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lunedì 27 giugno 2016

CI VUOLE UN FISICO — il Blog di Michele Campisi

Michele Campisi

MICHELE CAMPISI - Laureato in fisica teorica a Pisa, ha ottenuto il titolo di Dottore di Ricerca negli Stati Uniti, ed ha lavorato per anni come ricercatore in Germania. Attualmente è Marie Curie Fellow presso la Scuola Normale Superiore di Pisa dove svolge attività di ricerca nel campo della fisica quantistica, grazie al Progetto ``NeQuFluX'' finanziato dalla Comunità Europea.

Fisica dei quanti al cinema

di Michele Campisi - venerdì 14 agosto 2015 ore 10:52

Prima di iniziare

Un inevitabile imbarazzo mi coglie quando alla domanda "Che lavoro fai?" rispondo "il fisico teorico" o "il ricercatore", o addirittura "lo scienziato" e farfuglio qualcos'altro cercando di restituire un' immagine che si discosti il più possibile da quella stereotipata, tipo Einstein con capelli arruffati e linguaccia, che vedo sistematicamente materializzarsi nella mente dell'interlocutore. L'imbarazzo aumenta ancor più allorché egli/ella interrompe il farfuglio con un secco "sì, ma cosa ricerchi?", dal tono identico al famoso "sì, ma quanti siete? Un fiorino" di benigniana memoria. La situazione non sembra affatto migliorare nel momento in cui specifico che mi occupo di fisica quantistica: è a questo punto che spesso si apre una voragine.

Con questo blog vorrei contribuire a colmare la distanza che esiste tra l'attività che svolge un fisico teorico e la percezione che ne ha il pubblico, che in realtà e a ben vedere, è il suo datore di lavoro. Ritengo quindi importante condividere la conoscenza che l'impresa scientifica genera, in modo che aumenti la consapevolezza della sua indubbia importanza, in particolare come motore di sviluppo tecnologico ed economico. Cercheró quindi di tradurre concetti, idee, innovazioni e scoperte che caratterizzano la fisica moderna e la nostra vita quotidiana, in un linguaggio accessibile e diretto. 

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Fisica dei quanti al cinema

No, non mi riferisco ad un nuovo film a tema scientifico. Tra l'altro ultimamente ne sono usciti diversi, tra cui "The imitation game" sulla vita di Alan Turing, che consiglio vivamente.

Mi riferisco piuttosto a come la fisica dei quanti venga di fatto impiegata per aggiungere una dimensione, la terza, all'immagine che si forma nella mente dello spettatore. Per formare immagini tridimensionali la natura ci ha dotato di due occhi i quali raccolgono ciascuno due immagini bidimensionali, molto simili tra loro ma non esattamente identiche perché prese da punti di vista leggermente diversi. Gli oggetti lontani appaiono pressoché nella stessa posizione all'interno dei due quadri, mentre quelli più vicini appaiono in posizioni diverse (provate a mettere un dito davanti al vostro occhio destro: nell'immagine prodotta dall'occhio destro il dito è al centro del quadro, nell'immagine prodotta dal sinistro, il dito è sulla destra del quadro). Questa differenza di posizioni è tanto maggiore quanto più gli oggetti ci sono vicini. Il cervello, cogliendo tutte le differenze tra i due quadri, ricava informazioni sulla distanza degli oggetti, e ci permette di formare una immagine tridimensionale.

Come si può ottenere una visione tridimensionale al cinema? Be' bisogna che l'occhio destro veda un film mentre il sinistro veda lo stesso film ma ripreso da un punto di vista leggermente più spostato a sinistra. Fare due riprese contemporanee da due punti di vista leggermente diversi non è un gran problema, basta mettere due telecamere una vicina all'altra, e riprendere la stessa scena. Il problema è come proiettare i due film (destro e sinistro) sullo stesso schermo e fare in modo che l'occhio sinistro veda il film sinistro ed il destro veda il destro. Ed è qui che entra in scena la fisica quantistica.

La luce infatti è caratterizzata da diverse proprietà, come ad esempio la frequenza (che ne determina il colore) o l'intensità. Un' altra proprietà invece è la sua polarizzazione, e questa è una proprietà prettamente quantistica. Per farsi una idea di cosa sia la polarizzazione immaginate un raggio di luce come tante particelle (i fotoni) che corrono in linea retta. Figuratevi i fotoni come dei piccoli aghi che puntano in una direzione perpendicolare a quella del moto. La direzione dell'ago indica la sua polarizzazione. Il proiettore 3D proietta il film destro con luce polarizzata in una direzione (mettiamo a titolo di esempio quella verticale), mentre il sinistro è proiettato con luce polarizzata nella direzione ortogonale alla prima (cioè quella orizzontale). Senza l'ausilio degli occhiali 3D entrambi gli occhi vedono entrambi i film, ne risulta una immagine sdoppiata e sgradevole. Gli occhiali 3D hanno come lenti dei filtri polarizzatori. Queste sono lenti che fanno passare solo luce polarizzata in una determinata direzione (immaginateli come delle grate formate da tante minuscole sbarre parallele, attraverso cui l'ago-fotone passa solo se è allineato alle sbarre).

La lente destra è un filtro polarizzatore verticale, mentre la sinistra è un filtro orizzontale. In questo modo i due occhi vedono rispettivamente il proprio film. A rendere la sensazione di profondità pensa il nostro cervello in automatico. 

Michele Campisi

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