emettendo energia le radiazioni elettromagnetiche emesse tendono a compensarsi dando come risultato un campo pressochè nullo.

Tuttavia se la particella carica è sufficientemente veloce questa simmetria viene meno (le onde non si propagano più uniformemente in tutte le direzioni per lo stesso motivo per cui si forma la scia dietro la barca) e la radiazione risultante diventa misurabile (e percettibile). Si tratta perlopiù di radiazione ultravioletta, ma anche di alcune componenti della luce visibile (quelle a frequenza più alta, per ragioni , suppongo, di tipo energetico).

Questo fenomeno oltre ad essere interessante si rivela anche molto utile. Infatti questo effetto viene sfruttato dai rivelatori Cerenkov per i neutrini (particelle che interagiscono pochissimo con la materia) che vengono osservati nei raggi cosmici (ad esempio nel rivelatore giapponese Super-Kamiokande, un enorme vasca di acqua purissima circondata da fotomoltiplicatori, gradevole anche dal punto di vista estetico), oppure nei telescopi a raggi gamma, come MAGIC , oppure ancora per la misurazione delle velocità di particelle cariche.

L’argomento è molto interessante e suggerisco a tutti di guardare il documentario dedicato ad esso su Youtube (con le animazioni infatti sarà sicuramente più chiaro di come ho spiegato qui). Invito come sempre tutti ad esprimere commenti, perplessità e correzioni!

Le immagini in questo post sono state tratte da Wikipedia e sono senza Copyright.

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"La trama della realtà" di David Deutsch

19 gennaio 2009 in gluone blu by Alice | 8 comments

Piccola premessa: temo di non essere assolutamente in grado di poter scrivere una vera recensione di questo libro sia per la difficoltà (e l’ampiezza) degli argomenti sia per lo stupore da cui devo ancora riprendermi totalmente. Tuttavia, proprio a causa di quest’ultimo, mi sento in dovere di scrivere qualcosa che probabilmente dovrebbe chiamarsi Pensieri sparsi di una lettrice stupita in un multiverso fantascientifico.

Cominciamo dall’autore: David Deutsch è, come potreste facilmente scoprire su Wikipedia, un fisico israeliano che attualmente lavora ad Oxford, in un notissimo laboratorio che si occupa di Computazione Quantistica. E’ un frequentatore di The Edge ed è forse più noto in Italia proprio per il suo libro “La trama della realtà”. Il primo impatto che ho ricevuto è che sicuramente David Deutsch ha conoscenze in molti campi al di fuori della fisica quantistica (è uno dei fondatori della computazione quantistica) : conosce molto bene la teoria del gene egoista di Dawkins e i suoi critici e si muove con disinvoltura tra Popper e Kuhn.

Il capitolo Ombre inizia subito con il far traballare alcune certezze. Chi si occupa di fisica quantistica, o in generale di fisica, di solito ha già sentito parlare di esperimenti con un numero variabile di fenditure attraverso le quali passano uno o più fotoni. Ebbene, non so quanti appassionati di fisica abbiano sentito parlare della teoria dell’autore secondo il quale, il ben noto (beh, insomma…noto forse non sarà il termine esatto, ma perlomeno familiare) fenomeno dell’interferenza sarebbe dovuto a fotoni ombra che giungerebbero da altri universi. Di primo acchito, ero molto scettica, ma di fronte alla sua logica, non saprei formulare una critica dotata di senso. Inoltre bisogna dire che la nostra “spiegazione” dell’esperimento delle fenditure bada più a prevedere i risultati dell’esperimento che non a spiegare veramente che cosa ci sia dietro.

E questo discorso della spiegazione è uno dei motivi che incontriamo in tutto il libro. Fa riflettere: nella scienza moderna spesso una teoria “va bene” perchè prevede in risultati, anche se non spiega veramente il perchè delle cose. Secondo Deutsch ciò è dovuto al fatto che non integriamo bene le nostre conoscenze e , anche, che esse non sono complete.

L’autore sostiene che la trama della realtà, vale a dire una teoria del tutto, ma una vera teoria del tutto non semplicemente una teoria che descriva anche se perfettamente il mondo microscopico (la fisica delle particelle per intenderci), sia costituita (contro ogni possibile forma di riduzionismo) da quattro fili: la teoria dell’evoluzione di Darwin-Dawkins, l’epistemologia (una teoria della conoscenza), una teoria della computazione e la meccanica quantistica. Dedica di fatto gran parte dell’opera a spiegare come interagirebbero queste quattro teorie, a illustrare perchè siano fondamentali e a divulgare le conseguenze di quest’idea. Non pensa di stare scrivendo un libro rivoluzionario, crede soltanto che queste teorie del presente non siano ancora correttamente integrate.

In quest’ottica si cerca di dare risposte a domande tradizionali per esempio che cosa sia esattamente il tempo (in un capitolo di tutt’altro che semplice lettura), se siano possibili viaggi nel tempo e quale sia il destino della vita (intesa come l’insieme dei viventi) e dell’Universo, il significato della matematica e dell’idea di dimostrazione. Viene anche accennata la teoria del punto omega di Frank Tipler, argomento che decisamente devo approfondire, e viene anche trattata abbastanza in profondità la teoria del multiverso di Hugh Everett.

Alla fine di tutto, vorrei consigliare a tutti questo libro se non altro perchè presenta una visione della realtà piuttosto diversa a quelle a cui si può essere abituati. Non è una lettura facile a mio parere, ma merita la giusta concentrazione e tanta voglia di pensare e discutere su quanto scritto. Per questo mi piacerebbe che se qualcuno che ha letto questo lavoro, scriva due parole nei commenti, anche perchè non ho trovato molta critica in lingua italiana in merito.

Lascio qualche link a commenti in lingua inglese che ho reperito online:

Recensione di Henry Sturman

Recensione di Bryce DeWitt

P.s. Nel caso trovaste qualunque tipo di errore oppure frasi prive di senso logico non esiti a scrivere!

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