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 "L'Ordine del Tempo" 
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Messaggio "L'Ordine del Tempo"
Zapuan ha segnalato questo libro:

"L'ordine del Tempo" di Carlo Rovelli
https://www.amazon.it/gp/product/B0727R ... UTF8&psc=1

definendolo estremamente interessante. Per combinazione lo ho appena letto. Per comprendere il "messaggio" di questo libro si devono fare alcune precisazioni:
Al momento disponiamo di almeno 3 modelli di realtà:
- la realtà quantistica (il molto piccolo)
- la realtà ordinale (nella quale viviamo, rappresentata dallo spazio euclideo)
- la realtà Relativistica (spazi molto grandi, velocità molto alte, masse molto grandi...)
Nell'ambito di ciascun modello si ottengono previsioni con l'accuratezza sufficiente. Lo scopo della scienza non è ottenere una descrizione del mondo più "oggettiva possibile" (pag 131) ma fare delle previsioni con errore noto (pagg 150, 153, 161...). La frase chiave è "...tutto avviene come se...".
Esistono anche almeno tre tipi di oggetti che rispondono a tre logiche diverse:
- gli oggetti quantistici (che hanno la doppia natura ondulatoria e corpuscolare)
- gli oggetti ordinali (che non si possono compenetrare e non hanno il dono dell'ubiquità)
- gli oggetti oscuri (materia oscura ed energia oscura)

Un oggetto quantistico, in quanto onda, occupa tutto lo spazio, in quanto corpuscolo occupa uno spazio limitato. Gli oggetti oscuri costituiscono il 75% della materia presente nell'Universo ma sono ancora quasi del tutto sconosciuti (anche la logica che seguono è sconosciuta).
Ora le tre realtà sono per qualche verso collegate. Per esempio la Relatività di Einstein (a velocità basse e per masse non tropo grandi) diventa la Relatività Galileiana caratteristica della realtà ordinale) ma non sono ancora state integrate in un modello unitario. Molti ricercatori sono impegnati proprio in questo sforzo di unificazione. Carlo Rovelli è uno di questi e infatti ci parla delle ipotesi che si stanno esplorando per raggiungere questo obiettivo (un'altra ipotesi è quella della stringhe e nemmeno per questa esistono, al momento, verifiche sperimentali).
In sostanza Carlo Rovelli espone delle ipotesi (come ricorda lui stesso almeno in due occasioni).
Qualsiasi ipotesi dovesse rivelarsi corretta la nostra realtà, la realtà ordinale, non subirebbe alcun cambiamento.

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31/07/2017, 9:50
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Nel libro in questione viene citato il Principio di Heisemberg. Anche qui serve una piccola spiegazione.
Per prima cosa Heisemberg non ha mai parlato di "indeterminazione" ma di "incertezza". All'origine c'è probabilmente un errore di traduzione dal tedesco dove "incertezza" è stato tradotto con "indeterminazione" e poi questo termine è rimasto. Purtroppo è sbagliato.
Un valore è indeterminato quando è sconosciuto.
Un valore è incerto quando è conosciuto ma con un certo errore.
Il Principio di Heisemberg dice:
Non è possibile misurare contemporaneamente e con precisione arbitraria determinate coppie di grandezze dette "canonicamente coniugate" quali (spostamento e velocità), (energia e tempo), (direzione e momento angolare)."
Quindi, se decido di misurare la velocità con errore piccolo, inevitabilmente misurerò la posizione con un errore "grande". Tuttavia posso misurare, con precisione arbitraria, tutte le coppie di grandezze che non siano canonicamente coniugate.
Questo principio vale nell'ambito della Meccanica Quantistica e anche nell'ambito della Teoria dei Segnali dove non è possibile misurare contemporaneamente e con precisione arbitraria la durata e la banda passante di un segnale. Non vale nella Fisica Classica.
In realtà il Principio di Heisemberg è una conseguenza delle proprietà della trasformata di Fourier e le grandezze canonicamente coniugate sono tutte quelle legate dalla trasformazione di Fourier.
In Meccanica Quantistica la posizione e la velocità di una particella sono legate dalla trasformazione di Fourier. Questo la dice lunga su quanto la "realtà quantistica" sia diversa dalla "realtà ordinale".
Possiamo anche dire che il Principio di Heisemberg è una conseguenza del modello che abbiamo formulato per predire il comportamento degli oggetti quantistici (modello che fa uso delle Trasformate di Fourier). Se un giorno troveremo delle trasformazioni più accurate con proprietà diverse probabilmente avremo anche un nuovo Principio di Hisemberg. Al momento, però, le evidenze sperimentali confermano il modello attuale che ha un ottimo potere predittivo.

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31/07/2017, 10:10
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Quindi:
nella realtà quantistica "tutto avviene come se" l'Universo seguisse le leggi espresse dalla Meccanica Quantistica.

nella realtà ordinale "tutto avviene come se" l'Universo seguisse le leggi espresse dalla Fisica Classica.

nella realà relativistica "tutto avviene come se" l'Universo seguisse le leggi espresse dalla Relatività Generale.

Se le ipotesi saranno seguite dalla validazione sperimentale forse un giorno potremmo dire:
"Tutto avviene come se" l'Universo seguisse le leggi espresse dalla Quantistica Gravitazionale (o dalla Teoria delle Stringhe).
In ogni caso, la Quantistica Gravitazionale (o la Teoria delle Stringhe) conterrà in sé, come caso particolare, la Relatività Generale, la Fisica Classica e la Meccanica Quantistica.

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31/07/2017, 13:02
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Il Principio di Heisemberg vale anche nella Teoria dei Segnali. In particolare, dato che l'energia è proporzionale alla larghezza di banda,
Immagine
(dove k è una costante di valore opportuno).
Ora con un segnale sinusoidale puro la larghezza di banda è nulla perché la differenza tra due frequenze uguali vale zero. Ciò non contrasta con il Principio di Heisemberg perché risulta che la durata di tale segnale con larghezza di banda nulla è infinita (non indeterminata ma infinita). Infatti una sinusoide pura è un segnale periodico che si estende su tutto l'asse temporale.
E allora come fa a funzionare l'analizzatore di spettro (che fornisce solo spettri rigorosamente limitati in banda? L'analizzatore di spettro vede ogni segnale come se fosse un periodo di un segnale periodico. Anche questo non contraddice il Principio di Hisemberg.
Quindi i segnali sono quello che sono ma, quando entrano in un analizzatore di spettro "tutto avviene come se" fossero un periodo di un segnale periodico.

Per contro, visto che le cose funzionano e sono validte da infiniti esperimenti, quando qualcuno fa delle affermazioni che contrastano con il Principio di Heisemberg o prende il Premio Nobel ho ha detto una minkiata.

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31/07/2017, 13:29
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
L'entropia di un sistema è la misura del numero di modi in cui si può realizzare lo stato di quel sistema. Per esempio: in quanti modi si possono disporre i libri in uno scaffale della libreria? diciamo 100. In quanti modi possiamo sparpagliare gli stessi libri sul pavimento? sicuramente molti di più.
Ne segue che l'entropia del sistema "libri" è più bassa quando questi sono in ordine nello scaffale che sparsi nel pavimento. Immaginiamo di abbandonare la casa per 100 anni. Quando torniamo i tarli hanno mangiato la libreria ed i libri sono caduti sul pavimento, il tetto è crollato ed il vento e la pioggia hanno fatto ulteriori danni. L'entropia del sistema "casa" (e del sistema "libri") è aumentata. Anche se aspettiamo altri 1000 anni è molto improbabile che la casa si ricostruisca da sola e che i libri (da soli) tornino al loro posto. E' molto più probabile che lo stato della casa evolva verso una distruzione (un disordine) sempre maggiore (entropia sempre maggiore) finchè tutto sarà ridotto in polvere (entropia massima).
Vi sarà capitato di tribolare per caricare il bagagliaio dell'automobile con una quantità di valigie, pacchi, ombrelli, seggiolini, cestini da pic-nic....alla fine avete trovato un solo modo per farci stare tutto. Quello è lo stato di minima entropia per il sistema "bagagli". Contemporaneamente, però, voi siete stanchi e sudati. La vostra entropia è cresciuta, quella dei bagagli è diminuita ma l'entropia totale (voi+bagagli) è comunque aumentata.
Ora immaginate di dover prendere tutto quello che c'è nell'Universo e di doverlo metter nello spazio di una capocchia di spillo. E' plausibile immaginare che non ci siano tanto modi di riuscirci: è plausibile pensare che ce ne sia uno solo. Quell'unico stato era lo stato di minima entropia dell'Universo.
Ecco perché l'entropia dell'Universo era minima un attimo prima del Big Bang e poi ha potuto solo aumentare.
L'entropia di una parte di un sistema può essere ridotta (lavorando) ma il lavoro necessario aumenta l'entropia di chi lo fa e, alla fine, l'entropia totale cresce sempre.

Per questo motivo, una volta che il pianeta Terra si sarà scaldato, non potremo raffreddarlo (se non riducendo il calore che viene dal Sole).

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31/07/2017, 14:05
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Ci sono diversi modi per definire l'entropia e il tuo, perdonami, non è il migliore, il più comprensibile.
L'entropia è lo stato di disordine di un sistema.
L'entropia dell'universo ha lo stesso verso del tempo.
Era pari a zero a tempo zero (big bang) e aumenta con il passare del tempo, fino a quando non sarà più possibile assistere ad alcuna trasformazione capace di trasferire calore e l'entropia raggiungerà il suo valore massimo (morte da congelamento dell'universo).

Osserviamo quotidianamente l'aumento inesorabile dell'entropia.
Al mattino ad esempio, disponiamo di latte e caffè, che se messi insieme sono ben felici di trasformarsi in cappuccino (o caffellatte), poiché questo è più disordinato del latte e del caffè separati.
Se invece volessimo separarli tornando allo stato iniziale, ammesso che ciò sia possibile, dovremmo spendere energia, e ci troveremmo con latte, caffè, energia spesa e aumento di entropia.

L'acqua è un esempio più eclatante;
il suo diagramma di stato ci indica che a pressione atmosferica "preferisce" essere liquida per temperature comprese tra 0 e 100 Celsius.
in altre parole, poiché ogni sistema tende allo stato di minor energia, lo stato liquido è quello ad energia più bassa tra 0 e 100 C*
Ma allora perché a 25C* evapora?
Facendogli i conti in tasca, non gli conviene evaporare, poiché lo stato gassoso è più energetico di quello liquido (a 25 gradi).
Il fatto è che evaporando va ad aumentare notevolmente l'entropia del sistema acqua-aria che la circonda, poiché da due sostanze separate, per di più con due stati diversi, diventa un'unica miscela gassosa aria-acqua. Cioè l'aumento di entropia del sistema acqua-aria vince sullo stato di minor energia del sistema acqua.


31/07/2017, 16:38
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Alessandro Cioni ha scritto:
Ci sono diversi modi per definire l'entropia e il tuo, perdonami, non è il migliore, il più comprensibile.
L'entropia è lo stato di disordine di un sistema.
L'entropia dell'universo ha lo stesso verso del tempo.
.....

Non sarà la più semplice ma è corretta. Purtroppo basta cambiare una virgole o una parola e le cose cambiano significato. L'entropia si può definire in senso statistico (come ha fatto Boltzmann) o in senso termodinamico con l'integrale di Clausius (più ostico).
Comunque sarebbe meglio dire che "Il tempo va nella direzione in cui cresce l'entropia" (possiamo avere un dubbio rispetto allo scorrere del tempo ma non sul fatto che l'entropia cresca. Per esempio se ti danno tre fotografie da ordinare in sequenza temporale lo puoi fare valutando l'entropia).
In effetti si può riconoscere un legame tra disordine ed entropia ma il concetto di ordine e disordine è soggettivo mentre il numero di stati in cui si realizza lo stato di un sistema si contano e quelli sono.

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31/07/2017, 17:52
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Sarebbe meglio dire che tempo e entropia hanno lo stesso verso.
Non possimamo avere dubbi su uno senza averne nell'altro.
Possiamo al limite chiederci chi è nato prima... l'uovo o la gallina...


04/08/2017, 10:08
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Alessandro Cioni ha scritto:
Sarebbe meglio dire che tempo e entropia hanno lo stesso verso.
Non possiamo avere dubbi su uno senza averne nell'altro.
Possiamo al limite chiederci chi è nato prima... l'uovo o la gallina...

Nessun dubbio.
Fisicamente si osserva che il calore passa spontaneamente dai corpi "caldi" a quelli "freddi" mentre, spontaneamente, il contrario non avviene. La parola chiave è "spontaneamente".
Questa asimmetria si manifesta quando sono coinvolti enormi quantità di atomi. In queste condizioni ha senso parlare di Entropia (che è una funzione di stato termodinamica).
A livello di particelle elementari il concetto di Entropia non c'è. Ne segue che, nel mondo macroscopico, se mi danno in mano un certo numero di "fotografie" degli stati di un sistema scombinati nel tempo riesco a metterle nel giusto ordine temporale calcolando l'Entropia di ciascuno stato.
E' l'Entropia che mi consente di mettere le cose in ordine. In sostanza se ho un dubbio sul verso del tempo, guardo l'Entropia. Nel mondo ordinale macroscopico tempo ed Entropia vanno nella stessa direzione. Comunque il tempo c'è da sempre, l'entropia è una scoperta dell'uomo e non è un osservabile ma il risultato di un calcolo.
A livello quantistico possiamo immaginare questa situazione (semplifico):
- "fotografia" A: un atomo di idrogeno eccitato
l'atomo di diseccita ed emette un fotone di energia E
- "fotografia" B: un atomo di idrogeno alla stato fondamentale
il fotone percorre tutto l'universo e torna esattamente sull'atomo che lo ha emesso e lo eccita restituendogli l'energia E.
- "fotografia" C: un atomo di idrogeno eccitato
Lo stato iniziale e lo stato finale dell'atomo non sono distinguibili.
Se mi mettono in mano queste tre fotografie scombinate (e senza le lettere) non ho modo per disporle nell'ordine corretto. La successione ABC o ACB o BAC o CBA (non avendo osservato cosa è avvenuto tra l'una e l'altra) sono tutte accettabili. Il fatto che non sia capace ad ordinare le fotografie non significa che il tempo non esista o che la sua direzione sia cambiata.
Se ci sono problemi a livello del tempo questi riguardano la realtà quantistica non certo la realtà macrocopica.

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04/08/2017, 12:08
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Messaggio Re: "L'Ordine del Tempo"
Molto interessante.
Il libro di Carlo Rovelli mi tentava dallo scaffale della libreria.
Ma non l'ho preso,per via dell'entropia. :mrgreen:
Va beh,ma che se ne vada a Aramemgo (che per la precisione è un paesino in provincia di Asti) l'entropia.
Vado a comprarlo.
Questa storia del principio di incertezza come derivante dalla trasformazione di Fourier,sulla quale la fisica quantistica è costruita, mi intriga .
E dunque.....le grandezze coniugate sono come * e camicia o cosa?
Come energia e massa ad esempio nella famosa equazione di Einstein?
Il legame in fondo si descrive sempre tramite una costante fondamentale di natura.
Grazie Mario per i continui spunti che ci dai.


25/08/2017, 18:02
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