La nozione di immagine è inseparabile dalla percezione che abbiamo del mondo attraverso i sensi e quindi, in questo caso particolare, dal nostro apparato visivo. Il cervello ha il delicato compito di interpretare le informazioni raccolte dall’occhio e trasmesse dal nervo ottico. Platone lo aveva già osservato (nella Repubblica, VI): è il sole, « immagine del Bene », cioè la luce, a permettere ai nostri occhi di distinguere i colori delle cose. Senza luce non vi è sensazione di colore, e dunque neppure immagine. Il concetto di colore è quindi inseparabile dal fenomeno della luce (vedi il nostro dossier «Matematica e luce», Tangente 164, 2015) e questa relazione apre la strada a una descrizione scientifica attraverso la fisica e i risultati dell’ottica.
Verso una modellizzazione della luce -----------------------------------
In fisica, il termine «luce» indica un particolare insieme di radiazioni elettromagnetiche, ciascuna caratterizzata da una certa gamma di lunghezze d’onda. Il nostro occhio ne percepisce una parte: è la luce che chiamiamo visibile e le cui lunghezze d’onda variano approssimativamente da 400 nanometri (violetto) a 700 nm (rosso); un nanometro (nm) equivale a 10–9 metri. La miscela più o meno omogenea delle frequenze appartenenti a questo intervallo definisce ciò che il nostro cervello interpreta come luce bianca. Questa finestra corrisponde grosso modo alle lunghezze d’onda trasmesse più facilmente dall’atmosfera terrestre, il che si inserisce perfettamente nelle teorie dell’evoluzione. Oltre questo spettro troviamo da un lato l’ultravioletto (da 10 a 400 nm) e dall’altro l’infrarosso (da 700 nm a 3 mm). Le frequenze comprese tra 3 mm e 30 cm sono quelle delle microonde, dei nostri telefoni cellulari e dei radar. Alle lunghezze d’onda maggiori corrispondono le onde radio.
La luce può essere rappresentata anche in modo corpuscolare. In questo quadro formale, a ogni onda elettromagnetica si fa corrispondere un fotone, vale a dire il quanto di energia a essa associato, al quale si attribuiscono alcune caratteristiche delle particelle elementari. Nell’ambito della fisica moderna, l’interazione tra due particelle cariche è formalizzata mediante uno scambio di fotoni. Alcuni fenomeni luminosi possono essere descritti mediante onde elettromagnetiche, altri tenendo conto dell’aspetto corpuscolare. La teoria quantistica ha formalizzato in modo straordinario questa sorprendente dualità (vedi Le equazioni della fisica moderna, Bibliothèque Tangente 71, 2020).
Dall’esperimento alla teoria ----------------------------