Sicuramente se vuoi seguire un tuo processo mentale, fai pure. Eretiko ed anche io stiamo seguendo un altro percorso (storico ma non solo) che se seguito con attenzione potrebbe anche far intuire molte questioni sulla meccanica quantistica compreso la famosa indeterminazione di Heinseberg.
Infatti per comprendere (mia opinione) l'indeterminazione di cui parla Heinseberg, bisogna far mente locale sull'artifizio matematico proposto da Planck e le caratteristiche dell'onda (frequenza, lunghezza ecc.).

Scendiamo nel particolare: quando noi parliamo di spettro della luce cosa intendiamo? Intendiamo (Eretiko controllerà che non stia dicendo boiate) la "sommatoria" delle lunghe d'onda. Ad ogni lunghezza corrisponderà un colore. Noi però quando osserviamo lo spettro non vediamo tutti i "colori" delle rispettive lunghezze d'onda; la nostra mente fa un sunto e ci restituisce un colore in particolare. Cosa si pensava all'epoca?(Eretiko controlla, perchè io non faccio copia incolla, quindi potrei sbagliare con la memoria) che tutte le lunghezze d'onda possibili si estendessero in un continuum.
Invece, l'artifizio, sotto una certa soglia ( l'h di Planck) incominciano ad andare a saltelli.

Se questa ricostruzione è sufficiente per andare avanti, Eretiko magari ci spiega (se ne ha voglia) perchè questo significa "quantizzare l'energia" e che relazione c'è (se c'è) tra lunghezza d'onda ed energia. Una domanda che ci possiamo porre è: ma questo famoso saltello tra E=hf e E=2hf perchè non si realizza mai, oppure qualche volta si realizza? E se si realizza, per quale motivo si realizza? (ma forse sto andando troppo avanti).

E' tuttora ignorata, e il motivo è facile a comprendersi: in fondo la meccanica quantistica è ottima, è la base sulla quale si fonda ad esempio tutta la tecnologia dei semiconduttori, e a pochi viene voglia di capire se essa sia o meno una legge fondamentale di natura (nella sua interpretazione ortodossa) o di trovare alternative. La teoria di Bohm non mette in dubbio l'aspetto probabilistico: semplicemente lo supera, essendo una teoria completamente deterministica (e per chi ha voglia e tempo consiglio di andarsi a vedere come si spiega la doppia fenditura secondo Bohm, con traiettorie delle particelle perfettamente definite in barba a qualsiasi principio di indeterminazione).


Per forza: una volta postulato (per fede, più che altro) che un sistema microscopico è guidato dal caso finchè non interagisce con qualcosa, bisogna necessariamente ammettere "strane leggi fisiche" che accadono all'atto dell'osservazione e/o della misura, dove un sistema probabilistico diventa istantaneamente e per magia "deterministico" (sempre secondo gli ortodossi).
Ma l'aspetto forse più inquietante è che ciò avviene per una funzione matematica, e a mio parere questo supera veramente qualsiasi fantasia ed immaginazione, a dimostrazione che ormai la "fisica" si è disciolta nella matematica pura.

...da quello che mi sembra di aver capito...un corpo nero assomiglia molto ad una trappola per le mosche , del tipo a bottiglia, o meglio...assomiglia al suo forellino :un certo volume reca una relativamente piccola apertura dolciastra sulla superficie che lo delimita, attraverso la quale le mosche hanno grande probabilita' di poter entrare e pochissima di uscire... ... le mosche potrebbero ( se fossero sufficientemente piccole) , nel principio, accumularsi all'infinito all'interno di essa ( a casa ne ho costruita una...e ..devo dire che funziona ...), e far aumentare , quindi, all'infinito il ronzio proveniente dalla bottiglia..., credo che provarono a fare una cosa simile e che constatarono che la relazione fra numero di mosche entrate e intensita' del ronzio non era continuamente proporzionale fino all'infinito, forse perche' non contava il numero di mosche in se' che entrava, ma la dimensione o la forza ronzante o una proprieta' la cui somma per se' non bastava a far sussistere una relazione di proporzionalita' fra la causa e l'effetto osservato,...chissa'...questa e' un'interpretazione bucolica che forse non calza, ma che se azzeccata, mostra chiaramente l'importanza dell' idea che diamo allo spazio nel considerare i fenomeni fisici.
In questo contesto , un fatto a me incomprensibile e' quello incontrovertibile che la luce abbia per ciascun osservatore sempre la stessa massima velocita' possibile in assoluto per ciascuna entita' in moto relativo nel nostro universo ; oggi si pensa che il nostro mondo giaccia in un volume di spazio finito e in espansione, uno spazio siffatto , pero', non permetterebbe di affermare il limite assoluto della velocita' luminale, visto che un punto qualsiasi sopra quella "superficie" volumetrica si allontanerebbe da se' stesso ad una velocita' superiore a quella della luce; si allontana da se' stesso ,perche' lo spazio che lo separa da se' stesso, in questo volume finito ma non limitato, incrementa ad una velocita' presumibilmente superiore a 300 000 km al secondo ( vuoi che in un secondo , l'intero volume dell'universo non incrementi "linearmente" di soli 300 000 km... )... voi che ne pensate?

La lunghezza d'onda è inversamente prporzionale alla frequenza, quindi l'energia è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda (essendo direttamente proporzionale alla frequenza).
I salti si verificano sempre: il fatto è che la costante "h" è molto piccola quindi a basse frequenze i salti sono piccoli, mentre alle alte frequenze sono più grandi, infatti il termine hf (che è il salto minimo di energia) cresce proporzionalmente alla frequenza. Tanto per fare un esempio se per una data frequenza f ho un salto di valore 0.1 (hf = 0.1), a frequenza 10 volte più grande il salta diventa = 1: nel primo caso fornendo energia E = 0.1 si eccita la vibrazione di frequenza f, ma se continuo a fornire energia passando per valori intermedi 0.2, 0.3,... non si potrà eccitare una vibrazione a frequenza 10 volte superiore fino a quando non si fornisce esattamente E = 1. Invece fornendo E = 0.2 si ecciterà una vibrazione a frequenza doppia, per E = 0.3 una frequenza tripla, e così via. Questo meccanismo ci dice che l'interazione radiazione/materia avviene per valori quantizzati (ovvero la materia può assorbire/emettere solo pacchetti discreti di energia).
Perchè ciò avvenga, non lo so ma credo che la domanda andrebbe rivolta molto in alto... a chi ha "creato" la materia con queste caratteristiche.
Intuitivamente si può pensare a una caratteristica del tutto generale della materia: la sua "reazione" crescente ad opporsi al moto; innescare un'oscillazione richiede una energia tanto maggiore quanto più veloce è l'oscillazione (ovvero tanto più elevata è la sua frequenza).

Proprio per questo ho citato quell'articolo di Scienze: quello che è interessante è che il mutamento del concetto di realtà che si manifesta nelle teoria dei quanta non è una semplice continuazione del passato, esso appare come una vera rottura nella struttura della scienza moderna
(Werner Heisenberg, Fisica e filosofia, Ed. Il Saggiatore, pag.41)
Viene ri-preso Bohm e ho riportato l'inizio di quell'articolo, perché ci sono molte perplessità su una realtà indeterministica come è dato per scontato da molti ed è per questo che la teoria di Bohm è ri-presa con considerazione ... perlomeno così leggo da molte parti.
La funzione pratica della meccanica quantistica è fuori discussione e i suoi calcoli probabilistici funzionano, per esempio per i semiconduttori, come hai ricordato... solo perché l'approssimazione dei calcoli è sufficiente per il corretto funzionamento dei semiconduttori.


Sono perfettamente d'accordo, postulato per fede e aggiungo (forse) un modello teorico creato sulla base di una visione della realtà indeterministica a cui corrisponde una epistemologia, un modello teorico che, comunque sia la realtà del micromondo, sa dare sufficiente ragione di un certo numero di osservazioni e di fenomeni.
Sono anche perfettamente d'accordo con quello che dici e con espressione efficace " la fisica si è disciolta nella matematica pura".
Siamo molto lontani dai modelli atomici costruiti ad immagine di quelli planetari, di tutto ciò passo dopo passo non è rimasto che la sola complicatissima matematica.

Sono andato a rivedermi il fotone ... non è che una unità di misura ... e sono rimasto, con nuova consapevolezza, deluso e ... stimolato alla riflessione filosofica.

Sarebbe interessante anche cercare di approfondire il dualismo ( si fa per dire)
onda-corpuscolo.

In questi giorni ho riflettuto o meglio meditato su cosa sia un onda, su cosa rappresenti nella realtà ... perché corpuscolo è abbastanza intuitivo, mi sembra.
Forse aveva ragione Kant ... non riusciamo a pensare se non servendoci di determinate categorie dalle quali non possiamo uscire.

Ho ammassato vari argomenti ma spero che capirai il mio pensiero.

(Aggiungo questo, di cui mi sono ricordato ora, al discorso della determinazione/indeterminazione: nella prefazione di Fisica e filosofia, F.S.C. Northop dice " .. il profano tende a pensare la causalità come una relazione fra oggetti, lo scienziato la pensa come una relazione fra diversi stati dello stesso oggetto o come lo stesso sistema di oggetti in tempi diversi .. " op.cit. pag. 20 .

@ Ulysse
Ma come, ora che si parla di scienza te ne scappi a parlare di trascendenza e di Dio?

Minore è la frequenza maggiore è la lunghezza d'onda. Più aumenta la frequenza più corta diventa la lunghezza d'onda


L'energia aumenta se la lunghezza d'onda diventa più corta, ovvero se la frequenza aumenta.

(p.s. questo è il punto per me sempre stato un po' oscuro, in quanto pensavo che la quantità di energia era proporzionale all'altezza dell'onda, invece è proporzionale alla frequenza...va bhe )


Quel che ho evidenziato in neretto dovrebbe essere chiaro. Il resto per me un po' meno, in quanto la mia domanda (che avrò posto male) si prefiggeva di capire la "natura" del pacchetto d'onde. Quindi della quantizzazione. Tra parentesi dicevo che forse sto andando troppo avanti, in effetti mi prefiggevo di spiegare che, secondo interpretazione postuma, nel pacchetto (sempre se ciò è vero) abbiamo diverse lunghezze d'onda, una di queste capace di fare quel "grande salto" ad alte frequenze (come riporti tu in neretto). Quindi il salto se c'è è perchè casualmente una di queste si realizza. Statisticamente però ciò è raro, quindi la catastrofe dell'ultravioletto non lo vedremo mai, e i conti tornano. Dimmi se ho sbagliato oppure no.

In sostanza dico a tutti. L'artifizio di Planck funziona, ma il motivo del perchè funzioni è un'interpretazione. Qualcuno pensa al caso...qualcun altro ad una precisa causa fisica ancora non nota.


Quel che volevo dire (chiedere ed affermare insieme) era: ma qualche volta succede... ???!!! Quindi perchè... (se davvero succede).

Si potrebbe addirittura affermare che è una rottura con la cultura occidentale in genere, non a caso sia Bohr che Heisemberg eranno profondamenti attratti dalla filosofie orientali e dall'idealismo estremo. Secondo la scuola di Bohr infatti la teoria va intesa non come descrizione di ipotetiche particelle, ma come descrizione degli esperimenti che possiamo fare (secondo me questo appare più un trucchetto per sorvolare sugli aspetti più insidiosi della teoria). In ogni caso abbandonando il realismo ci sarebbe da capire come possano emergere corpi macroscopici da particelle che stanno solo nella nostra fantasia.


Sull'esistenza del "fotone" non ci sono dubbi da quando Compton fece il famoso esperimento che confermò la teoria di Einstein: alcuni fenomeni si possono spiegare "solo" attribuendo alla luce un comportamento ondulatorio, altri solo attribuendo un comportamento "corpuscolare". Fino al 1905 si riteneva che la luce fosse solo "onde" elettromagnetiche, la cui legge di propagazione era stata scoperta da Maxwell. Il dualismo onda-particella nasce con Einstein in relazione alla luce: l'effetto fotoelettrico ad esempio si può spiegare solo con i fotoni perchè il meccanismo assomiglia fortemente ad un urto meccanico altrimenti inspiegabile in forma ondulatoria. Poi De Broglie estese il concetto anche all'elettrone ma qui il concetto di "onda" è più complicato: infatti occorre immaginare un elettrone che orbita attorno al nucleo non su un'orbita ben definita (come avveniva ancora nell'atomo di Bohr), bensì che procede su una "zona" circolare la cui ampiezza ha appunto la forma di un'onda. L'onda delimita quindi lo spazio in cui si può muovere l'elettrone (De Broglie la chiamò onda-pilota). Il problema qui è che, a differenza della luce dove l'onda ha almeno un'inizio e quindi si propaga, nel caso dell'onda pilota dell'elettrone essa è "stazionaria", cioè è un'onda che esiste da sempre ed esisterà sempre, e quindi non si propaga: essa può solo cambiare frequenza in funzione della quantità di moto dell'elettrone.
Per la meccanica quantistica (ortodossa) quest'onda-pilota non è reale, e si riduce ad un'onda di "probabilità", quindi a un ente puramente matematico. Per Bohm invece (sulla scia di De Broglie) essa esiste realmente e indica alle particelle come muoversi. Stessi risultati, ipotesi notevolmente diverse.

Bohm sostiene che l'universo vada identificato con un ologramma e che le particelle subatomiche siano prive di una distanza reciproca, in quanto la loro diversa collocazione nello spazio si ricollegherebbe a una mera illusione, come se la suddivisione in parti, via via più piccole, fosse solo una falsa rappresentazione della realtà, confutabile, attraverso un'esame più approfondito e a un livello di indagine più evoluto.
La conseguenza essenziale, e apparentemente incredibile, è che tutto si compenetra con tutto. E' noto che il mistico Krishnamurti ha espresso delle convinzioni affini alla tesi dell'universo olografico di Bohm, con la conseguente creazione di una dimensione "senza tempo", in cui passato, presente e futuro si intersecano e compenetrano. Di più : si è creata un parallelismo fra il funzionamento dell'universo olografico e quello del cervello umano, concepito anch'esso come un ologramma (Pribram), con conseguenze anche nell'approccio delle terapie mediche (ovviamente, approccio non convenzionale)
Queste concezioni si collegano a un tentativo di analizzare la realtà, secondo schemi diversi da quelli propri della mentalità occidentale e in ogni caso, anche ove non condivisi e non condivisibili, consentono di intuire come una ricostruzione, basata solo su talune petizioni di principio, ancorché dimostrate in modo rigoroso, possa lasciare da parte qualche aspetto non ancora sufficientemente indagato. Tale teoria sembra mirare a una sorta di (forse, anzi sicuramente, utopistica) creazione di un'armonia universale, in cui si possa far scorrere l'intero universo. C'è, forse, il bisogno di "sognare" una realtà diversa da quella che effettivamente è presente, ma non bisogna trascurare la possibilità che, anche in impostazioni di questo genere, vi sia sia una parte, ancorché impalpabile, di verità.
Gli esiti dell'adesione a ricostruzioni siffatte sono un'esasperazione del concetto psicologico, secondo cui "la mappa non è il territorio", ossia che ciò che noi percepiamo è esito di una distorta rappresentazione della oggettiva realtà, con conseguenze che, volendo, possono riguardare ogni ramo dello scibile. Lo scrivente, sempre pervaso, da una (almeno apparente, in quanto è sempre lecito pensare a un autoinganno in questo senso) tendenza "scettica", non condivide, nella loro radicalità. queste impostazioni, anche se non può negare di provare una certa "suggestione", riguardo a esse, quanto meno rispetto all'idea che ancora non sia stato tutto spiegato. E allora le leggi efficaci nell'universo non è detto che siano già interamente esplicitate, così come è chiaro dalle notevoli incertezza, che ancora regnano in questa tematica.

L’effetto fotoelettrico consiste nell’emissione di elettroni da parte di una lastra metallica sottile quando essa è colpita da una radiazione luminosa con frequenza superiore ad una certa soglia minima.

Secondo la classica teoria ondulatoria la luce è una onda elettromagnetica che si diffonde nello spazio e che trasporta energia con una distribuzione continua ( non discreta … non pacchetti di energia isolati l’uno dall’altro).

L’effetto fotoelettrico si manifesta quasi istantaneamente allorché la luce incidente colpisce la lastra ma, secondo la teoria ondulatoria classica, la radiazione incidente sulla lastra dovrebbe impiegare un certo tempo per trasferire su quel punto della lastra una energia sufficiente a far sì che l’elettrone sia emesso.

Sempre secondo la teoria ondulatoria, l’energia cinetica dell’elettrone espulso dovrebbe essere proporzionale all’intensità della luce incidente mentre invece dipende, è proporzionale alla lunghezza d’onda della luce (colore percepito) che colpisce la lastra.

Bisogna, necessariamente, concludere che un “modello” della luce semplicemente ondulatoria non rende ragione del fenomeno “effetto fotoelettrico”.

E bisognava pensare ad un modello che potesse rendere ragione del fenomeno “effetto fotoelettrico”.

Si approdò infine ad un modello che forniva una spiegazione sufficiente e accettabile:

l’energia ε (épsilon) della radiazione elettromagnetica ( quella della luce incidente sulla lastra)
con una data frequenza υ (ipsilon)
viene trasmessa non in modo continuo ma soltanto con valori discreti ( come sparare pallini uno di seguito all’altro) secondo questa eguaglianza

ε = n h υ
dove h è la costante di Plank ed n un numero intero.

Dunque ε = h υ è il quanto di energia o fotone o pacchetto di energia che viene trasmesso tutto insieme.

Leggo (dal Dizionario enciclopedico dei termini scientifici) che il fotone è una particella con massa di riposo uguale a zero, costituita da un quanto di radiazione elettromagnetica. … La loro esistenza viene ammessa per spiegare l’effetto fotoelettrico e altri fenomeni …

Per questo ho detto che il fotone è una unità di misura mettendo in dubbio che a questo “nome” corrispondesse nella realtà naturale (diciamo così) “un qualcosa” in modo da superare la sua sola valenza matematica, valenza che è sufficiente tuttavia a dare una spiegazione all’effetto fotoelettrico.

Comparandolo concettualmente con l’elettrone che possiede invece una massa a riposo, il fotone sembra perdere ogni sussistenza.


(Se qualcuno legge forse mi considererà pedissequo ma ... il mio metodo è non procedere fino a quando non hai capito, o creduto di capire, quanto precede.)

Le equazioni di Maxwell sono spazialmente continue quindi l'energia si distribuisce in uno spazio crescente man mano che l'onda si propaga. Immagina una sorgente che emette luce in tutte le direzioni spaziali: le onde si propagano in modo sferico con centro nella sorgente. Dopo un certo tempo la sfera avrà un raggio più grande, e l'energia sarà distribuita in tutta la sfera in modo inversamente proporzionale al quadrato del raggio della sfera. Se ti metti su una piccola porzione di questo fronte sferico troverai che l'energia è proporzionale al quadrato dell'ampiezza dell'onda. Questo risulta dalle equazioni di Maxwell (e i misuratori di campo usati nelle telecomunicazioni in effetti misurano l'ampiezza del campo elettrico in un certo punto e visualizzano la potenza del segnale).
Secondo l'ipotesi quantistica (e direi più secondo Einstein che secondo Plank) l'energia della radiazione invece non è distribuita spazialmente in modo continuo, ma solo in alcune porzioni di spazio: essa è quindi discontinua (o discreta o quantizzata). Quindi le equazioni di Maxwell (in riferimento alla luce) sarebbero solo un'approssimazione valida a frequenze più basse, approssimazione che diventa meno valida quando si va nel campo dell'ultravioletto. Se tu leggi l'articolo di Einstein del 1905 in cui teorizza i "quanti di luce" ti sarebbe tutto chiarissimo: lui parte appunto da questa ipotesi (energia della radiazione discontinua) e ricava per via teorica la legge E = hf (in realtà non usa la costante h ma una roba più complicata, legata al numero di Avogrado e alla costante di boyle dei gas). Quindi non solo l'energia può essere emessa/assorbita solo in modo discreto dalla materia, ma si propaga anche in modo discreto; dato il piccolo valore di h bisogna andare a frequenze altissime (tipo raggi X) per "misurare" queste discontinuità. A frequenze più basse la discontinuità è piccola e si può approssimare la distribuzione discreta con una distribuzione di energia continua (nello spazio).
L'idea non è poi così fantasiosa: in fondo l'energia di un copro macroscopico è la somma dei contributi (discreti) dei suoi atomi, quindi perchè non dovrebbe valere lo stesso anche per la radiazione ?


Dopo che la teoria dei quanti di luce è stata verificata in moltissimi esperimenti (alcuni dei quali fatti per confutarla) i "fotoni" non sono più un'interpretazione, ma una realtà.