LA TEORIA DELLE STRINGHE: relatività contro meccanica quantistica Gaia Del Mauro Classe 5°A Anno Scolastico 2007/2008 1 Indice Scienze e fisica • • • • • Introduzione La relatività di Einstein La meccanica quantistica Relatività generale contro meccanica quantistica La teoria delle stringhe Filosofia • Il tempo 2 Introduzione • Relatività generale di Einstein • Meccanica quantistica Non possono essere giuste entrambe La teoria delle stringhe (TOE) forse risolve il conflitto 3 La Relatività di Einstein Relatività generale • principio di equivalenza: esiste un legame fra forza di gravità e moto accelerato Sono indistinguibili negli effetti 4 Introduce la curvatura dello spazio tempo: La gravità è la curvatura dello spazio e del tempo • 1. In assenza di materia ed energia, lo spazio è piatto 2. La presenza di un oggetto deforma lo spazio circostante 3. L’incurvamento produce un effetto sugli oggetti vicini 5 La meccanica quantistica Principio di indeterminazione misurare significa perturbare E’ impossibile misurare simultaneamente la posizione e la quantità di moto di un oggetto 6 Relatività contro meccanica quantistica Domini di applicazione differenti • Relatività: • Meccanica quantistica Si applica su scale macroscopische Si applica su scale microscopische In assenza di massa, lo spazio è piatto Per il principio di indeterminazione: una regione vuota dello spazio sembra inerte se misurata a grandi scale. In realtà, nasconde un’incessante attività microscopica. 7 A scale ultramicroscopiche incontriamo l’incompatibilità fra relatività e meccanica quantistica: la nozione di geometria spaziale regolare, cardine della relatività generale, perde di senso a causa delle violente fluttuazioni quantistiche. La distanza al di sotto della quale si manifesta la contraddizione è la lunghezza di Planck, (10 -33 cm). 8 La teoria delle stringhe • Concilia relatività e meccanica quantistica • Le particelle elementari non sono puntiformi, ma sottili filamenti: le stringhe La stringa può oscillare secondo infiniti modi di vibrazione 9 Le proprietà delle particelle elementari sono determinate dal modo di vibrazione della loro stringa interna. Come la teoria risolve il conflitto: • Qualcosa esiste solo se può essere rilevato e misurato. • Non c’è modo per usare le stringhe per sondare i fenomeni a scale inferiori alla lunghezza di Planck. • Le fluttuazioni della trama spaziale alle scale inferiori alla lunghezza di Planck non esistono. 10 Il tempo Che cos’è esattamente il tempo? Il tempo secondo Agostino: “Se non me lo chiedi, lo so. Ma se me lo chiedi, allora non lo so più”. Il tempo del senso comune: Kant: “il tempo non è qualcosa di oggettivo, ma una condizione soggettiva necessaria…” Il tempo della fisica: Newton: il tempo e lo spazio sono assoluti Einstein: lo spaziotempo è relativo 11 Bibligrafia: • Pietro Greco, Einstein e il ciabattino, Editori Riuniti • Brian Greene, L’Universo elegante, Einaudi • Antonio Caforio / Aldo Ferilli, Fisica 3, Le Monnier • G. Pacchioni, Quanto è piccolo il mondo, Zanichelli • Angelo Diotti, Sergio Dossi, Franco Signoracci, Millennium 3, Sei • Cioffi, Luppi, Vigorelli, Zanette, Bianchi, De Pasquale, O’Brien, I filosofi e le idee 2, Mondadori 12