Tazebao 2013

tazebao

 

espertomini24 Ottobre 2013 da Fabrizio: Consiglio

Buonasera mi chiamo Fabrizio e frequento la quarta di un liceo scientifico. Vi scrivo dopo aver visto per caso questa lettera scritta veramente bene icona_esperto[244] da Sandro Barbanera: esaustiva e precisa come solo la fisica e i suoi rappresentanti sanno essere. Amo troppo la fisica e tutte le scienze naturali. Adesso mi trovo di fronte il " grande" problema di dover scegliere l'università da frequentare nei prossimi anni, e non so da dove partire. Il mio sogno è Medicina, ma la meccanica quantistica e l'evolversi delle ultime teorie moderne mi incuriosiscono eccessivamente. Se mi chiedeste che cosa voglia veramente non saprei rispondervi, sono molto confuso. Potrei dirvi che mi piacerebbe studiare Medicina e dopo studiare anche Fisica ma non mi sembra molto utile, dato che solo Medicina sono 6 anni quindi rischierei di perdere troppo tempo. Inoltre lo studente che esce da Medicina ha più possibilità di trovare un buon posto di lavoro rispetto allo studente di Fisica. Sono sicuro solo su una cosa: o che sia fisica o che sia medicina, vorrei fare ricerca scientifica all'estero, magari se in Italia, ma nel nostro paese sembra che non esista la parola "ricerca". Cosa potrei dirvi? Penso che la situazione sia già di per se abbastanza confusa, ma mi basterebbe anche sapere come avete fatto voi a prendere una decisione?

Caro Fabrizio, ti trovi in una situazione in cui si trovano e si sono trovati molti tuoi coetanei in vista del completamento delle superiori (guarda ad esempio la risposta che abbiamo dato sul Tazebao il 12 aprile scorso). In realtà, alla domanda su "cosa fare da grande" puoi rispondere solo tu, guardando dentro di te e cercando di farti condizionare il meno possibile dalle situazioni esterne. Il tuo futuro appartiene a te e devi essere tu l'unico riferimento per le tue scelte. Noi della Redazione di Scienza per Tutti, siamo ovviamente di parte. Siamo profondamente affascinati dalla Fisica sia per le prospettive che puo' fornire al futuro dell'umanita', che per la funzione di stimolo che ha rappresentato nello sviluppo storico del pensiero e della consapevolezza dell'uomo. Per questi motivi abbiamo addirittura fatto della Fisica il nostro passatempo, oltre che il nostro lavoro. Piu' in generale, ci sentiamo di supportare fortemente l'inclinazione alla ricerca, se è ciò che percepisci dentro di te, che sia nel campo della Medicina o della Fisica. Cimentarsi con l'ignoto e spostare oltre il limite della conoscenza sono fonte di gratificazione intrinseca difficilmente confrontabili con quelle di ogni altra attività.
La Redazione di ScienzaPerTutti

espertomini9 Luglio 2013 da Giorgio: Equazioni di Maxwell

Scusate, grazie per tutti i contributi. Volevo chiedere: quali sono e cosa affermano le equazioni di Maxwell?

Caro Giorgio, le quattro equazioni di Maxwell descrivono l'elettrodinamica classica. Sono delle equazioni differenziali che, assieme alla Forza di Lorentz descrivono l'interazione elettromagnetica.
Esse descrivono come il campo elettrico e magnetico sono generati ed interagiscono tra loro e con cariche e correnti elettriche. Le equazioni raccolgono e generalizzano alcune leggi fondamentali dell'elettromagnetismo scoperte precedentemente: la legge di Gasuss per il campo elettrico, la legge di Faraday per il campo magnetico e la legge di Ampere, generalizzandola. Maxwell ebbe l'intuizione che magnetismo ed elettricita' sono manifestazioni differenti dello stesso fenomeno, l'elettromagnetismo. La sua descrizione con una entita' chiamata 'campo' che ha delle proprieta' matematiche ben definite, ha permesso non solo di unificare delle leggi apparentemente slegate ma ha gettato le basi per la descrizione moderna dell'elettromagnetismo in termini quantistici attraverso la teoria della Quantum Electro Dynamics. Le leggi di Maxwll possono essere espresse in forma differenziale(dove si esprimono delle relazioni tra le grandezze e le loro variazioni nello spazio e nel tempo (le derivate appunto) oppure in forma 'integrale' con relazioni che invece legano le proprieta' globali delle grandezze relativamente ad una certa regione dello spazio. La loro semplicita' non deve ingannare: la soluzione e' spesso molto complicata se si escludono alcuni casi semplifici.
Puoi approfondire questo argomento su alcuni libri per la Scuola superiore quali: Amaldi, La fisica per i licei scientifici quarta edizione, Zanichelli – ISBN 88-08-00693-X
e Walker, Fisica volume B, Zanichelli – ISBN 88-08-11698-0
Ringraziandoti per la tua domanda ti invitiamo a visitare il nostro sito ed in particolare i percorsi divulgativi dove troverai spunti interessanti
La Redazione di ScienzaPerTutti

espertomini15 Aprile 2013 da Luca: Reti neurali

Qual è il codice di base per programmare una rete neurale in grado di approssimare una funzione?

Caro Luca, una rete neurale o un filtro FIR (Finite Impulse Response) vengono solitamente utilizzati non tanto per approssimare una funzione, quanto, per esempio, per definire se un insieme di punti sia distribuito secondo una certa funzione, senza doverne eseguire l'interpolazione (fit), o più in generale, per determinare il valore di alcuni parametri di un interpolazione senza effettuare l'interpolazione vera e propria. Questo "trucco" si rivela utile per il fatto che una rete neurale o un FIR si basano solo su moltiplicazioni e somme e quindi sono "computazionalmente facili", mentre un fit puo' essere non lineare e richiedere un gran numero di operazioni che richiedono pitempo al computer. Sia le reti neurali che i FIR vanno preventivamente "allenati" su un opportuno insieme di dati. In rete si possono trovare alcuni esempi di codice. Tutti i siti sono in inglese e presuppongono una infarinatura di base sull'argomento e una buona conoscenza matematica.

Ad esempio, ti segnaliamo:

http://www.aiparts.org

http://sourceforge.net/projects/joone

http://neuron.eng.wayne.edu/software.html

La redazione di ScienzaPerTutti

 


espertomini12 Aprile 2013 da Matteo: Laurea fisica teorica

Salve, sono al quarto anno nel liceo scientifico e sto iniziando seriamente a pensare al mio futuro universitario. Volevo iniziare dicendovi che la fisica è la mia passione sin da bambino, capire come funziona l'universo, capire la causa ultima di ogni cosa, perdersi nell'infinitamente piccolo per ritrovarsi nell'infinitamente grande e riperdersi nuovamente. Il problema è la situazione dei fisici oggi come oggi, e per motivi economici vorrei dirottare verso qualche facoltà di ingegneria, magari ingegneria fisica. Il fatto è che non vorrei ritrovarmi senza possibilità di lavoro alla fine del corso di laurea di fisica e la cosa che mi dispiace di più è il fatto che i miei genitori dovrebbero tagliarsi più di metà stipendio per farmi intraprendere un corso che magari non mi darà le dovute soddisfazioni.. siamo 3 figli!! Ora volevo chiedervi come funziona la laurea in fisica teorica, è una specializzazione? Dove si trova la facoltà più ambita? magari avevo pe! nsato di prendere la laurea in Italia e la specialistica all'estero, in una sede valida, con contatti e possibilità maggiori di lavoro. La fisica la amo tantissimo , specialmente quella teorica, ho studiato la relatività su internet ed ora le stringhe, ho ordinato l'universo elegante di B.Greene. A matematica ho 10, a fisica avevo 9 ma l'abbiamo fatta poco o niente in questi anni, l'argomento che abbiamo trattato meglio è la dinamica, quantità di moto ecc... la termodinamica non ne parliamo.. Mi potete anche dire gli sbocchi lavorativi che ci sono? Escludo a priori la normale a Pisa in quanto il test di ingresso prevede delle conoscenza che saltano da una materia all'altra e io le altre materie non ho voglia di studiarle, nonostante ciò prendo il 7 e l'8 facilmente, purtroppo non stuzzicano il mio interesse. Vi ringrazio in anticipo e mi scuso per il disturbo ma ho bisogno di queste informazioni e purtroppo su internet non ho trovato cose che soddisfavano tutte le mie ! curiosità.

Caro Matteo, il corso di Laurea in Fisica, si divide in un triennio iniziale piu un biennio di specializzazione (magistrale). I corsi del triennio sono organizzati in modo tale che i primi due anni siano comuni a tutti gli indirizzi, mentre il diverso orientamento avvengadi solito al terzo anno e con la scelta dell'argomento su cui svolgere la tesi. Per quanto riguarda la possibile specializzazione all'estero, considera anche che le Università italiane stanno sempre più spesso stabilendo delle "convenzioni" con le Università straniere. In questo ambito, gli studenti sono supposti seguire la metà dei Corsi nell'Università straniera convenzionata. Al termine del ciclo di studi, il titolo di laurea viene rilasciato in modo congiunto dalle due universita convenzionate. Se poi, una volta laureato, sarà tua intenzione proseguire la tua attività nel campo accademico e della ricerca, allora il passo successivo sarà quello del Dottorato di ricerca che potrai decidere se sostenere in Italia o all'estero. Per quanto riguarda gli sbocchi professionali di una laurea in fisica, ci sentiamo sicuramente di affermare che sono spesso sottovalutati nell'opinione pubblica. Un laureato in fisica è mediamente una persona con un'eccellente conoscenza di base, in grado di affrontare con senso cricitco ed indipendenza problemi complessi. Queste caratteristiche lo rendono un individuo dalla formazione "elastica" che gli consente adattarsi rapidamente alle richieste del mercato del lavoro.

La redazione di ScienzaPerTutti

 


espertomini12 Aprile 2013 da Sandro: Come invertire una fase ?

Salve, vi spiego qual'è il mio problema : ho installato un generatore eolico con le pale montate erroneamente, quindi l'alternatore a magneti permanenti che è collegato ad esso gira in modo inverso alla sua normale direzione di marcia; qui il problema: come faccio ad invertire la fase prima che arrivi al ponte diodi raddrizzatore che mi trasforma l'energia prodotta in un classico positivo e negativo (12v)? Spero possiate aiutarmi nel mio problema, grazie.

Caro Sandro, in mancanza di informazioni più dettagliate riguardo alle caratteristiche del tuo impianto, non possiamo fare altro che darti una risposta generica. In breve, come potrai leggere, il tuo errore non dovrebbe comunque rappresentare un problema. Siccome nella tua mail ti riferisci a "fase" al singolare, si potrebbe supporre che il tuo generatore sia a singola fase. In tal caso, non ci sarebbe nulla da invertire, dato che non esiste un verso di rotazione. Se invece il tuo generatore è trifase, come negli impianti più complessi, allora esiste un verso di rotazione. Ma, anche in questo caso, se le tre fasi vanno direttamente ai diodi rettificatori, il verso di rotazione invertito non comporta alcun problema. Al limite, ti consiglieremmo di verificare le proprietà dell'alternatore, dato che potrebbe essere ottimizzato per uno specifico verso di rotazione e ruotando al contrario potrebbe presentare un'efficienza minore. 

La redazione di ScienzaPerTutti

 


espertomini30 marzo 2013 da Filippo: Elettromagnetismo, Meccanica Quantistica e Relatività

Gentili esperti,
ho una richiesta che per voi potrebbe sembrare molto semplice. Sto tentando da diverso tempo di comprendere l'elettromagnetismo, la meccanica quantistica e la teoria della relatività. Il problema sta nel fatto che non riesco mai a capire nulla perchè le spiegazioni che leggo sui libri sono troppo complesse da comprendere per me. Faccio molta fatica anche a capire i vostri utilissimi percorsi divulgativi... Quindi volevo chiedervi se fosse possibile spiegarmeli con parole e definizioni un po' più semplici ed accessibili.

Caro webnauta,
effettivamente la fisica contemporanea è abbastanza difficile da capire in quanto molti dei concetti su cui si basa la teoria della relatività o la meccanica quantistica, sono anti-intuitivi e non trovano una diretta corrispondenza nella vita quotidina. Occorre quindi astrarsi e familiarizzare con concetti diversi che piano piano diventano familiari ed accettabili anche per la nostra esperienza. Non devi preoccuparti: le difficoltà che hai tu sono le stesse che hanno avuto tutti coloro che per la prima volta hanno affrontato questi argomenti. Il nostro consiglio è di non mollare. Maggiore è la difficoltà per capire un concetto e maggiore è la soddisfazione quando finalmente lo abbiamo capito!
Ci sono una serie di libri e percorsi divulgativi che puoi consultare, per esempio


http://www.lnf.infn.it/media/einstein/


mostra in modo semplice i concetti della relatività einstaniana con un percorso divertente ed accurato.
Ci sono poi diversi testi divulgativi scritti da grandi scienziati che aiutano a capire i principi della fisica moderna. Per esempio 'La legge Fisica' di R.Feynman (Bollati-Boringhieri)  o 'Sei pezzi facili' (Adelphi)  sono degli ottimi testi, accessibili a tutti. Per un approfondimento, puoi anche leggere 'Relatività: esposizione divulgativa' di A.Einstein (Universale Bollati-Boringhieri). E non dimenticare che ci siamo noi: ScienzaPerTutti è a tua disposizione con i percorsi divulgativi, il glossario dei termini della fisica moderna e le biografie dei grandi scienziati, oltre, naturalmnete alle risposte degli esperti alle tue domande e curiosità.
La redazione di ScienzaPerTutti

 


espertomini22 marzo 2013 da Giovanni: Antimateria

Buongiorno, sì grazie, il sito l’avevo già consultato: è bellissimo ed è importante divulgare la passione e la curiosità per la scienza! Complimenti sinceri. Magari per chi come me (e molti altri) ha qualche conoscenza universitaria di meccanica quantistica e relatività un pochino di tecnicismo in più non guasterebbe, sarebbe più stuzzicante, senza eccedere comunque in una montagna di formule che a mio avviso servono “a fare i conti” ma quello che conta è il succo, il concetto illuminante: l’arcinoto libretto QED dello “scherzoso” Mr Feynman ne è il massimo esempio!
Se mi concede una replica, come si può escludere che l’Energia possa anche essere Negativa o che le particelle possano anche viaggiare all’indietro nel Tempo? Esiste un preciso teorema matematico? O è solo per il fatto che tale fenomeno non è mai stato osservato? Anche la supersimmetria o le dimensioni aggiuntive delle superstringhe non sono mai state osservate: questo vuol dire o che effettivamente non esistono o che non abbiamo ancora gli strumenti e le tecnologie necessarie per “vedere”!
Banalmente per quanto riguarda le energie negative, se non ricordo male, proprio Dirac evidenziò, da image007, che l’energia ammette due soluzioni, una positiva ed una negativa: image009

Da qui nacque il suo famoso concetto (e problema) del “Mare di Dirac”, dove era necessario che lo stato fondamentale (il vuoto) prevedesse che tutti gli stati ad energia negativa fossero occupati. Se però ipotizziamo anche che le antiparticelle proprio in realtà viaggino all’indietro nel tempo, allora il problema del “Mare” non sussisterebbe più: il minimo ed il massimo di Energia si invertono! Il minimo di Energia per una particella retrocedente nel tempo rappresenta il massimo di Energia negativa nel nostro sistema di riferimento temporale!
Un altro motivo per cui tali particelle retrocedenti nel tempo non vengono osservate, a parte questioni “relativistiche”, potrebbe anche essere banalmente dovuto al fatto che, nel nostro sistema di riferimento temporale, normalmente alle antiparticelle viene sempre fornita Energia Positiva, “costringendole” a comportarsi come particelle ordinarie dal punto di vista temporale, ma con carica opposta.
Magari anche la misteriosa “materia oscura” è costituita da queste antiparticelle retrocedenti nel tempo: si può immaginare un gigantesco ammasso di antiparticelle ( -E ) collassante (visto che tra di loro si attirerebbero gravitazionalmente) che fa da guscio e comprime un nucleo centrale più piccolo di materia ordinaria ( +E che, come dicevamo sotto, respinge -E): tale pressione fornirebbe al nucleo/galassia centrale l’energia di rotazione superiore sperimentalmente osservata.
Grazie ancora per la cortese attenzione

Caro Giovanni,

le risposte che la redazione di ScienzaxTutti fornisce vorrebbero raggiungere un pubblico vasto in modo che le domande dei nostri lettori, e le risposte dei nostri esperti, possano essere utili anche ad altri. Per questo motivo, ci 'tratteniamo' dai tecnicismi che, come hai giustamente sottolineato, rischiano solo di appesantire le spiegazioni senza nulla aggiungere alla comprensione dei concetti. Per questo motivo riteniamo che i Percorsi Divulgativi, ove presenti,  siano lo strumento per approfondire gli argomenti delle risposte.
La descrizione microscopica del moto delle particelle elementari segue, almeno per quanto sino ad ora si sa, le regole delle teorie di campo. La teoria di campo ha una sua formulazione matematica precisa con equazioni e soluzioni che hanno un preciso significato matematico, utili per calcolare alcune proprietà dei sistemi fisici che si osservano e confrontarle con i risultati degli esperimenti. Cosa diversa è l'interpretazione che delle equazioni e delle soluzioni delle equazioni riusciamo a dare. Il concetto di 'propagazione indietro nel tempo' o 'energia negativa' puo' essere correttamente utilizzato in quell'ambito ove il suo significato è ben definito e circostanziato. Cosi' ha un suo senso l'interpretazione che P.A.M. Dirac diede della sua celebre equazione per i fermioni (creazione di coppie particella-antiparticella) o la generalizzazione ai bosoni data da  R.P. Feynman (propagazione indietro nel tempo delle antiparticelle), ponendo le basi di uno dei concetti su cui tutta la fisica moderna si basa:  le proprietà di simmetria delle leggi della fisica. Cosa diversa è cercare una analogia nel mondo macroscopico dove, ad esempio, la freccia del tempo ha una sua direzione precisa governata da altre leggi che meglio descrivono il mondo a quella scala (per es la II legge della termodinamica).  Stesso discorso per  l'energia che, macroscopicamente ha un significato solo quando è positiva.
Per una rassegna dei principi fondanti della teoria di campo, ti consigliamo di leggere il libro 'Gauge Theories in Particle Physics' I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, edizioni Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia. Il testo è abbastanza  specialistico ma  tu dovresti essere in grado di apprezzarlo.

Grazie ancora per l'interessante scambio di mail

La redazione di ScienzaPerTutti

 


espertomini18 marzo 2013 da Giovanni: Antimateria

Buongiorno, ho letto con molto interesse il vostro sito pieno di spunti interessanti, complimenti! Per cui propongo un mio “ragionamento/congettura” di tipo solo qualitativo, riguardo al problema dell’antimateria che sembra sparita dal nostro universo, a meno di condizioni particolari: che fine ha fatto? Secondo le teorie cosmologiche standard sembra che dopo il Big Bang sia sopravvissuta solo una piccolissima porzione di materia (per via di asimmetrie ancora non ben chiare) e tutto il resto si sia annichilito con la corrispettiva antimateria. Riprendiamo in considerazione l’idea del mitico Richard Feynman, utile per calcolare più agevolmente gli integrali sui percorsi nei diagrammi (che portano il suo nome) delle interazioni elementari. Tale idea è quella di considerare le particelle di antimateria come identiche alle corrispettiva particelle di materia (stessa carica) ma dotate di Energia Negativa e Retrocedenti nel Tempo! Una straordinaria Simmetria, addirittura Feynman con Wheeler avevano ipotizzato che tutto l'universo fosse composto da un unico elettrone che viaggia avanti e indietro nel tempo! Ma questo significherebbe l’esistenza di uguali quantità di Materia ed Antimateria, non riscontrato sperimentalmente. Ciononostante, ipotizziamo che le particelle di antimateria viaggino all’indietro nel tempo e che siano dotate di energia negativa: io semplicemente a questo aggiungerei il fatto di considerare l'effetto gravitazionale dell'energia negativa (antigravità) associata a particelle che retrocedono nel tempo. Alle altissime energie (velocità relativistiche), se rappresentiamo le particelle sul tradizionale “foglio di gomma elastico” allora la materia genera avvallamenti, mentre l’antimateria (energia negativa) genera dei “monti”. L'effetto finale potrebbe essere che, alle alte energie (v~c), materia ed antimateria si respingono (espandendo lo spazio ==> inflazione!), mentre la materia attira altra materia e l'antimateria attira altra antimateria, creandosi degli ammassi di un tipo (materia) e dell’altro (antimateria), che si allontanano gli uni dagli altri (pressione negativa). Chiaramente per quanto riguarda il “foglio elastico” di gomma per visualizzare lo spaziotempo, è vero che non esiste un verso preferenziale nella direzione ortogonale al foglio stesso, ma resta comunque un'approssimazione bidimensionale. In realtà io pensavo al fatto che gli "avvallamenti" dovuti alla materia siano da interpretare come spazio “compresso” in funzione direttamente proporzionale al contenuto di massa/energia positiva ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza (mentre il tempo si dilata). Simmetricamente i "monti" dovuti all'antimateria sono da interpretare come spazio “dilatato” in funzione direttamente proporzionale al contenuto di massa/energia negativa ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza (mentre il tempo si comprime). Quindi il moto della materia tende verso lo spazio più compresso mentre l'antimateria, retrocedendo nel tempo, tende verso lo spazio più dilatato, chiaramente considerando il nostro riferimento! (verso) temporale t. Immersi nel “nostro tempo” nello spaziotempo non siamo in grado di percepire oggetti che retrocedono nel tempo: forse interviene qualche effetto relativistico (ancora da chiarire) per il quale il tempo t delle antiparticelle si inverte e vengono viste come particelle comuni, ma aventi carica di segno opposto. Forse solo antiparticelle prive di massa che viaggiano alla velocità della luce (“anti-fotoni”? anche se sappiamo essere realmente neutri) o estremamente relativistiche (antineutrini?) potrebbero essere visti retrocedere nel tempo dal nostro riferimento (verso) temporale t, per mezzo di specifici esperimenti. La ringrazio per l’attenzione ed attendo un cortese riscontro Grazie mille

Caro Giovanni,

innanzitutto ti ringraziamo per le belle parole che hai espresso per il nostro sito: stiamo preparando tante altre novità per il futuro che speriamo possano renderlo ancora piu' interessante ed utile. Tienilo d'occhio collegandoti spesso! Per quanto riguarda la tua domanda/ragionamento che proponi, la troviamo molto suggestiva visto che cerca di 'visualizzare' concetti non proprio semplicissimi da capire e digerire. Attenzione pero' a non prendere alla lettera le immagini mentali suggerite dei grandi fisici (Feynman, Dirac ...) che sono si, un utile strumento per capire i nuovi concetti riportandoli ad altri piu familiari ma devono essere considerate come un ausilio e non la spiegazione di per se. Per esempio, il concetto di energia negativa ha un suo preciso significato matematico (valori negativi dell'equazione di campo di Dirac) nell'ambito della teoria matematica nella quale sono derivate, senza avere un reale significato fisico (l'energia è sempre positiva!). Stesso discorso per le particelle che si propagano all'indietro nel tempo: questo concetto riflette una simmetria delle equazioni del moto delle particelle, ma spingere troppo in la' tale concetto rischia di essere fuorviante se non addirittura sbagliato. Ti consiglio di dare un'occhiata agli Approfondimenti di ScienzaPerTutti ed in particolare il percorso formativo Materia e Antimateria icona_esperto scritto da uno dei massimi esperti del settore (G.Isidori). Grazie ancora per il tuo mail 

La redazione di ScienzaPerTutti