Questo articolo è inserito nella sezione d'archivio Onda su onda

Ancora un breve "antipasto" sulle onde, aspettando tempi migliori e ... meno agitati.

Purtroppo, la spalla rotta di mia figlia Barbara ha giocato contro le... onde. Avrei voluto partire in qualche modo, ma il tempo si è ristretto e ancora di più la concentrazione. Per non rimandare a data da destinarsi questo argomento così vasto e complesso, approfitto della situazione e cerco di completare il discorso sulla "nuovo" etere.

E' un etere che non riusciamo ovviamente a vedere o a toccare, ma che può essere descritto, per adesso almeno, solo in termini matematici. Esso si riallaccia al concetto di campo o, magari, rappresenta proprio una sua visione "concreta". Questo dubbio che mi gira in testa e mi fa pensare che le classiche divisioni delle onde in tipi diversi, a seconda della geometria o del mezzo coinvolto, potrebbe essere uno schema troppo semplificato.

Soprattutto, non mi piace tanto la separazione in onda meccanica e onda che si propaga nel vuoto.  La parola "vuoto" ha ormai un significato molto meno banale di quello che si pensava una volta e con la meccanica quantistica ha assunto un'importanza del tutto nuova e fondamentale. E, allora, perché non vedere le onde come un unico fenomeno che si differenzia solo e soltanto per le dimensioni delle particelle che costituiscono il mezzo? Le ho chiamate particelle con tutti i "caveat" del caso.

Un concetto, questo, a cui avevo già accennato la volta scorsa, ma che mi convince sempre più... In fondo, cos'è un'onda meccanica? Un sistema magnifico per propagare un disturbo o, se preferite, una certa informazione. Bene, esso si propaga quando le particelle del mezzo si mettono in movimento e nel far ciò incitano quelle a loro adiacenti a fare lo stesso. Insomma, il famoso "telefono senza fili". Il dire che trasmettono un disturbo o un'informazione vuole anche dire  che esse trasferiscono energia, la cui "quantità" dipende dal disturbo originale. Noi non vediamo l'energia che si trasferisce, ma solo le oscillazioni delle particelle che la fanno, in qualche modo, spostare da un luogo a un altro.

Bene, pensiamo allora al campo elettromagnetico. Anch'esso nasce da un disturbo, dall'oscillazione di una particella carica. Il disturbo viene trasferito utilizzando un campo, che rappresenta il "vuoto - non vuoto". Ma ciò che interessa, soprattutto, è la "quantità" di energia che entra in ballo. Nel caso meccanico, ciò che si "vede" è il moto delle particelle di materia, nel caso delle onde elettromagnetiche ciò che si "vede" (fatemi dire così) è proprio il pacchetto di energia. In altre parole, non vediamo l'oscillazione del campo, ma vediamo come viaggia l'energia  (o - se preferite- l'informazione).

Beh... questo pacchetto di energia lo conosciamo molto bene... non è altro che il "fotone", che cambia la sua "quantità" di energia a seconda del disturbo iniziale e delle oscillazioni che viene costretto a compiere. Il fotone è l'onda, ossia il vero trasferimento; nelle onde marine, vediamo invece solo il mezzo che si solleva e si abbassa restando fermo. Il pacchetto di energia che arriva al fondo del percorso si manifesta quando incontra qualcosa che oppone resistenza. Ma non fa lo stesso il fotone? Esso è il nostro "messaggero" che porta sulle sue spalle l'energia (in pratica è proprio l'energia) e che, alla fine del percorso, viene scaricata sull'ostacolo. Qualsiasi riferimento all'effetto fotoelettrico NON è casuale.

Cari amici, più ci penso e più mi convinco che la vera diversità tra onde meccaniche e onde elettromagnetiche sta nella "grandezza" dei corpuscoli coinvolti nell'oscillazione. Le prime sono onde tipiche del macrocosmo, le secondo sono tipiche del microcosmo. Come sempre, lo svolgimento esatto di cosa veramente capiti nel secondo caso è patrimonio della meccanica quantistica e, per adesso, dobbiamo solo limitarci a descrivere certi effetti senza riuscire a darne una vera motivazione.

Tuttavia, se pensiamo alle onde gravitazionali, ci troviamo nuovamente in una situazione non molto diversa. Anche qui abbiamo un disturbo originario (massa che accelera) che causa un trasferimento di energia che si propaga nel vuoto o -meglio- nel campo gravitazionale. Il campo oscilla, proprio come un'onda e perché non pensare, allora, a un messaggero come il fotone? In qualche modo, la distanza tra gravità e meccanica quantistica potrebbe assottigliarsi sempre più... Ricordiamo, tra l'altro, che per creare un campo elettrico ci vuole una carica, ma per causare un'onda ci vuole un disturbo. In fondo la stessa cosa capita per la gravità. Per creare un campo basta una massa, ma per ottenere un'onda gravitazionale ci vuole un disturbo.

Bene, finisco qui le mie farneticazioni (o semplificazione estremizzata) e vi prometto che la prossima volta inizierò a parlare di onde meccaniche (o, meglio, di onde del macrocosmo). Ben vengano allora le onde longitudinali e trasversali, il mare, l'aria o la stessa materia solida.

Portate ancora un po' di pazienza...