Archivi giornalieri: 13 Giugno 2010

Rumore, Indeterminazione e Cosmologia

Volevo prendere spunto dall’osservazione di ci vorrebbe il blog più orientato verso il sole e meno sul clima per postare questo articolo “di ampio respiro”.
Anche qui, lo so, rischio la lapidazione da parte degli ortodossi ma… Ma devo dire che non tutte le conclusioni che esporrò sono le mie. Anzi, L’ispirazione mi venne nel lontano 1987, studiando l’esame di elettronica .
Il docente aveva tenuto una bella serie di lezioni dul “rumore” nei dispositivi .
Per “rumore” in questo caso si intende tutto ciò di caotico che va a disturbare il “segnale” che si intende misurare . Ci aveva illustrato il “rumore termico” (quello dovuto all’agitazione temica degli elettroni), il rumore “shot” (quello dovuto al fatto che elettroni e lacune si ricombinano – se ben ricordo -) e poi aveva concluso con in rumore “flicker” che aveva definito “cosmologico”….. Per capire la battuta devo spiegarvi che il rumore porta con se, inevitabilmente, dell’energia e puo’ essere classificato a seconda dello spettro che questa energia ha per le farie frequenze. Ad es. un rumore “bianco” (come nell’immagine) ha uno spettro “piatto” e la sua energia e’ praticamente la stessa per tutte le frequenze (ad un certo punto , ad alte frequenze, cade a zero perche’ alrtimenti trasporterebbe una energia infinita). Il rumore Fliker e’ un rumore di tipo 1/f : la sua ampiezza aumenta man mano che la frequenza si avvicina a zero. Anche in questo caso il buon senso (!) farebbe supporre che l’ampiezza dello spettro, ad un certo punto, sia destinata a cadere a zero, perche’ la funzione 1/f, per f che tende a zero, implicherebbe una energia infinita. Invece… Invece tutte le misure fatte mostravano che la tendenza si mantiene. Pensate che non e’ assolutamente facile misurare frequanze molto basse . Per il semplice motivo che richiede tempi MOLTO LUNGHI (la frequenza è l’inverso del tempo…). Per misurare la “frequanza zero” occorre attendere un tempo infinito! Negli anni ’80 la miglior misura che si aveva era equivalente ad una frequenza di quasi 10 anni ed aveva richiesto un paio di anni per essere eseguita (da qualche parte devo ancora avere l’ingiallita fotocopia dell’articolo ).

Al che il professore, con aria sorniona, ci aveva detto “Non e’ ancora ben nota la causa del Flicker noise. Quello che si sa e’ che eventi a bassa frequenza portano con se energia sempre più grande…”

e si era lanciato in una elenco inquietante

“Terremoti” … “Vulcani” … “Supernovae” …

Chiaramente la lezione ci aveva lasciato un po’ perplessi ma… una spiegazione abbastanza approssimata e legata a quelle che i fisici amano chiamare “le leggi di natura” si può tentare.

Come al solito mi tocca partire da lontano… Ma questa volta non troppo…

1927. Nell’ambito della formalizzazione della meccanica quantistica W. Heisenberg (con N.Bohr) introduce il principio che porta il suo nome (principio di indeterminazione di Heisenberg) . Essendo una formalizzazione il principio appare come “effetto della teoria” ma, come per molte cose, è possibile vederla anche in un altro modo…La teoria e’ congegnata per spiegare quella che, a tutti gli effetti e’ una “legge di natura” . La legge suona più o meno così : « non è possibile conoscere simultaneamente la velocità e la posizione di una particella con certezza ». Si puo’ arrivare a conoscere, ad es., la velocità di un elettrone in modo precisissimo, ma allora si perderà completamente la misura della sua posizione. . La forma matematica (semplicissima) del principio e’ la seguente :

\Delta x\Delta p \ge \frac{\hbar}{2}

Il valore di h”tagliato” e’ molto piccolo. Nella vita di tutti i giorni non capiterà mai di oltrepassare il limite della disequazione… Capita se traffichiamo con le particelle, con gli atomi,con le cose molto piccole.

Mi direte… dove ci vuoi portare…

Be. Ci sono formulazioni alternative della disequazione esposta. Una è la seguente :

\Delta E\Delta t \ge \frac{\hbar }{2}

Non e’ possibile definire con precisione piccola a piacere e contemporaneamente l’energia ed il tempo.

Ma guardatela bene… Da un punto di vista cosmologico.

Se ci avviciniamo al punto in cui il tempo “comiciò a scorrere” (?t che tende a zero) , dovremo, per rispettare la formula, avere a disposizione un’energia che … tende all’infinito….

Io lo chiamo BIG BANG.

E voi?

Luca Nitopi