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

36 pensieri su “Rumore, Indeterminazione e Cosmologia

  1. Scusate l’ot. ma la situazione a livello barico si fa molto penalizzante per una Stagione che cesserà di esistere, interrompendosi, da qui a poco, dapprima tra la Sardegna e il Nord dal 14-18 e poi su tutta Italia dal 19 a data da destinarsi nella terza ed ultima decade mensile con avvento temporalesco di notevole intensità e configurazione davvero moooolto fresca a partire dal 19-20 del c.m.

    http://www.meteoweb.it/cgi/intranet.pl?_cgifunction=form&_layout=sezioni&keyval=sezioni.sezioni_id=6032

    Ecco il mio aggiornamento e credo vivamente, osservando le proezioni, che si possa bruscamente interrompere il periodo caldo prefrontale a suon di fenomeni davvero violenti!!!!ATTENZIONE!

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  2. per NITOPI

    nella fisica non credo alle cose infinitamente grandi o infinitamente piccoli.
    Non credo che il buco nero sia una signolarità in senso matematico.

    Per il problema dell’indeterminazione partirei dalla teoria che dice che il tempo è quantificato. Il quanto di tempo più piccolo possibile si chiama “tempo di Planck” ed è uguale a 5,391 E-44 secondi.

    Applicando la relazione di incertezza di Heisenberg a questa unità di tempo, si arriva a un indetermianzione dell’energia di 1,96 GigaJoule. Un energia che corrisponde all’output elettrico di una centrale da 1 Gigawatt di due secondi.

    Per me il concetto del big bang è pieno di contraddizioni. E’ nato negli anni sessanta. L’universo conosciuto era piccolo. Il problema è che tutta la massa dell’universo in un piccolo volume è un buco nero. Finchè il raggio di Schwartzschild è superiore al raggio dell’universo. E’ stato inventato “l’inflazione”. Un esplosione, di cui nessuno conosce la fisica, che avrebbe portato l’universo in maniera istantanea a una dimensione superiore al suo raggio di Schwartzschild.

    Non se ne parla più. Negli anni novanta l’universo conosciuto è cresciuto. Le stime attuali parlano di 10^54 kg di massa. Il raggio di Schwartzschild che corrisponde a questa massa è dieci volte più grande dell’universo conosciuto. Allora? E’ stato inventata l’energia oscura, di cui nessuno sa cosa sia. In contradizione a Einstein questa energia oscura non corrisponde a una massa con conseguente attrazione gravitazionale, ma sarebbe repulsiva. Un cerotto in giro da vent’anni che aspetta di essere sostituito da una spiegazione scientifica. Invece niente.

    Ancora sul buoc nero: Un stella a neutroni di tre masse solari è appena più grande del suo raggio di Schwartzschild. Se la stella a neutroni è di 3,5 masse solari, è più piccola del suo raggio di Schwarzschild, non la vediamo più. E’ un buco nero. Ma perchè sarebbe diventato una singolarità con tutte le incongruenze che seguono? Per me è ancora una stella a neutroni. Nel suo centro la pressione diventerà troppo forte per i neutroni, che si spezzano e diventano un ammasso di quark. Poi nei buchi neri più grandi anche i quark non reggeranno più e si trasformeranno in particelle più compatte. Particelle che non conosceremo mai perchè non siamo in grado di produrre condizioni ambientali idonei. Nemmeno con il LHC o macchine ancora più grosse e costose.

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  3. 🙂
    anche io come elmar non credo alle cose infinitamente grandi o infinitamente piccole. perche’? perche’ vivo in un ambiente dove intorno a me tutto e’ proporzionato e un motivo ci sara’. piu’ andiamo nel molto piccolo e molto grande e’ piu’ gli errori aumentano, le presunte verita’ di oggi diventano baggianate domani, proprio come dice elmar.
    perche’ non riusciamo a capire il molto piccolo e il molto grande? perche’ alla nostra vita non serve… e intorno a me niente e’ per caso, ogni cosa ha un senso, anche il limite dei sensi umani.
    cosa serve vedere una stella lontana anni luce quando comunque mi tocca vivere sulla terra? forse e’ meglio che metta le mie energie nel capire meglio il pianeta in cui vivo e le cose che accadono qui ed ora perche’ e’ questa la vita che mi interessa.
    viviamo nel momento delle contraddizioni dove lo scienziato non e’ il contadino che sa tutto del suo ambiente ma lo scienziato che non sa niente delle sue inutili osservazioni ma siccome stanno su di una rivista famosa allora diventa un must.
    comunque forse a volte e’ anche bello non capire un cazzo, per lo meno si diventa scienziati famosi e si sfama facilmente la famiglia.

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  4. riguardo all’infinitamente piccolo, da chimico non posso che non essere d’accordo con quello detto da voi.
    l’infinitamente piccolo sta alla base di tutto.

    X simon: tutto a posto, ti avevo avvisato solo nel caso in cui dovessero esserci problemi, ma era una remotissima possibilità, il caldo mi ha sempre dato fastidio, non è certo una novità per me.

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  5. Mi metto subito al lavoro, e scrivacchio qualcosa sul Bollente Giugno 1935
    l’avevo promesso nell’ultima rubrica

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  6. Fabio-Nintendo :

    riguardo all’infinitamente piccolo, da chimico non posso che non essere d’accordo con quello detto da voi.
    l’infinitamente piccolo sta alla base di tutto.

    X simon: tutto a posto, ti avevo avvisato solo nel caso in cui dovessero esserci problemi, ma era una remotissima possibilità, il caldo mi ha sempre dato fastidio, non è certo una novità per me.

    OK, felic che stai di nuovo bene!

    Il caldo lo odio anch’io, ma ieri mi sn fatto i miei 70 km in bici, e gli ultmi ero davvero cotto, a causa del caldo ovviamente!

    Ma come dice Giovanni, le cose sembrerebbero destinate a cambiare nsibilmente…

    imon

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  7. ragazzi OT:

    L’Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) ha chiuso Maggio con un’anomalia complessiva di +0.505°C. Si tratta di uno dei valori più alti da quando la temperatura superficiale dell’Oceano Atlantico viene sistematicamente misurata. I record storici appartengono tutti al 1998: +0.526°C, +0.529°C e +0.557°C. Non è un caso che quest’anno, come 12 anni fa, si siano raggiunte anomalie marcate, sembra, infatti, che si sia un nesso tra gli eventi ENSO positivi (NINO) e picchi termici in Atlantico. Va comunque precisato che simili valori rientrano comunque all’interno di un’oscillazione positiva della AMO, che dovrebbe proseguire almeno fino al 2020. L’importanza dell’indice AMO è vitale per comprendere il passato, il presente e il futuro del clima, specie nord emisferico. Un Atlantico così caldo (indice di una corrente del Golfo piuttosto intensa) potrebbe favorire lo sviluppo di uragani ed una loro maggior propagazione verso Nord Est.

    da qui si possono vedere i dati:

    http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/correlation/amon.us.data

    l’indice AMO torna fortemente positivo a causa del NINO e della sua fase positiva, ovviamente sarà destinato a scendere nei prossimi mesi; tuttavia ho qualche perplessità riguardo a :
    Un Atlantico così caldo (indice di una corrente del Golfo piuttosto intensa)..;

    siamo sicuri che la corrente del golfo è così intensa? chi è l’esperto del blog e chi può chiarire meglio questa affermazione?

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  8. in parte è dovuto al NINO appena concluso, poi penso che forse centri qualcosa la CDG, magari non riuscendo a trasportare il calore verso nord si blocca prima e lo accumula nel medio atlantico.

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  9. Fabio-Nintendo :in parte è dovuto al NINO appena concluso, poi penso che forse centri qualcosa la CDG, magari non riuscendo a trasportare il calore verso nord si blocca prima e lo accumula nel medio atlantico.

    grazie Fabio, credo cmq che la situazione dovrebbe essere seguita costantemente nei prossimi mesi!

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  10. scusate muovamente l’OT ma credo che sia doveroso sopratutto per NIA visto che da tempo denuncia queste cose:

    Il Goddard Institute for Space Studies (GISS) ha reso noti i dati relativi all’andamento termico globale nel mese di Maggio. Secondo l’Istituto guidato da James Hansen l’anomalia complessiva (terre emerse + oceani) è stata pari a 0.63°C, vale a dire la più alta dal 1880 ex-aequo col 1998. Rispetto allo scarto osservato in Aprile si è avuta una flessione di 0.1°C. A livello emisferico le anomalie sono state le seguenti: +0.81°C per quello Nord (la più alta di sempre) e +0.45°C per quello Sud (7° di sempre). Tutto ok, quindi, il riscaldamento globale conferma d’aver rialzato la testa (dato confermato anche dalle rilevazioni satellitari). Tuttavia un piccolo appunto alla credibilità dei dati GISS è doveroso farlo; sempre più spesso, infatti, le anomalie proposte dalla NASA sono ‘viziate’ da gravie errori (vogliamo credere non voluti). Tra questi ricordiamo la clamorosa inversione dei dati nell’ottobre 2008, quando l’anomalia russo-siberiana fu calcolata con gli scarti settembre anziché con quelli di ottobre; le incredibili anomalie positive di Marzo in Finlandia quando in realtà il territorio finnico aveva vissuto uno dei Marzi più freddi degli ultimi decenni… Errori corretti non internamente, ma grazie a decine di migliaia di segnalazioni esterne. Se a questo aggiungiamo le numerose ‘aree missing’ e il calo costante del numero di stazioni a terra (sulla cui manutenzione ci sarebbe molto da discutere) ecco che i dati perdono in credibilità. Simili mancanze, secondo noi, non sono accettabili da parte di un Istituto blasonato come il Goddard…

    fonte meteo3B

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  11. fabiov :

    scusate muovamente l’OT ma credo che sia doveroso sopratutto per NIA visto che da tempo denuncia queste cose:

    Il Goddard Institute for Space Studies (GISS) ha reso noti i dati relativi all’andamento termico globale nel mese di Maggio. Secondo l’Istituto guidato da James Hansen l’anomalia complessiva (terre emerse + oceani) è stata pari a 0.63°C, vale a dire la più alta dal 1880 ex-aequo col 1998. Rispetto allo scarto osservato in Aprile si è avuta una flessione di 0.1°C. A livello emisferico le anomalie sono state le seguenti: +0.81°C per quello Nord (la più alta di sempre) e +0.45°C per quello Sud (7° di sempre). Tutto ok, quindi, il riscaldamento globale conferma d’aver rialzato la testa (dato confermato anche dalle rilevazioni satellitari). Tuttavia un piccolo appunto alla credibilità dei dati GISS è doveroso farlo; sempre più spesso, infatti, le anomalie proposte dalla NASA sono ‘viziate’ da gravie errori (vogliamo credere non voluti). Tra questi ricordiamo la clamorosa inversione dei dati nell’ottobre 2008, quando l’anomalia russo-siberiana fu calcolata con gli scarti settembre anziché con quelli di ottobre; le incredibili anomalie positive di Marzo in Finlandia quando in realtà il territorio finnico aveva vissuto uno dei Marzi più freddi degli ultimi decenni… Errori corretti non internamente, ma grazie a decine di migliaia di segnalazioni esterne. Se a questo aggiungiamo le numerose ‘aree missing’ e il calo costante del numero di stazioni a terra (sulla cui manutenzione ci sarebbe molto da discutere) ecco che i dati perdono in credibilità. Simili mancanze, secondo noi, non sono accettabili da parte di un Istituto blasonato come il Goddard…

    fonte meteo3B

    I dati Giss valgono meno di 0!

    Simon

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  12. fate voi che la serie storica più valida tutt’ora resta quella Hadley, gestita dal CRU, esatto proprio loro del climate-gate

    per farvi capire a che punto siamo arrivati.

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  13. fabiov :
    ragazzi OT:
    L’Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) ha chiuso Maggio con un’anomalia complessiva di +0.505°C. Si tratta di uno dei valori più alti da quando la temperatura superficiale dell’Oceano Atlantico viene sistematicamente misurata. I record storici appartengono tutti al 1998: +0.526°C, +0.529°C e +0.557°C. Non è un caso che quest’anno, come 12 anni fa, si siano raggiunte anomalie marcate, sembra, infatti, che si sia un nesso tra gli eventi ENSO positivi (NINO) e picchi termici in Atlantico. Va comunque precisato che simili valori rientrano comunque all’interno di un’oscillazione positiva della AMO, che dovrebbe proseguire almeno fino al 2020. L’importanza dell’indice AMO è vitale per comprendere il passato, il presente e il futuro del clima, specie nord emisferico. Un Atlantico così caldo (indice di una corrente del Golfo piuttosto intensa) potrebbe favorire lo sviluppo di uragani ed una loro maggior propagazione verso Nord Est.
    da qui si possono vedere i dati:
    http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/correlation/amon.us.data
    l’indice AMO torna fortemente positivo a causa del NINO e della sua fase positiva, ovviamente sarà destinato a scendere nei prossimi mesi; tuttavia ho qualche perplessità riguardo a :
    Un Atlantico così caldo (indice di una corrente del Golfo piuttosto intensa)..;
    siamo sicuri che la corrente del golfo è così intensa? chi è l’esperto del blog e chi può chiarire meglio questa affermazione?

    io non ci capisco più niente. le ultime volte in cui si è parlato di AMO si diceva tutti con una certa sorpresa che questa era diventata negativa anticipando di molti anni il previsto cambio di segno. si diceva anche che durante l’estate sarebbe potuta ritornare positiva ma solo temporaneamente. tutto ciò si ipotizzava fosse dovuto al minimo solare. ora si dice che la positività ha quasi raggiunto i livelli del ’98 grazie alla maggiore intensità della CDG che invece, a quanto pare, è tutt’altro che intensa. boh??!! chi è in grado di chiarirmi le idee? grazie

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  14. @carmelo
    nessuno puo’ chiarirti le idee, questa e’ la scienza da baraccone, un giorno ti dicono una cosa e il giorno dopo un’altra.
    sai perche’?
    a causa del modo in cui gira l’informazione, una volta ci si parlava di persona e tu potevi anche vedere coi tuoi occhi le misure e gli esperimenti fatti dallo scienziato. questo faceva girare l’informazione solo tra pochi ma era informazione buona.
    oggi l’informazione ce l’hai indirettamente e facilmente e in fondo non costa niente spararle a vanvera tanto nessuno ti viene a controllare.

    a me sembra un circo, la scienza l’abbiamo persa per strada 100 anni fa. o meglio, la vera scienza forse esiste ancora ma non fanno girare l’informazione per via di giochi di potere. forse.

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  15. effettivamente tutti questi cambi di fronte mettono fuori strada un po tutti.
    io prima non capivo nulla, ora che cominciavo a convincermi di sapere qualcosa in più, sono dinuovo in mezzo al deserto a morire di freddo. nn so se è chiaro il concetto. but!!!!!?????!!!!

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  16. @fede78
    vedi, il vero sapere non e’ quello che acquisisci a memoria, il vero sapere e’ quello che viene capito, solo in questa maniera uno lo puo’ usare nelle tante circostanze della vita quotidiana.
    quindi quando uno capisce, capisce anche se gli altri raccontano delle balle (oggi tante).
    capire poco ma capire e’ piu’ importante di conoscere tanta roba, la piu’ della quale e’ poi anche sbagliata.

    se non riusciamo ad applicare un concetto nei vari momenti simili della vita quotidiana l’informazione acquisita non serve a niente, sia che si tratti di preparare un piatto di pasta, sia che si tratti del lavoro di un fisico.

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  17. l’AMO come tutti gli altri indici oceanici è influenzato pesantemente e in maniera ritardata dalle fasi ENSO.
    abbiamo avuto il 2° nino più forte da quando se ne misura l’intensità.
    sopratutto abbiamo avuto una combinazione di fattori che insieme ad un NINO particolarmente occidentale hanno favorito una zonalità molto bassa a tal punto da portare le acqua tropicali ad accumularsi molto più a nord del dovuto.
    in più dobbiamo considerare il fatto che la corrente del golfo da parecchi mesi sembra far fatica ad arrivare molto a nord, rimanendo a latitudini più basse ed accumulando calore in quella zona ( favorendo le rimonte anticiclone che portano freddo in europa ).

    il minimo solare influenza glo oceani ed in particolare l’ENSO, ma nel breve periodo sono altri fattori che incidono.
    senza contare poi che ci stiamo avvicinando alla stagione calda e l’AMO sarebbe aumentata in ogni caso anche senza tutti questi fattori.

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  18. Intanto al noaa come di consuetudine doenicale, continuano a pomapre il SN (oggi 49!!!) ed anche il sidc nn è da meno, ieri 32 ed oggi 21!

    Mentre il flusso ancora nn riesce a sfondare gli 80, ormai è dall’8 maggio che nn ci riesce!

    Continuiamo pure così!

    W la cpntinuità col passato!

    Come mnadare all’aria 200 anni di rilevazioni!

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