2.10.14

Traiettoria. La curva e il tubo (Marco D'Eramo)


Alla base della meccanica classica c'è l'idea che un punto materiale muovendosi nello spazio tracci una traiettoria, una curva non solo continua, ma quasi sempre derivabile. E, per estensione, che anche le velocità, le energie, e le altre grandezze della meccanica siano rappresentate da curve quasi sempre continue e per di più derivabili. E, ancora per estensione, in termodinamica e in elettrodinamica, c'è sempre l'ipotesi che ogni grandezza possa essere rappresentata da una traiettoria. Due ipotesi quindi: 1) a ogni istante dato, una grandezza fisica è situata in un punto preciso di uno spazio; 2) che in istanti successivi questi punti si susseguono a formare una curva quasi sempre continua.
Consideriamo qui la prima ipotesi.
Significa, per esempio, che sia sempre possibile stabilire la velocità esatta di un corpo in movimento, ovvero, che a ogni istante la velocità di quel corpo assuma un «valore vero». Ma come facciamo a conoscere questo valore vero? Dobbiamo misurare la velocità. Ovvero misurare delle distanze e dei tempi, usare dei metri e degli orologi. Ora, ai limiti estremi di precisione degli strumenti, misurazioni ripetute forniscono risultati leggermente diversi per errori casuali, per una quantità di fattori minimi che influiscono sull'esperimento. Questi risultati diversi si situano un po' sotto e un po' sopra del loro valore medio. Tutto quel che sappiamo è che il «valore vero» sta da qualche parte vicino al valore medio dentro lo scarto inferiore e superiore degli errori. Se volessimo rappresentare questa situazione nello spazio, diremmo che la velocità che misuriamo non descrive una curva puntuale, ma si situa da qualche parte dentro un tubo che si snoda nello spazio. E lo spessore del tubo è determinato dallo scarto di errori nelle misure.
Ma se la situazione è questa, e se dovessimo prendere per buono solo quel che ci dicono gli esperimenti, non avrebbe senso parlare di «valore vero». Che il valore vero esista sul serio è un assioma a priori che la fisica classica ha postulato. Le origini di questo assioma risalgono assai lontano, al ritorno del platonismo nella filosofia naturale del rinascimento, all'applicazione dello schema neoplatonico di Galileo («la matematica è l'alfabeto con cui dio ha scritto il libro della natura») alla geometria analitica cartesiana e al suo determinismo: all'idea che a un ente corrisponda sempre un preciso insieme di numeri.
Così, poiché gli esperimenti non mostravano curve, cioè traiettorie puntuali, ma tubi snodati nello spazio, i fisici hanno sostenuto la tesi seguente: è vero che oggi abbiamo a che fare non con traiettorie puntuali ma con tubi, però con strumenti sempre più precisi e con misure sempre più accurate, lo spessore del tubo diminuirà progresivamente: così che l'esistenza di una traiettoria si maschera non da postulato, ma da obiettivo limite, uno scopo ideale che non sarà mai raggiunto effettivamente, ma che sarà progressivamente approssimato. Non un assioma, ma il frutto infinitamente lontano di un enorme lavoro e progresso umano. La traiettoria puntuale rappresenta l'obiettivo limite del progresso nelle misure della fisica.
Non è quindi nel presente che si situa il determinismo della fisica, ma da un lato nell'astrazione di un assioma e dall'altro in un futuro infinitamente lontano come esito finale di un progresso. Determinismo, idea di progresso, esistenza postulata di una traiettoria puntuale si connettono così in una rete concettuale che costituisce l'orizzonte di pensiero della meccanica classica.
Dietro quest'orizzonte, c'è naturalmente l'ipotesi che tutte le grandezze della fisica possano essere misurate simultaneamente. E' importante notare che tutta la fisica statistica, per esempio la termodinamica dei gas, si situa dentro quest'orizzonte e che quindi ragionamenti probabilistici possono coesistere, anzi coesistono con il determinismo della meccanica classica, poiché anch'essi danno per scontato che ogni singola molecola di gas abbia una sua traiettoria. Probabilismo e determinismo non si scontrano dunque finché le traiettorie esistono. Sarà solo in questo secolo che il concetto di traiettoria sarà messo drasticamente in discussione.

“il manifesto”, 12 settembre 1989

Nessun commento:

statistiche