Non conosco in dettaglio il lavoro di Robitaille, ma in ogni caso una risposta plausibile la si può dare. I risultati di Wien e di Stefan-Boltzmann sono corretti solo approssimativamente. Come noto, sperimentalmente, lo spettro di corpo nero non è compatibile con i modelli citati, ma lo è solo in certe approssimazioni. Proprio tale osservazione ha portato alla formulazione della teoria dei quanti. Ricordiamo che la fisica è una scienza sperimentale. Il teorema di Kirchhoff è matematica: dunque se la sua dimostrazione è corretta non può non essere vero. Se tuttavia si applica il teorema a qualche grandezza fisica può accadere che non sia valido. Il motivo, tuttavia, non è che il teorema è “sbagliato”, ma che non si può applicare a quella grandezza fisica perché si assumono condizioni non verificate. Per esempio, le leggi di cui sopra sono evidentemente vere se si assume che l’elettromagnetismo di Maxwell e, di conseguenza, si ammette una natura ondulatoria e continua della luce. Se tale natura non si verifica sperimentalmente (ed è questo il caso) allora si deve modificare il modo di fare i conti e questo porta alla soluzione corretta di Planck.

Giovanni Organtini

Complimenti a lei! I video animati sono sempre molto laboriosi, quindi deve aver fatto un lavoro non indifferente per realizzarli.

Venendo alla questione della domanda: un modello con gli atomi legati da molle è ragionevolmente corretto entro certi limiti. In pratica, come saprà, la Legge di Hooke è solo la serie di Taylor troncata al primo ordine di una forza che dipende da una distanza, quindi, immaginando che la forza che tiene insieme gli atomi sia funzione della loro distanza, in prima approssimazione si può scrivere come quella di una molla.

In una situazione che simuli la cessione di calore a una sostanza, probabilmente l’oscillazione di questi atomi apparirebbe più disordinata. Far oscillare gli atomi all’unisono, dunque, sembra (a prima vista) meno corretta come idea. Io li farei oscillare in maniera casuale.

Per quanto invece riguarda l’emissione di quanti, come tutti i fenomeni quantistici che non hanno un analogo classico, ogni rappresentazione che possiamo immaginare di realizzare sarebbe sbagliata. Tuttavia è chiaro che in qualche modo uno deve pur provare a dare un’idea di quel che succede. Per questo si usano sempre delle metafore (a dire il vero questo accade anche con la fisica classica, ma lì il problema è meno evidente). Non posso dunque darle una “ricetta” per la rappresentazione che sia “corretta”. Al massimo posso dirle come lo farei io, sapendo che ci sarebbe comunque qualche collega che non sarebbe d’accordo.

Io rappresenterei l’emissione dei quanti come una sorta di flusso continuo che promana dalla loro sorgente che, di tanto in tanto, si “localizza” nella forma di una pallina molto piccola. Non so bene come dire: immagini una serie di rette che escano, come raggi luminosi, da un atomo rappresentato come una sfera. Si dovrebbe dare l’idea, comunque, di movimento: i raggi devono essere qualcosa che “esce” dall’atomo, non statici. Di tanto in tanto la retta deve sparire di colpo e in uno dei suoi punti a caso dovrebbe comparire un puntino (magari in colore diverso), che si propaga nella direzione della retta da cui è emerso. Poco dopo però dovrebbe sparire nuovamente e tornare a essere un raggio.

È una rappresentazione complicata, me ne rendo conto. Non è nemmeno facilmente comprensibile e per di più rischia di essere fuorviante. Ma temo che su questo punto non ci sia nulla da fare: se fosse stato possibile costruire modelli più semplici non avremmo avuto bisogno di costruire una nuova teoria come la meccanica quantistica.