Come misurereste la velocità della luce ?

[i4ewh]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

"Mosè stese il bastone sul paese di Egitto e Jahvè diresse sul paese un vento d'oriente per tutto quel giorno e tutta la notte. Quando fu mattina, il vento di oriente aveva portato le cavallette, che si posarono sopra ogni cosa."

Ecco, secondo me hanno usato le cavallette perchè non c'erano gli ingegneri

Paolo I4EWH

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Ecco, secondo me hanno usato le cavallette perchè non c'erano gli ingegneri

Paolo I4EWH

E i geometri erano altrove

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Cio' premesso, l'assioma in ipotesi

Originariamente inviata da IK7JWY
... le onde radio sono onde elettromagnetiche, e anche la luce lo è ... facciamo l'ipotesi di non conoscere quale sia la velocità della luce nel vuoto e vogliamo misurarla ...

si basa sulla veridicita' del modello ondulatorio;

Quale sarebbe in questo caso l'ipotesi non confermata ?
Il metodo di misura che ho illustrato presuppone l'ipotesi di partenza:
- la luce si comporta come onda elettromagnetica

Appunto: il modello ondulatorio.
Spero sia stato capita la ironia sulla importanza della veridicita' delle ipotesi... una ipotesi non dimostrata non va presa come ipotesi per una dimostrazione.

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

una ipotesi non dimostrata non va presa come ipotesi per una dimostrazione

Ergo: il comportamento della luce come onda elettromagnetica, per quei fenomeni in cui essa mostra tale comportamento, è solo una ipotesi non dimostrata ? Se si, allora dovremmo considerare una ipotesi non dimostrata per esempio anche il comportamento come forza solo attrattiva della gravità. Anche per esso, infatti, ci affidiamo a modelli (dalla gravitazione di Newton a quella di Einstein). Ma sono modelli che, nell'ambito in cui vengono applicati, funzionano, e come. Poi la assoluta realtà delle cose la conosce solo Dio (per chi ci crede)...
Al limite, potremmo dire che "una ipotesi (modello) non dimostrata (nel senso che nessuno sa, solo Dio, come davvero stanno le cose) , ma universalmente accettata (attuali conoscenze fisiche) può essere presa come ipotesi per un metodo di misura"

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

I4EWH: non capisco Esodo 10.13 cosa abbia a che fare.

IK7JWY: si, stai centrando il problema, hai citato Stephen Hawking

tutte le teorie fisiche sono provvisorie, nel senso che sono solo ipotesi: non possono essere mai completamente provate. Non importa quante volte i risultati di un esperimento sono in accordo con una teoria, non si può mai essere completamente sicuri che la prossima volta i risultati non saranno in contraddizione con la teoria.

che puoi anche leggere come nessun modello fornisce condizioni necessarie e sufficiente per la comprensione scientifica (la nozione di comprensione scientifica non può essere definita in modo preciso), ma ancora non hai messo a fuoco, quindi ri-chiarisco (anche se lo ho gia' scritto), la osservazione.

Mmmh, postando vedo che la tiro lunga, quindi lascio quanto scritto di getto e sintetizzo la filosofia (ripeto, filosofia) sulla base della quale ho effettuato il primo post.

1. Critica al primo metodo: per spiegare un fenomeno (luce) la moderna teoria della fisica impone di utilizzare modelli (osservazioni, ecc.) basati su quel fenomeno, non su altri; quindi ok per calcolare la velocita' delle onde em il rimbalzo lunare, ma devi utilizzare uno specchio per calcolare la velocita' della luce.
2. Critica al secondo metodo (fermo restando quanto al punto 1.): l’ombra esiste perché c’è il palo e non viceversa; il coefficiente di velocita di un cavo e' il rapporto fra due velocita' e prenderlo come ipotesi per dimostrare la tesi della velocita' nel vuoto e' come... voler calcolare PiGreco misurando con una cordella metrica la circonferenza equatoriale terrestre (misura, come da metodo) e poi dividerla per il doppio del raggio terrestre recuperato da una enciclopedia (costante recuperata da fonti, come da metodo).

Quindi quando dici (parte sottolineata, quanto non sottolineato e'... polemica? Dio non c'entra, e' la teoria dei modelli che afferma che un modello definisce come stanno oggi, ma non si sa domani, le cose):

Al limite, potremmo dire che "una ipotesi (modello) non dimostrata (nel senso che nessuno sa, solo Dio, come davvero stanno le cose) , ma universalmente accettata (attuali conoscenze fisiche) può essere presa come ipotesi per un metodo di misura"

fai una affermazione che stride, nel senso che se la intendi (facile a capirsi in questo senso) come un valido modello di un fenomeno puo' essere preso come ipotesi per dimostrare una tesi che si riferisce ad un differente fenomeno, sei in errore (non secondo me, secondo la attuale teoria dei modelli, che domani potrebbe cambiare e darti ragione!Vedi quote iniziale).

Insomma, per misurare la velocita' della luce gli esperimenti vanno fatti sulla luce, non sul gas, ed inoltre non devi utilizzare una costante definita dal rapporto fra due grandezze per spiegare il valore della prima, visto che la costante in questione e' per definizione il rapporto fra le grandezze.

Fermo restando il fatto che lo sappiamo tutti che se aumenta il costo del gas aumenta anche il costo della luce!E che le onde radio (secondo il modello ondulatorio) viaggiano alla velocita' della luce! La critica e' alla filosofia realizzativa dell'esperimento 1. (ed all'erroneo, matematicamente parlando, utilizzo di una costante per spiegare uno dei due valori che la definiscono, esperimento 2., relativamente a cui - erronei utilizzi - ho evidenziato in un mio post il sofisma algebrico derivante).

73s, Marco
PS: lascio a margine le considerazioni che di getto avevo fatto.

In matematica: ipotesi, tesi, dimostrazione; questa la base della dimostrazione nella matematica moderna.
In fisica: una ipotesi basata su un modello (luce) non puo' essere presa come ipotesi per un differente modello (onde radio aka em); questa la base dei modelli nella fisica moderna.

A mero titolo di esempio la rappresentazione dei fenomeni ottici mediante onde va in crisi (alla fine del secolo XIX) con la scoperta dell'effetto fotoelettrico (si dovette passare alla teoria quantistica per dare soddisfacente spiegazione).

Le rivoluzioni della fisica trasformano un problema in un postulato, ovvero alcune delle nostre domande hanno presupposizioni false (fisica ingenua del nostro cervello).

Il modello attuale e' una coesistenza di due modelli, ondulatorio e relativistico, due teorie apparentemente inconciliabili.

Il fenomeno fisico (luce) di cui parli si studia realizzando un modello fisico, formulando ipotesi di comportamento fisico, rilevando informazioni numeriche, costruendo una forma oggettiva di conoscenza del fenomeno (legge) che permetta di comprendere, prevedere e spiegare... il fenomeno indagato: luce.

Per quanto rguarda la luce, il modello corpuscolare (Newton, modello ondulatorio Huygens) non spiega fenomeni quali assorbimento dei corpi opachi, rifrazione, diffrazione e interferenza (nulla a che vedere con la velocita'). La modellistica dei fenomeni fisici e naturali si basa su equazioni che, come nel caso di Maxwell per le onde, hanno un ben definito dominio: la formula di Larmor si applica alle onde elettromagnetiche (e STOP) ad esempio.

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Marco, facendola breve, mi contesti il fatto che misurare la velocità delle onde radio non è la stessa cosa che misurare quella della luce. Ti chiedo: la luce si comporta o non si comporta, secondo le attuali conoscenze, come una radiazione elettromagnetica , pur mostrando in altri fenomeni un comportamento corpuscolare (effetto fotoelettrico, led etc) ? E' solo un caso che dalle equazioni di Maxwell venga fuori che la velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto, ottenuta come l'inverso della radice quadrata del prodotto tra permeabilità magnetica e costante dielettrica del vuoto, dia come risultato proprio il valore di c, cioè il valore della velocità della luce nel vuoto, così come misurato precisamente usando solo la luce (Rømer, Fizeau, Focault, Michelson) ?
Non poteva essere una coincidenza, in realtà questa uguaglianza è alla base della affermazione che la luce è un'onda elettromagnetica. E non lo dico certo soltanto io.
L'unico punto, di ciò che affermi, che posso condividere è quello relativo al fattore di velocità del cavo coassiale utilizzato. E' chiaro, infatti, che per quello devo fare un "atto di fede" nei confronti del valore fornito dalle case produttrici, anche se, volendolo verificare (ma dando stavolta per conosciuto il valore della velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto) potrei tranquillamente misurarlo , peraltro con un metodo molto simile a quello che ho indicato nel mio articolo (illustrato QUI)

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

L'unico punto, di ciò che affermi, che posso condividere è quello relativo al fattore di velocità del cavo coassiale utilizzato. E' chiaro, infatti, che per quello devo fare un "atto di fede" nei confronti del valore fornito dalle case produttrici, anche se, volendolo verificare (ma dando stavolta per conosciuto il valore della velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto) potrei tranquillamente misurarlo , peraltro con un metodo molto simile a quello che ho indicato nel mio articolo (illustrato QUI)

Questo mi pare ti stia diventando chiaro.
Ho letto solo la prima riga dell'articolo citato, che recita il fattore di velocita' di una linea di trasmissione e' ... la velocita' rispetto a quella della luce con la quale i segnali si propagano nel cavo.
Quindi e' il rapporto fra due entita', una nota ed una misurata. Vedi articolo citato punto 5, i termini fra tonde sono misurati e quello successivo e' quello noto.
Angelo misura (bla bla bla) ed afferma (correttamente, e' un rilievo scientifico!) Fv=0,66, lo appiccica al suo RG58 e lo vende.
Art compra quell'RG58, trova la nota su Fv, misura (bla bla bla) e... trova la velocita' della luce!
Nel frattempo Marco ha completato il suo giro attorno all'equatore e conosce la circonferenza terrestre, legge sulla enciclopedia tregatti il valore del raggio e... trova il valore di PiGreco.
Marco ed Art si ritrovano alla premiazione per il Nobel della Fisica (anzi, Matematica) e con stupore sono entrambi sbattuti fuori.
Non e' un atto di fede, e'... una identita'.
c = f * lambda, ok? Orbene, il fatto di misurare un null che un generatore a 300MHz rivela a 0,5m dal punto in cui e' collegato ad una linea in aria (Vf=1) o coassiale (Vf=0,66) non significa aver trovato la velocita' della luce.
Il modello ondulatorio per le onde em (o radio, se preferiamo) AFFERMA che la loro velocita' e' c ed il loro comportamento sinusoidale (come dire che trovi un null ogni lambda mezzi).
Quindi non puoi (per lo stesso significato di modello fisico, osservazione fisica, logica matematica, chiamala come vuoi e scusami gli errori di definizione) affermare che la strada inversa sia una equazione, visto che e' una identita', c = f * lamba = c. Altrimenti, vedi post, 0 = 1.

Per quanto riguarda invece la filosofia (e ripeto, da questo sono partito), o se preferisci metodologia, si:

misurare la velocità delle onde radio non è la stessa cosa che misurare quella della luce

Se tutte le pecore a Milano sono bianche, noi affermiamo che tutte le pecore sono bianche?
Quindi si, un modello fisico di un fenomeno e', nella moderna teoria, specifico di quel fenomeno, non di un differente fenomeno.
Misurare la velocita' delle onde radio significa misurare la velocita' delle onde radio, misurare la velocita' della luce significa misurare la velocita' della luce; la misura e' un concetto (fisico, ingegneristico) ben definito.

Posso fare una battuta per sdrammatizzare? Se vedo una macchina e dico fila come un treno, e tu sei d'accordo, non e' che possiamo misurare la velocita' di un treno, piu' facile, per dire che quella e' la velocita' della macchina.
Almeno... ingegneristicamente (matematicamente, fisic... come capperi si dice???) parlando; in sociologia ed in medicina le cose forse sono differenti, io non lo so.

Ed il riferimento che fai su Maxwell ricade nella logica del punto sopra, ovvero si parte da un modello (comportamento ondulatorio delle onde elettromagnetiche) per ricavare delle leggi (appunto Maxwell). Se a questo punto dichiari visto che la legge di Maxwell e' vera, lo han detto altri, io da essa ricavo... (il modello ondulatorio delle onde em, la velocita' della luce, ecc. ecc.) ritorni... ad utilizzare una identita' al posto di una equazione.

Quanto poi a

la luce si comporta o non si comporta, secondo le attuali conoscenze, come una radiazione elettromagnetica , pur mostrando in altri fenomeni un comportamento corpuscolare

IO ti chiedo: le onde em (radio) in che caso
evidenziano un comportamento fotoelettrico?

Quindi il fatto che una stessa tipologia di modello (ondulatorio) possa spiegare il 90% dei fenomeni noti della luce ed il 100% (oh, percentuali a raglio, ok?) dei fenomeni noti delle onde em non giustifica il cassare la specificita' del fenomeno insita nella definizione di modello.

Tant'e' che le leggi di Maxwell, se non sbaglio (e se sbaglio, mi corriggerete ed ammettero' il mio errore), sono rubricate sotto la voce onde em... non luce.

Da qui il mio post, che concludevo con dobbiamo ritornare sulla montagna a depositare lo specchio e ricaricare il cronometro.
Solo per specificare che la misura della velocita' della luce va fatta misurando dati rilevati sul fenomeno specifico, la luce, e non un differente fenomeno che secondo un modello ha un comportamento spiegabile col fatto che detto fenomeno (onde em) ha... qualcosa, oltretutto nemmeno tutto, secondo le conoscenze odierne, in comune col primo.

E' su questo che ti chiedo se concordi, sulla correttezza metodologica, che, come indicavo, e' una filosofia.

Io, ma si e' capito, non concordo sul fatto, mi correggo - rilevo il fatto, che dalle equazioni di Maxwell ... il valore di c sia altro che la legge che viene applicata al/ad un modello che spiega il fenomeno; fermo restando che concordo sul fatto che, al di fuori del discorso metodologico, tu non ti stai inventando nulla. Ne' contesto, nella giusta ottica, quanto affermi.

Sul fatto che misurando l'effetto doppler-fizeau durante una comunicazione satellitare, data la sua velocita' e distanza prese dalle effemeridi, ricaviamo la velocita' delle onde radio, che oggi pare sia quella della luce, non ti ho mai chiesto conferma, in quanto mi pare un sistema metodologicamente sbagliato per misurare... qualcosa che riguarda la luce. Anche se piu' alla mano di un EME. (A titolo di cronaca, dF/F=v/([F*lambda]-v) essendoc=F*lambda)

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Purtroppo non ci siamo.
Partendo proprio da Maxwell, non sono io ad estrapolare le equazioni dell'elettromagnetismo alla luce, ma fu proprio Maxwell e tutti coloro che sono seguiti a confermare che la luce è, nella maggioranza dei casi, una radiazione elettromagnetica, che, come tutte le onde elettromagnetiche si muove a velocità c.
Dopo Maxwell, teorizzatore delle onde elettromagnetiche, Hertz generò le prime microonde e dimostrò che avevano tutte le proprietà delle onde luminose. Potevano essere riflesse, rifratte, focalizzate, polarizzate etc , proprio come la luce.
La teoria elettromagnetica della luce di Maxwell e la sua conferma sperimentale di Hertz costituirono uno dei trionfi della Fisica.
Naturalmente, come spesso succede, fu necessario attendere Einstein per scoprire che per certi fenomeni (effetto fotoelettrico o comunque qualsiasi altro fenomeno in cui la luce interagisce con la materia) andava bene la teoria precedente a quella ondulatoria, ossia quella corpuscolare. Ma i fenomeni di propagazione della luce sono tuttora perfettamente spiegati con la teoria ondulatoria di Maxwell.
Per non andare troppo lontano, in tutti i testi di fisica del V anno di liceo scientifico si parla di luce nel capitolo delle onde elettromagnetiche e delle equazioni di Maxwell.
Ora, se la luce è un'onda elettromagnetica, per essa vale la relazione
c = lambda * f
Se io riesco a misurare lambda ed f e tramite la suddetta equazione mi calcolo c, non sto girando attorno ad una identità. Ho solo applicato una equazione valida per le onde elettromagnetiche.
L'unico "scotto" da pagare è l'incertezza sul fattore di velocità del cavo. Su questo concordo. Ma alla fine, mo' ci vuole, non è che qui stiamo scoprendo nulla di nuovo o stiamo dimostrando rigorosamente qualcosa. La misura indiretta di c con cavo coassiale, frequenzimetro, millivoltmetro e stub va giustamente inquadrata nell'ottica di una interessante esperienza da fare in casa non avendo altro di meglio da fare..

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Purtroppo non ci siamo.
...
Se io riesco a misurare lambda ed f e tramite la suddetta equazione (chiamasi prodotto, wow!) mi calcolo c ... con cavo coassiale, frequenzimetro, millivoltmetro ... L'unico "scotto" da pagare è l'incertezza sul fattore di velocità del cavo ...

Confermo, purtroppo non ci siamo.
Ti tolgo lo scotto da pagare annunciandoti che il fattore di velocita' per una linea in aria e' 1! Quindi nessuna incertezza:

1. giro la manopola del generatore di frequenza fino a quando il frequenzimentro non mi dice 300MHz;
2. sposto il millivolmetro lungo la linea (in aria, Fv=1), partendo dal punto di connessione con il generatore, fino a trovare la distanza [LambdaMezzi] a cui rilevo 0mV;
3. misuro detta [mezza] distanza col metro (essendo 50cm mi basta il metro);
4. moltiplico quanto al punto 3 per quanto al punto 1 (300) e...

... voilat, ecco la velocita' della luce!
[precisione: 100Hz per un frequenzimetro cinese da 10E, 0.001m per un righello da 1E, direi se non ricordo male la teoria degli errori 299'790Km/s con 11E di investimento]
Ma tu stai dicendo questo???
Per favore, rispondi NO!
(e lasciam perdere le tiritere storiche da wikipedia ed i riferimenti... ai testi del liceo!)


Fra parentesi: le onde em (radio) in che caso evidenziano un comportamento fotoelettrico? La luce, lo sappiamo, le onde em?



Fermo restando il mio ribadire (si sa mai che qualcuno se lo perda) che ovviamente concordo con la applicabilita' di un modello ondulatorio per la spiegazione di molti fenomeni legati alla luce e dei fenomeni legati alle onde em (vorrei vedere che dicessi altrimenti, sarebbe una laurea rubata!), sul calcolo della velocita' della luce attraverso la equazione di D'Alembert ecc. ecc., ripeto che i modelli fisici vengono realizzati per spiegare un fenomeno specifico, non per esser utilizzati per spiegarne uno differente.

Ma anche qui mi pare che... purtroppo non ci siamo.

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

(e lasciam perdere le tiritere storiche da wikipedia ed i riferimenti... ai testi del liceo!)

Le citazioni non segnalate da wikipedia per portare avanti un ragionamento non mi appartengono. Mi dispiace che tu me le attribuisca. Pertanto, interrompo qui il dialogo.

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Beh, di skill sharing ce ne sono stati in questo post, quelli legati agli interventi di IU2DXF, direi particolare, sia quelli di i4ewh, che unico fra tutti si e' attenuto strettamente al contesto (luce), sia quelli di i4zsq, sia quelli legati alla ampiamente documentata esposizione da parte di IK7JWY, consultabile nel documento internet da lui realizzato e citato, dei suoi due metodi, il primo quello di utilizzare il nostro satellite (la Luna, non Oscar7) come ripetitore radio e misurare il tempo trascorso, ed il secondo quello di misurare la lunghezza di una linea laddove, a Lambda/2, si trova il minimo di tensione, emessa da un generatore alla frequenza F=c/Lambda, per poi moltiplicare il doppio di detta lunghezza (Lamba/2) per F al fine di calcolare c; io ho pensato di dare il mio contributo, sia sulla parte formale legata alla necessaria specificita' di un modello fisico per spiegare un fenomeno, sia sulla parte matematica, legata all'erroneo utilizzo di identita' (o definizioni) al posto di equazioni.

Penso che chi legge (ha letto o leggera') avra' modo di valutare i contenuti da tutti noi espressi nella parte tecnica, che dovrebbe essere di rilevante (skill sharing) interesse per i lettori.

Visto che, come dicevo (e come e' stato male interpretato da da parte di IK7JWY), si iniziano a vedere dei lunghi resoconti storici che nulla hanno a che vedere con argomentazioni tecniche e matematiche, sono assolutamente d'accordo con IK7JWY sull'interrompere "il dialogo".

Dopo una breve attesa di riflessione ho ritenuto giusto modificare il post.