mercoledì 16 settembre 2020

Affollato come il vuoto

Il vuoto in fisica non è quello che la parola lascerebbe intendere


Il vuoto, lo dice la parola, è un luogo dove non c'è niente. Per un filosofo forse la definizione potrebbe finire lì. Non so come un filosofo possa definire il vuoto, e se esista un dibattito filosofico sulla definizione del vuoto, dato che non ho mai avuto grande affinità con la filosofia. Il professore di terza liceo aveva seminato delle buone basi, ma quello di quarta e poi quello di quinta le hanno distrutte con il tritolo. Di quello di quinta, in particolare, mi è rimasto solo il ricordo del lunghissimo ciuffo con cui costruiva il riporto, ciuffo che partiva dalla base del collo e serpeggiava su per la nuca facendo vari giri sulla testa, e che ogni tanto cedeva sotto il suo stesso peso, srotolandosi impietosamente per un buon mezzo metro. Il mio rapporto con la filosofia al liceo era caratterizzato unicamente dall'attesa di questo evento catartico.

Comunque, tornando al nostro vuoto, per un fisico non c'è niente di più complesso e affollato del vuoto. Vediamo perché.

Innanzitutto chiediamoci cosa dovremmo fare per produrre il vuoto. Immaginiamo di avere una scatola, e di volerci fare al suo interno "il vuoto".

La scegliamo ben sigillata, e tiriamo via l'aria. Supponiamo di avere le pompe a vuoto più sofisticate in commercio. Non riusciremmo mai a togliere tutta l'aria, qualche molecola qua e là resterebbe comunque, ma si potrebbe dire che alla fine è solo un problema tecnico. In pratica non riusciamo a fare il vuoto, ma la teoria c'è tutta: ciucciamo fuori tutto quello che c'è, e se dalle pareti della scatola le molecole hanno la gentilezza di non staccarsi e andare a vagare al suo interno (cosa che in generale succede, ma noi abbiamo scelto il materiale più adatto allo scopo), ecco che, almeno sulla carta, abbiamo ottenuto il vuoto. 



Dentro l'acceleratore LHC del Cern, ad esempio, c'è una pressione che arriva fino a 10-9 Pa, corrispondente a un vuoto pari a quello presente nello spazio vuoto del sistema solare (fonte). Ci vogliono 2 settimane per pompare via l'aria e raggiungere quella condizione. Potremmo dire che, avendo un sistema tecnologicamente migliore, anche se costosissimo, potremmo avvicinarci al vuoto.

Però. 

Però la nostra scatola ha una sua temperatura. E la fisica ci insegna che un oggetto a una data temperatura diversa dallo zero assoluto emette onde elettromagnetiche. Non importa quale sia il materiale o la forma del contenitore, la nostra scatola, anche se dentro gli abbiamo tolto ogni singola molecola d'aria, sarà piena di fotoni, solo per il fatto di essere a una temperatura diversa dallo zero assoluto. Fotoni la cui energia dipende dalla temperatura della scatola. Quindi dovremmo anche raffreddare la nostra scatola il più possibile verso lo zero assoluto, per ridurre al minimo il contributo dei fotoni naturalmente emessi da qualunque oggetto posto a una data temperatura.

Ma poi esistono le particelle subatomiche. Esiste la teoria dei campi. Esiste la fisica moderna.

Nella teoria dei campi ogni particella è interpretata come un'eccitazione di un campo. E ogni eccitazione di un campo è una particella. Nella meccanica quantistica particelle e campi sono un tutt'uno. Vabè, si potrebbe pensare che, non mettendo particelle nella scatola, avremmo risolto il problema. Nel vuoto classico non c'è nessuna particella, e quindi il mio campo è bello piatto, senza increspature di alcun tipo. Energia zero, tipo una corda tesa e immobile, che è l'esempio che normalmente viene fatto.

Però esiste la meccanica quantistica, e nella meccanica quantistica il principio di indeterminazione di Heisenberg. Il principio di indeterminazione dice che è impossibile che ogni punto della corda che idealmente raffigura il campo presente all'interno della scatola, campo dovuto alla presenza (assenza in questo caso) di particelle, sia sempre costantemente fermo in una data posizione. In altri termini, la corda deve oscillare per soddisfare il principio di indeterminazione di Heisenberg. Poco ma deve farlo, per non far arrabbiare Heisenberg. E se la corda si muove, se la corda oscilla un pochino, e quella corda mi rappresenta l'energia del vuoto, ovvero il minimo di energia compatibile con il principio di indeterminazione di Heisenberg, allora vuol dire che il vuoto contiene energia.

Capite quindi che, se consideriamo i fenomeni quantistici, il nostro vuoto, che sulla carta ci sembrava la cosa più semplice del mondo (cosa c'è più semplice di "niente"?) diventa un oggetto bello incasinato.

Ma guardiamo il nostro vuoto, e guardiamolo con gli occhi della meccanica quantistica.  Ogni singolo punto dello spazio non ha mai un'energia esattamente definita, ma fluttua attorno a un minimo, contemporaneamente in tanti stati diversi (vi ricordate il Gatto di Schrodinger, che è contemporaneamente vivo e morto?). Il vuoto si trova quindi in una sovrapposizione di stati, e quindi può essere visto come un tripudio di particelle, che nascono e muoiono continuamente. Particelle di tutti i tipi, anche estremamente pesanti, la cui effimera esistenza è regolata dalla meccanica quantistica. La nostra scatola, in cui abbiamo tolto l'aria, e che abbiamo raffreddato il più possibile verso lo zero assoluto, è quindi piena dell'energia di questa moltitudine di particelle che saltano fuori e scompaiono incessantemente. Un'energia che è la minima possibile, ma non è zero.
 
Ma possiamo misurare questa energia? Possiamo verificare con qualche tipo di esperimento che tutto questo è vero? Si, possiamo.

Esistono vari effetti che sono stati misurati. Fra questi il Lamb Shift, una leggera variazione di energia nello spettro fra due livelli dell'atomo di idrogeno, misurata con grande precisione. Questa piccola variazione di energia, è dovuta all'interazione dell' elettrone dell'atomo di idrogeno con le fluttuazioni quantistiche del vuoto. In pratica, nell'interazione elettromagnetica con il nucleo, l'elettrone risente degli effetti quantistici del vuoto, che si polarizza, come un dielettrico in un condensatore. Questo produce delle alterazioni del campo elettrico fra elettrone e nucleo, che si manifestano in piccole modifiche dei livelli di energie degli spettri atomici. Modifiche calcolabili, e che vengono puntualmente misurate.

E se qualcuno dovesse pensare che queste misure siamo imprecise e arraffazzonate, visto l'argomento, rispondo che esse sono di gran lunga fra le misure più precise mai realizzate in fisica: la misura sperimentale di 8172.874(60) MHz per il Lamb shift 1S nell'idrogeno si confronta infatti con la previsione teorica di 8172.802(40) MHz. Le cifre fra parentesi danno l'incertezza sulle ultime 2 cifre, sia della misura che della previsione teorica. L'errore è 1.2 parti su 100000, come misurare l'altezza dell'Everest sbagliando di un palmo.
 
Ma quanto vale questa energia del vuoto? E' tanta o è poca? 

Possiamo averne una stima dalla misura della costante cosmologica. La costante cosmologica è quel parametro che si pensa descriva l'accelerazione dell'espansione del'universo. Infatti osserviamo che, espandendosi, l'universo accelera la sua espansione. Si pensa che questo effetto sia legato all'energia del vuoto. Infatti, se la densità di energia del vuoto ha un valore fissato e costante, determinato dalle considerazioni di meccanica quantistica descritte finora, allora aumentando lo spazio (a causa dell'espansione dell'universo) deve aumentare l'energia associata al vuoto. Questa energia ha un effetto repulsivo (pressione negativa) sulla materia. La costante cosmologica è associata a questa grandezza. 
 
Dalla misura della costante cosmologica si stima che il vuoto abbia una densità di energia pari a 10−9 joules per metro cubo. 10−9 joules equivale più o meno all'energia cinetica di una zanzara in volo di ricognizione, diluita in un metro cubo di spazio. Poco, decisamente poco, in termini macroscopici, ma considerato tutto lo spazio vuoto che c'è nell'universo, alla fine viene fuori che questa energia è ciò che domina nell'universo. Quella che viene chiamata energia oscura, e che determina la dinamica dell'universo a grande scala e su tempi lunghi. In pratica, se l'universo oggi è così come lo osserviamo, è grazie alle proprietà del vuoto. Quanti filosofi, pur nei loro pensieri più inconfessabili, sarebbero arrivati a immaginare una cosa del genere?
 
 




 

venerdì 28 agosto 2020

Cosa hanno in comune maree, piogge, treni ad alta velocità, e un acceleratore di particelle

Fattori inaspettati nella calibrazione dell'energia dei fasci di un acceleratore.


Il LEP, Large Electron-Positron Collider, è stato un acceleratore del Cern, funzionante dal 1989 al 2000. Esso accelerava in direzioni opposte, lungo una traiettoria circolare lunga 27 chilometri, elettroni e positroni (questi ultimi sono le antiparticelle degli elettroni) e le faceva collidere in 4 punti lungo il percorso.

Quattro apparati sperimentali, ALEPH, DELPHI, L3 e OPAL, circondavano i 4 punti dove avvenivano le collisioni, e registravano gli eventi fisici. I risultati scientifici del progetto LEP hanno prodotto nuove misure di altissima precisione sui parametri del Modello Standard delle particelle elementari, oltre alla previsione della massa del quark top prima della sua scoperta diretta. Io ho avuto la fortuna di partecipare all'intero progetto lavorando in uno dei quattro esperimenti, dalla costruzione, durante la tesi di laurea, fino alla fine.




Per il tipo di misure che dovevano essere condotte al LEP, era di fondamentale importanza conoscere al meglio il valore dell'energia a cui collidevano i fasci di elettroni e positroni, con una precisione di 1 MeV, corrispondente allo 0.001% dell'energia dei fasci.  Per raggiungere questo scopo erano utilizzate varie tecniche sofisticate, al fine di minimizzare le incertezze sperimentali. Tuttavia i fisici sono ben consci dell'esistenza degli errori sistematici, ovvero quei fattori a volte non sotto controllo, o a volte completamente sconosciuti, che possono alterare il risultato di una misura in modo non noto o controllabile.

Alcuni di questi fattori, assolutamente imprevisti, si rivelarono molto importanti, e qui voglio raccontare la loro curiosa storia, e come furono individuati.

La misura dell'energia dei fasci di particelle si basa sulla precisa conoscenza della lunghezza del percorso delle particelle nell'acceleratore, quella che a grandi linee potremmo chiamare la circonferenza dell'acceleratore. Questa grandezza era nota con grande precisione, essendo stata misurata dal personale tecnico con accuratezza. 

Eppure c'era qualcosa che non tornava. L'energia misurata dei fasci di particelle sembrava variare nel tempo, di una quantità ben superiore a 1 MeV, con dei pattern strani, e dipendenti dal tempo. Questi pattern così periodici fecero pensare alle maree.

Variazioni percentuali cicliche dell'energia dei fasci al LEP, misurate su in giorni diversi

Variazione dell'energia dei fasci del LEP in funzione dell'ora del giorno.

Le maree, oltre a spostare gli oceani, hanno anche l'effetto di distorcere la crosta terrestre, e nel nostro caso di modificare, seppure di pochissimo, la forma dell'acceleratore, e quindi l'orbita delle particelle rispetto alla traiettoria stabilita. Questo fa sì che le particelle circolanti si trovino a seguire una traiettoria che differisce, sebbene di pochissimo, da quella prevista. Tutto ciò implica che l'energia che essi acquisiranno passando attraverso le cavità acceleratrici e i magneti deflettori, non sarà esattamente quella prevista dal progetto, ma cambierà nel tempo al cambiare dell'intensità della forza mareale. Questo effetto, alla luce delle misure, risulta essere 6 volte più grande del massimo errore tollerabile, ma può essere fortunatamente corretto conoscendo la posizione della luna ora per ora. Vedi questo articolo per maggiori dettagli, e se volete leggere un interessante e divertente resoconto di come questo effetto abbia impatto sull'acceleratore LHC del Cern, (è sempre lo stesso tunnel) lo trovate qui.

Altre piccole ma comunque rilevanti variazioni della traiettoria delle particelle nel LEP, che alla fine si traducono sempre in una incertezza nell'energia dei fasci di particelle circolanti, si scoprirono essere causate dalle variazioni del livello del Lago d Ginevra, e del livello della acque del sottosuolo, a causa delle piogge. L'aumento di peso del lago e dell'acqua nelle faglie, infatti, altera impercettibilmente la configurazione della crosta terrestre a livello locale, inclinandola dalla parte del lago, e causando piccole ma significative distorsioni alla forma dell'acceleratore, fino a 2 millimetri sulla lunghezza della traiettoria percorsa dalle particelle in un giro, con conseguente effetto sull'energia delle particelle lungo la loro traiettoria. Per verificare questa ipotesi, il Cern riuscì ad ottenere che le autorità svizzere effettuassero un test che consisteva nel diminuire il livello del lago agendo sulle chiuse. Mentre questo avveniva, le misure indicarono una corrispondente variazione dell'energia dei fasci di particelle: più verifica diretta di questa!

 

Variazione della lunghezza della circonferenza del LEP, stimata dalle variazioni sull'energia dei fasci, causate dalle differenze di livello delle acque nel Lago di Ginevra.


E infine l'effetto più curioso e imprevedibile: l'effetto TGV, Train à Grande Vitesse, il treno francese ad alta velocità che va da Ginevra a Parigi, e che passa per un breve tratto nelle vicinanze del Cern. Verso il 1994 i fisici del Cern, effettuando i periodici run di calibrazione dell'energia dei fasci, cominciarono ad osservare strane variazioni nell'energia dei fasci del Lep, variazioni che seguivano uno schema strano ma costante ogni giorno. Il fenomeno iniziava poco prima dell'alba, diventava massimo durante il giorno, e smetteva la sera, in modo molto simile tutti i giorni. Nonostante le varie ipotesi, l'origine del fenomeno restava un mistero, finché un ingegnere della compagnia di elettricità svizzera ipotizzò che potesse trattarsi di una interferenza fra la linea ad alta velocità per Parigi e il tubo dell'acceleratore, dato che entrambi, per un  certo tratto, viaggiano quasi paralleli a circa 1 Km di distanza reciproca.

L'idea è che la corrente che fa andare il TGV viaggi attraverso i cavi, e ritorni al generatore attraverso i binari. Ma i binari sono collegati a terra, dove la corrente fluisce. Questa corrente, però, pur trovandosi a terra, come tutte le correnti cerca il miglior conduttore disponibile nelle vicinanze per poter fluire come tutte le correnti vorrebbero, con il minimo possibile di resistenza. E se lo trova, ci si infila di corsa. E guarda caso lì vicino c'era proprio il tubo di alluminio dell'acceleratore LEP.

Il confronto fra le variazioni di energia dei fasci misurata al LEP in funzione del tempo e la variazione di corrente del TGV ha mostrato un accordo praticamente perfetto, tanto da poter dire in tempo reale se il treno per Parigi era in orario. Con Trenitalia scoprire l'inghippo sarebbe stato molto più complesso, visto che ogni giorno i treni hanno un ritardo diverso. Per ulteriori dettagli, leggere ad esempio questo articolo.



L'effetto TGV sull'energia dei fasci del LEP.


La cosa curiosa è come mai ci si accorse di questo effetto soltanto dopo diversi anni di funzionamento del LEP. Il motivo è che, precedentemente, tutte le misure di calibrazione di energia dei fasci venivano fatte di notte, quando il TGV non circola. Escluso una volta, in realtà, in cui le misure vennero fatte di giorno. Ma il caso volle che quel giorno le ferrovie francesi fossero in sciopero.

Prossimamente altre curiosità sul LEP. Stay Tuned!





martedì 4 agosto 2020

Bocelli e il metodo scientifico de noantri

Il 27 luglio 2020 si è tenuto nella biblioteca del Senato della Repubblica un convegno, organizzato da Vittorio Sgarbi e dal senatore della Lega Armando Siri, sul tema Covid-19, o meglio sulla negazione del Covid-19. Non mi interessa entrare nel merito di ciò che è stato detto dagli organizzatori e dagli ospiti, con una eccezione. Fra i vari dotti interventi, infatti, uno ha oscurato tutti per profondità di pensiero: quello del cantante Andrea Bocelli, visionabile integralmente qui.

L'intervento di Bocelli è emblematico non per la sua veemenza (è stato molto pacato), e nemmeno per le scemenze pronunciate, che pure ci sono, ma perché sintetizza perfettamente l'ignoranza scientifica dell'Italia del 2020. Ecco, quando si parla di mancanza di cultura scientifica in Italia oggi, questa manciata di minuti di questo breve discorso la rappresenta così perfettamente che esso andrebbe fatto ascoltare nelle scuole ancor prima di iniziare a studiare qualunque cosa di scienze. Andrebbe fatto ascoltare il primo giorno di scuola, e andrebbe analizzato, facendo riflettere gli studenti su quelle tre o quattro frasi pronunciate, ancor prima di iniziare la tavola periodica, o il moto rettilineo uniforme, o qualunque argomento di quelli di base. Andrebbe analizzato, destrutturato, aperto come un calzino, perché là dentro c'è il concentrato di tutto quello che la gente non ha capito su come funziona la scienza.







Vediamo le frasi clou del discorso, quelle che ci interessano qui. Dice Bocelli:

1) "Ho analizzato la realtà e ho visto che alcune cose non erano così come ci venivano raccontate".

2) "In casa (...) quando ho cominciato a esprimere qualche dubbio sulla gravità di questa cosiddetta pandemia, i primi ad attaccarmi sono stati i figli, che mi hanno detto "Babbo, te pensa alla Tosca e alla Butterfly, e lascia stare i virus che non lo sai cosa sono!"

3) "No, non so cosa sono (i virus, n.d.r.) ma conosco un sacco di gente e (...) non conoscevo nessuno che fosse finito (...) in terapia intensiva. Nessuno! Allora, tutta questa gravità...!?"

Poi, vabbé... già che c'era ha aggiunto che si è sentito "umiliato e offeso" perché, povera stella, non aveva commesso nessun crimine, e nonostante quello lo obbligavano a stare a casa, nel suo monolocale vista mare a Forte dei Marmi, poverino, e ha quindi confessato di aver trasgredito volontariamente, uscendo ogni tanto, perché a quell'età, dice lui, hai bisogno di sole per produrre la vitamina D.

Stendiamo poi un velo pietoso anche sulle scuse pronunciate il giorno successivo, in cui si impara che lui è stato frainteso, e che voleva semplicemente auspicare che in futuro i bambini possano giocare assieme felici e sereni. Della serie: ho pestato una merda immensa, e qui se non faccio qualcosa non mi chiamano più a cantare.

Ma rileggiamo i punti cruciali del memorabile discorso, e commentiamoli.

Punto 1: ma che ne sai tu, che fai il cantante, che le cose non erano come venivano raccontate? Sei andato in giro per l'Italia a parlare con i medici, con gli infermieri? Hai fatto statistiche sui morti, sui malati? Forse che Bocelli lavora all'Istat come volontario? In che modo, dalla tua villa a Forte dei Marmi, e forte delle tue conoscenze sulle tecniche di canto, hai "analizzato la realtà" dell'epidemia?.

Punto 2: Ma santi subito, i figli di Bocelli! Nonostante il padre, hanno perfettamente capito il punto: "ma cosa ne sai tu, che di mestiere fai il cantante?". Che competenze hai per poter dire come sta funzionando questa epidemia? 

E poi il punto 3, la meraviglia delle meraviglie, la sublimazione dell'imbecillità: "non so cosa sono (i virus, n.d.r.) ma conosco un sacco di gente e (...) non conoscevo nessuno che fosse finito (...) in terapia intensiva. Nessuno"

Non fa una piega, no? Se io non conosco nessuno che si è ammalato, allora nessuno si è ammalato!

Bocelli, sai che ti dico? Io conosco gente che è finita in terapia intensiva, e che è morta per il Covid-19. Però non conosco nemmeno un cieco! Guarda, ho un sacco di amici, ma proprio tanti, sai? Ma tra loro nemmeno un cieco! Manco uno! Ma non sarà tutta un'invenzione questa storia dei ciechi, come ce la raccontano? Non sarà tutta una bufala messa in giro dalla lobby di quelli che stampano le scritte in Braille da mettere negli ascensori?

La cultura scientifica di Bocelli è questa: io non ne conosco nessuno, e quindi non ci sono. Ma la cosa grave è che questa è anche la cultura scientifica di tanti italiani (e non solo italiani, a dire il vero!): a me non è successo, io non conosco nessun caso, quindi non succede! Quindi non è vero! Quindi mi stanno raccontando il falso!

E' la stessa ignoranza scientifica che, rovesciando la situazione, fa dire a tanti (ci scommetterei agli stessi!): "a me è successo, con me funziona, quindi è così! Quindi funziona!". E' così che ragionano tutte le pseudoscienze. Non si preoccupano di fare uno studio oggettivo, "unbiased", non influenzato da esperienze e giudizi personali: cosa c'è di meglio dell'esperienza personale? 

E quindi l'omeopatia funziona perché con me funziona! Il miele nel latte caldo previene l'influenza perché l'ho preso tutte le sere e quest'anno non mi sono ammalato! Sono stato da una vecchietta a farmi segnare la verruca, dopo un mese mi è passata, e quindi certe vecchiette fanno passare le verruche col potere delle mani. Pensa che a me una verruca è passata da sola, scomparsa in 3 giorni dopo 10 anni che ce l'avevo, e non è stata né la vecchietta né il dermatologo! E pensa che il dermatologo mi aveva detto: "se vuoi la togliamo, ma queste cose in genere passano da sole così come sono venute!"

Quello di Bocelli è il metodo scientifico de noantri. Lo stesso che per secoli ha fatto credere alla gente che farsi i salassi funzionasse per guarire, perché alcuni guarivano (ignorando che però altri morivano come ad esempio l'ex presidente degli Stati Uniti George Washington, ucciso dai salassi per curare una laringite). Lo stesso metodo scientifico casareccio che fa credere che il Metodo di Bella funzioni, e che ha reso celebre Vannoni, quello del caso Stamina, trasformato da esperto di pubblicità a scienziato da una manciata di servizi tv. Lo stesso metodo che fa credere che col bicarbonato o con altri improbabili intrugli si curi il cancro. So di un tizio che dice che con lui ha funzionato, e quindi quale garanzia migliore dell'esperienza personale?

Ma se usiamo l'esperienza personale come criterio scientifico, allora si dovrebbe quantomeno pretendere anche di avere la lista di tutti i casi in con cui non ha funzionato! Se ci fidiamo tanto della nostra esperienza, dovremmo esigerlo, quando compriamo i fiori di Bach in farmacia. Dovremmo chiedere al farmacista che ne magnifica le doti e che ci dice "con una mia cliente che aveva il figlio che non dormiva, ha funzionato" (ne sono stato testimone in farmacia), dovremmo anche chiedere in quanti casi invece, nonostante i fiori di Bach, i figli hanno continuato a piangere tutte le notti. Non è esperienza personale anche quella? 

Come dovremmo chiedere di tutti quelli che, pur curandosi da Di Bella o col bicarbonato, non hanno avuto alcun beneficio, e di cancro magari sono morti. Soltanto in base a quanto numericamente sono importanti questi risultati contrapposti è possibile dire se "funziona". Non sarà certo la nostra limitatissima esperienza di incompetenti del campo (di nuovo, i figli di Bocelli santi subito!), dal divano della Villa a Forte dei Marmi o dal soggiorno di una qualunque altra casa, a dirci l'impatto dell'epidemia Covid, o il reale effetto di un farmaco o di una terapia. E quindi, un mio personale consiglio a chi redige i programmi scolastici: fateli un po' meno densi, lasciate perdere gli esercizi di relatività ristretta o sull'effetto fotoelettrico, e fate ascoltare agli studenti il discorso di Bocelli! 

Del metodo scientifico alla Bocelli, prima che il Nostro uscisse alla ribalta, avevo parlato in tempi non sospetti in questo articolo.


giovedì 25 giugno 2020

Il mondo nell'anno 2000

Tra il 1899 e il 1910, l'illustratore francese Villemard realizzo una serie di disegni in cui immaginava la tecnologia che avrebbe caratterizzato il mondo nell'anno 2000. Il futuro, da Villemard, è immaginato popolato da macchine volanti di vario tipo, tecnologie per muoversi nei cieli e esplorare i fondali marini, strumenti per automatizzare attività come cucire vestiti, pulire il pavimento, cucinare o coltivare i campi.  Le opere sono descritte e mostrate qui.



Le tecnologie immaginate dall'artista francese sono un tripudio di leve, ingranaggi, ali meccaniche e pulegge. Nel suo immaginato anno 2000 manca però un aspetto che invece è cruciale ai nostri giorni: la comunicazione. Ad esempio fa sorridere la sua previsione di posta veloce, rappresentata da un postino su macchina alata che consegna la lettera a una signora che si sporge dal balcone. Qualcosa che neanche lontanamente può competere con l'e-mail e internet di oggi!



L'artista di fine 800, infatti, ha estrapolato all'eccesso le tecnologie note all'epoca, immaginando macchine complesse, leve, ingranaggi, strumenti automatizzati e macchine volanti. Tuttavia non è stato capace di immaginare le tecnologie radicalmente nuove, quelle che realmente avrebbero sconvolto il mondo e caratterizzato l'epoca attuale, per un motivo molto semplice: all'epoca la scienza alla base di quelle tecnologie era ancora allo stato embrionale o pressoché sconosciuta. Certo, si conoscevano le leggi dell'elettromagnetismo, ma le sue ricadute pratiche erano ancora in una fase embrionale, e la prima comunicazione radio avveniva solo in quegli anni.


Tutto questo ci insegna, o meglio ci ricorda, un aspetto importante della scienza: è estremamente difficile prevedere quali saranno le ricadute pratiche di una scoperta scientifica. Questo è quasi sempre vero quando la scoperta scientifica riguarda il comportamento o la descrizione dei fenomeni naturali, ma è spesso vero anche per innovazioni tecnologiche. Basti pensare, in questo secondo caso, al web, quel www inventato per offrire ai fisici delle particelle uno strumento per condividere in tempo reali i loro risultati scientifici, e solo in seguito diventato ciò che sappiamo.

Quindi è molto ingenuo ma anche molto miope pensare di poter decidere a priori quali saranno le linee di ricerca che si riveleranno utili dal punto di vista pratico, e magari immaginare di saper scegliere, fra le linee di ricerca diverse, quelle da perseguire, e scartare quelle giudicate inutili. Senza dimenticare poi che il progresso nella conoscenza scientifica necessita di contributi che provengono da molte discipline diverse. La ricerca sul cancro, ad esempio, beneficia non solo di conoscenze in campo strettamente medico, ma anche dei progressi nelle nuove tecnologie e nell'informatica.

Immaginiamo infatti un mecenate del 700, che avesse dovuto decidere quali ricerche finanziare per velocizzare le comunicazioni fra le città dell'epoca. Forse avrebbe deciso di incentivare la selezione di cavalli più resistenti e veloci, o la progettazione di ruote e ammortizzatori più affidabili, ma dubito che, pur nella sua lungimiranza, avrebbe intuito che l'embrione della soluzione definitiva al suo problema stava negli studi che un certo Galvani faceva sulle rane: l'elettricità.

D'altra parte, se a qualcuno non fosse venuto in mente di costruire lo strumento "per vedere le cose minime", come lo chiamava Galilei, quello che poi divenne il microscopio, ancora staremmo a crepare di peste.





lunedì 25 maggio 2020

Tutto quello che di sbagliato tanti credono sul big bang.

Idee sbagliate su come è nato l'universo


Il big bang indubbiamente affascina, e come altri aspetti della fisica di frontiera scatena l'immaginazione di molti "appassionati". Questa immaginazione a volte si manifesta con la formulazione di teorie e affermazioni più o meno fantasiose e fai-da-te sull'evoluzione dell'universo, spesso basate su convinzioni sbagliate su cosa la scienza oggi intenda per "big bang".

Questo vuole essere un riassunto e una chiarificazione sulle principali idee sbagliate che molti hanno sull'origine dell'universo, alla luce di quello che al momento è il punto di vista sostanzialmente condiviso della comunità scientifica. In rete si trovano diversi articoli su questo argomento, come ad esempio questo. Una versione più tecnica  è invece ad esempio questa.

Il big bang non è stata un'esplosione. Il nome "big bang" è stato dato dal cosmologo Fred Hoyle nel 1949. Ironia della cosa, Fred Hoyle era sostenitore del modello dello Stato Stazionario, e quindi non credeva alla "grande esplosione". In ogni caso sull'istante zero, ammesso che sia mai esistito, non sappiamo nulla, e definirlo un'esplosione è quindi quantomeno improprio. Certamente molto improprio se la mente va all'idea che normalmente abbiamo di una esplosione, che avviene "nello" spazio, che quindi deve essere già presente di suo. Nel caso dell'universo lo spazio invece non esisteva, ma fu "creato" assieme a tutto il resto. Insomma: non possiamo immaginare il big bang come se lo guardassimo da fuori, semplicemente perché non esisteva nessun fuori, e quindi l'idea che sia stato un'esplosione è completamente sbagliata.


La teoria del big bang non è la spiegazione né la descrizione dell'istante zero. Che questo punto sia estremamente chiaro: non abbiamo idea di come realmente sia iniziato tutto quanto, ammesso che abbia un senso dire che ci sia stato un inizio. La teoria del big bang, come normalmente è intesa dagli scienziati, è semplicemente (si fa per dire) la descrizione e l'evoluzione dell'universo primordiale in base alle osservazioni sperimentali sull'universo attuale, e in base alle speculazioni che possiamo fare grazie alle nostre conoscenze di fisica. Dalle osservazioni attuali sappiamo che la distanza media fra le galassie aumenta nel tempo, e quindi, in un ipotetico filmato mandato al contrario, la materia in passato, in un'epoca che risale a quasi 14 miliardi di anni fa, doveva essere molto più densa e calda di oggi. Quindi possiamo applicare le nostre conoscenze di fisica a quelle condizioni, e se lo facciamo scopriamo che nell'universo di quasi 14 miliardi di anni fa non potevano esistere né stelle né galassie, ma soltanto i componenti fondamentali della materia stessa.  Le misure effettuate sull'universo come ci appare oggi mostrano senza ombra di dubbio (lo sottolineo, per dire che non è un punto di vista opinabile, ma un dato di fatto inoppugnabile, basato su osservazioni sperimentali e non su semplici teorie) che questa affermazione è vera, e cioè che l'universo di allora era molto più caldo e denso di quello attuale, con la materia disgregata nei suoi componenti fondamentali. Quelle condizioni così estreme, infatti, hanno lasciato tracce con caratteristiche ben specifiche, osservabili nell'universo odierno.

Non è detto che ci sia stato un istante zero. La fisica che conosciamo non funziona quando mandiamo "troppo" indietro il filmato, e questo rappresenta un muro invalicabile. Infatti se arriviamo a densità pari a 1096 kg/m3, che caratterizzerebbero la cosiddetta "era di Planck", le nostre conoscenze del mondo fisico non ci permettono di descrivere lo stato della materia a quelle condizioni così estreme. Un punto importante: il fatto che alle energie pari alla massa di Planck la fisica che conosciamo non funzioni più, non significa affatto che non ci sia stato nulla prima dell'era di Planck. I fisici parlano spesso di istante zero, ma in realtà non intendono realmente quello che queste parole sembrerebbero significare. In genere intendono un tempo che è comunque molto vicino temporalmente (estremamente vicino, per gli intervalli temporali che normalmente consideriamo) a questo stato estremo della materia, e per il quale tuttavia la fisica che conosciamo funzioni ancora. Se leggete di gente che dice con grande sicurezza che l'universo è nato da una fluttuazione quantistica, ignorateli. Sebbene vada di moda dirlo, in realtà non ne abbiamo la minima idea, né, per il momento, possiamo provarlo (o smentirlo) in alcun modo. E' un'interessante ipotesi di lavoro, perché il vuoto in fisica è estremamente più complesso del vuoto filosofico, e in quel "vuoto" molto poco vuoto potrebbero essere avvenuti fenomeni che la fisica ci dice possibili, e che potrebbero spiegare l'espansione dell'universo stesso. Queste teorie prendono il nome di "modelli inflazionari", che forse i fisici a volte tendono a prendere un po' troppo seriamente, ma che comunque costituiscono un modello interessante su cui lavorare. Tuttavia, se queste condizioni estreme caratterisitche dei modelli inflazionari fossero realmente esistite, esse dovrebbero aver lasciato tenui tracce nell'universo che osserviamo oggi, e queste tracce, se dovessimo osservarle in modo non ambiguo grazie a esperimenti futuri, potranno dirci qualcosa in più su cosa può essere realmente successo.

Non è solo una teoria. Si chiama teoria del big bang come la teoria della relatività, o la teoria dell'evoluzione, ma come la teoria della relatività e la teoria dell'evoluzione, la teoria del big bang si basa su solide basi sperimentali. In particolare il fatto che l'universo si stia espandendo e che un tempo la densità e lo stato della materia fossero diversi da quello attuale è un fatto osservativo inoppugnabile. Sembrerà assurdo, ma noi abbiamo una fotografia dell'universo di quando esso aveva solo 300 mila anni o giù di li. E' la radiazione cosmica di fondo: una "luce" che permeava l'universo quasi 14 miliardi di anni fa, e che lo permea tuttora. Una luce che oltre 13 miliardi di anni fa ha improvvisamente smesso di interagire con i nuclei di idrogeno e gli elettroni, quando questi sono finalmente riusciti a formare gli atomi di idrogeno, come conseguenza del raffreddamento dell'universo, causato dalla sua espansione. A questo punto la materia, sotto forma di atomi e non più di particelle cariche libere, è diventata improvvisamente trasparente a quella luce, e come la luce proveniente da una lampadina, che dopo aver interagito con un oggetto ci porta agli occhi le caratteristiche di quell'oggetto, così la radiazione cosmica di fondo oggi ci porta agli occhi (i nostri telescopi appositi) come era distribuita la materia all'epoca, un attimo prima che essa diventasse trasparente, con tutte le sue tenui fluttuazioni di densità e temperatura. La radiazione cosmica di fondo oggi, ci mostra come era distribuita la materia un attimo prima che i fotoni che permeavano l'universo smettessero di interagire con essa, circa 13 miliardi e mezzo di anni fa. Una delle più grande scoperte di tutti i tempi, e senza dubbio la più straordinaria fotografia (nel vero senso della parola) mai effettuata.

La "luce" che riempiva l'universo oltre 13 miliardi di anni fa, come viene osservata oggi. I diversi colori rappresentano le tenui differenze di temperatura e densità presenti all'epoca, estremamente amplificate dalla grafica. Questa è letteralmente la fotografia dell'universo di 13 miliardi e mezzo di anni fa.


Lo spostamento verso il rosso. Si dice che è un effetto Doppler, ma non è corretto. Somiglia all'effetto Doppler, ma a differenza di quest'ultimo, che è dovuto a oggetti che si muovono nello spazio, il red-shift è il risultato di una dilatazione dello spazio. E infatti la formula che descrive il red-shift cosmologico non è quella dell'effetto Doppler classico. Per galassie vicine è numericamente simile, ma differisce per galassie distanti.

Noi non ci espandiamo. Se allo specchio ci vediamo ingrassati, non possiamo imputarlo all'espansione dell'universo, ma semmai a un eccesso di amatriciane. Facciamocene una ragione. Gli atomi non si espandono, e nemmeno la terra o il sistema solare. L'espansione dell'universo si osserva a grandissima scala. Su piccola scala, dove piccola significa anche la distanza fra le galassie vicine, dominano le interazioni gravitazionali o elettromagnetiche (queste ultime nel caso dell'atomo), che rendono l'espansione dello spazio ininfluente.

Non c'è un luogo dove è avvenuto il big bang. Non c'è un ground zero nell'universo. Il big bang è avvenuto ovunque, in tutti i punti dello spazio. L'esempio di una membrana che si espande, e sulla quale soni stati disegnati dei puntini, aiuta a capirlo. Ogni puntino vedrà tutti gli altri puntini allontanarsi da lui, e si riterrà al centro dell'espansione. Per di più, esso vedrà i puntini più distanti allontanarsi con una velocità proporzionale alla distanza stessa, esattamente come la legge di Hubble. La legge di Hubble è infatti una conseguenza dell'uniformità e isotropia dell'espansione dello spazio.

L'espansione non avviene dentro uno spazio preesistente. L'espansione crea lo spazio. L'errore tipico è immaginare l'universo visto da fuori, ma non esiste nessun fuori. Tutto è, per definizione, dentro l'universo.

La recessione delle galassie non viola la teoria della relatività. Galassie molto distanti si allontanano con velocità superluminali. Questo è un fatto, un dato osservativo. Eppure non c'è alcuna violazione della teoria della relatività. Il motivo è che la velocità delle galassie è data dalla dilatazione dello spazio, e non da un moto delle galassie nello spazio. Immaginiamo la solita membrana di un pallone, e stiriamola in modo che ogni punto si allontani da tutti gli altri in modo proporzionale alla loro distanza relativa. Se la distanza tra i due punti è molto grande, è possibile che la velocità di allontanamento reciproca dei due punti superi la velocità della luce. Ma questo non ha a che fare con una violazione della teoria della relatività, perché non si tratta di un moto "attraverso lo spazio", ma una dilatazione dello spazio stesso.

Il raggio visibile dell'universo è molto maggiore di 14 miliardi di anni luce. Si potrebbe pensare che, essendo l'età stimata dell'universo di circa 14 miliardi di anni, allora 14 miliardi di anni luce debba essere anche la massima distanza visibile dalla terra. Però questa affermazione non tiene conto del fatto che nel frattempo lo spazio si è espanso, e tuttora si espande. Quindi nel tempo in cui un fotone ha viaggiato per 14 miliardi di anni dalla sorgente a noi, la distanza fra noi e la sorgente è aumentata a causa dell'espansione dell'universo. Il risultato è che quella sorgente che noi vediamo tramite il fotone che ci arriva sulla terra, è molto più distante di 14 miliardi di anni luce. Il raggio visibile dell'universo è infatti di circa 45 miliardi di anni luce. Questo non è il raggio visibile sperimentalmente, ma quello teoricamente visibile, imposto dall'espansione dello spazio. Che cosa ci sia al di là di questo ipotetico orizzone non abbiamo modo di vederlo. Questo orizzonte però recede nel tempo, e le future generazioni, fra miliardi di anni (ammesso che si siano trovate un nuovo pianeta con un nuovo sole su cui vivere), avranno a disposizione un orizzonte cosmico ancora più distante.

L'universo non ha un bordo. Il fatto che concettualmente potremmo osservare oggetti distanti al massimo circa 45 miliardi di anni luce non significa che non ci sia nulla oltre quel limite. La stessa affermazione è infatti vera per qualunque punto dell'universo. Niente ci dice che l'universo sia finito. Il "big bang", qualunque cosa esso sia stato, è una condizione di densità "infinita" (virgolettato, ovvero nel senso di estremamente elevata), ma non possiamo dire nulla su quanto estesa fosse questa condizione, pur ammesso che l'affermazione abbia un senso.

In tutto questo, c'è un aspetto della questione che a mio parere è meraviglioso: oggi possiamo trattare l'inizo dell'universo come un problema strettamente scientifico, su cui fare addirittura misure e esperimenti. Certamente qualcosa di assolutamente impensabile fino a un centinaio di anni fa. Non solo, ma oggi, grazie alla scienza, possiamo porci domande che in passato erano semplicemente inconcepibili. La scienza infatti, al contrario di altre forme di sedicente conoscenza, che tipicamente dispensano certezze immutabili (ma non verificabili), ha la caratteristica di accrescere il numero di domande senza risposta man mano che procede nella conoscenza del funzionamento della natura. Può sembrare un controsenso, ma il nostro livello di conoscenza di come funziona la natura si misura dal numero di nuovi problemi senza risposta. Problemi che un tempo non potevamo neanche immaginare, perché non sapevamo nulla. Insomma, la scienza non ci lascia mai disoccupati. E pensare che c'è chi la snobba!

lunedì 11 maggio 2020

L'ignoranza scientifica ai tempi del Coronavirus.

Ciò che chiediamo adesso alla scienza ne è lo specchio.


Si dice spesso che in Italia manchi la cultura scientifica. E' vero. Ma ci si dimentica sempre di spiegare cosa sia una società che ha cultura scientifica. La cultura scientifica non è sapere tanto di scienza. Non è sapere di galassie, particelle o virus, visto che siamo in tema. Certo, può aiutare, ma non è quella la cultura scientifica. 

La cultura scientifica è conoscere come funziona la scienza, il suo modo di procedere, il suo linguaggio, il suo metodo nell'affrontare i problemi, il suo modo di porsi le domande, la sua capacità di mettersi in discussione, e il modo in cui essa può o non può rispondere. Tutto questo non si insegna e non si impara con quei ridicoli programmi sterminati del liceo di oggi, in cui in fisica (la materia che conosco, e su cui posso dire la mia) si fa studiare di tutto, fino alle scoperte più recenti, anche senza avere le competenze matematiche necessarie, trasformando la scienza in un imparaticcio di nozioni, un immenso formulario in cui individuare la formuletta giusta per risolvere il problema. Non è saper risolvere le equazioni differenziali o gli integrali di volume in quinta liceo che darà maggiore conoscenza scientifica. E gli effetti di questa ignoranza scientifica, gli effetti del non aver capito che cos'è la cultura scientifica, si vedono drammaticamente nel modo in cui la nostra società si è posta nei confronti della scienza durante questi due mesi di emergenza Coronavirus. Tutto questo al netto delle voglie di protagonismo di alcuni medici a cui abbiamo assistito in questi ultimi mesi: anche i virologi sono esseri umani con annessi pregi e difetti, e anche fra loro si trovano esempi di tutto il campionario. Ma la scienza è un'impresa collettiva, e come tale va considerata, indipendentemente dal comportamento dei singoli scienziati.

Bisogna però innanzitutto dire che il Coronavirus ha avuto anche un effetto positivo nel nostro modo di rapportarci con la scienza, anche se dubito che sia stato effettivamente recepito e fatto proprio per il futuro: dopo aver deriso e snobbato in molte occasioni la scienza, raccontando la storiella che essa sia solo uno dei tanti modi, tutti equivalenti, per raggiungere la conoscenza, ecco che, di fronte a un virus che rischia di rimandarti al creatore, tutte le forme di conoscenza alternative, quelle che alla fine dovevano essere tutte equivalenti e ugualmente lecite, sono state messe in soffitta. All'improvviso tutti hanno gli occhi puntati solo sulla scienza, e non sulla filosofia tibetana o sull'ayurveda, e si aspettano che la scienza, e non l'iridologia o la meditazione quantica, risolvano il problema. All'improvviso si chiede agli scienziati, e solo a quelli, e non agli omeopati, ai fioristi (o fiorai) di Bach, ai medici alternativi, ai guaritori o ai vari taumaturghi da tv, di tirarci fuori dalla merda, per dire le cose come stanno.

Per non parlare poi degli astrologi, nessuno dei quali, alla fine del 2019, momento in cui effettuano le loro previsioni sull'anno successivo per poi invadere i programmi tv e le rubriche dei giornali, ha notato negli astri l'evento di gran lunga più colossale e impattante della storia dai tempi dell'invasione della Polonia da parte di Hitler. Che uno si chiede cosa stessero guardando, alla fine del 2019, per non notare una cosa del genere nell'ambito dell'incredibile potere predittivo messo a disposizione dagli astri! A parte la strepitosa cannata di Paolo Fox, che prevede per i primi mesi dell'anno un momento di crescita, in particolare molto vantaggioso per i viaggi (vedi il filmato), in questa puntuale previsione si legge testualmente: "Sarà un anno di look diversi e simpatici. Non abbiate timore di cambiare modo di porvi, a cominciare dai capelli. Ci saranno molteplici situazioni per mostrarsi in modo insolito, e con ottimi risultati". Chiaramente si riferisce al vezzo di portare la mascherina, e al fatto che con 3 mesi senza parrucchieri stiamo rimpiangendo la moda anni 70!  Comunque ho il sospetto che li ritroveremo tutti - gli astrologi - alla fine del 2020 per raccontarci senza ritegno cosa succederà nel 2021.

Comunque, a parte l'esserci momentaneamente dimenticati dei ciarlatani che puntualmente, in tempi normali, ci offrono le loro infallibili soluzioni per la salute, in questo frangente di emergenza è apparso chiaro quanto poco sappiamo di come funzioni la scienza.

La prima cosa che salta agli occhi è la pretesa di avere dagli scienziati risposte o ricette certe e immediate. Un esempio semplice e banale è il preteso uso "scientifico" delle mascherine, definite, a seconda dei giorni, inutili, addirittura controproducenti, oppure indispensabili pena contagio certo, anche se sei da solo in cima alla Marmolada. In tutto questo si è dimenticato il buon senso, che vuole la mascherina utile in molti casi, ma il cui uso da solo, soprattutto se non appropriato, non può ovviamente garantire nessuna certezza a fronte delle molteplici situazioni in cui possiamo venirci a trovare. Provate a ricapitolare mentalmente tutti i filmati, i meme, gli slogan e le affermazioni drastiche e talebane sulla assoluta necessità oppure sulla completa inutilità della mascherina che abbiamo visto in questi ultimi mesi. Da mettersi le mani nei capelli.

Certezza. E' proprio ciò che chiede alla scienza chi non ha capito nulla di scienza. Certezza nelle previsioni, nelle risposte, nelle procedure da adottare. Non si comprende che la scienza non può garantire nessuna certezza, perché l'incertezza è una sua caratteristica fondamentale. Non a caso nella prima lezione di laboratorio in fisica si studiano gli errori, cioè il fatto che qualunque affermazione quantitativa, qualunque misura scientifica è intrinsecamente affetta da un'incertezza, da un livello di credibilità, che dipende da tanti fattori, quali il metodo di misura, gli strumenti usati, il contesto, e i fattori esterni non sempre controllabili.



La certezza è anche ciò che manca in situazioni in cui la conseguenza di un'azione compiuta può verificarsi dopo molto tempo, e essere alterata e influenzata da una moltitudine di fattori concomitanti, come accade nella situazione che stiamo vivendo. Gli eventuali esiti positivi, ma anche quelli negativi, contribuiscono però entrambi alla conoscenza scientifica. I fallimenti fanno parte del processo scientifico, ma questo aspetto è difficilmente compreso. Il fatto che un esperimento con esito negativo, che non trovi o addirittura neghi l'effetto previsto, possa contribuire comunque anch'esso in modo importante alla conoscenza scientifica, non appartiene evidentemente alla cultura comune.

Fanno sorridere poi le richieste agli esperti di epidemiologia sul "giorno esatto in cui si avranno zero nuovi contagi". Addirittura a un certo punto è uscito un articolo sui giornali in cui per ogni regione si prevedeva il giorno in cui ci sarebbero stati zero contagi, con un anticipo di un paio di mesi. Della serie, siamo a metà aprile, e il 26 giugno le Marche avranno zero contagi. I giornali hanno anche pubblicato la tabella, regione per regione. Demenziale! Demenziale non aver capito, sebbene chiaramente specificato dagli esperti, che quella previsione era un'estrapolazione puramente matematica in base ai dati disponibili al momento, che chiaramente è affetta da un'incertezza che dipende dalla situazione contingente e dal modo in cui si effettua l'estrapolazione, e che non tiene ovviamente conto di altri fattori che potranno intervenire nel futuro a modificare quella previsione, comunque già intrinsecamente imprecisa. Demenziale non comprendere che quella estrapolazione matematica ci serve solo ad avere il polso della situazione, e non a conoscerne i dettagli esatti.

Fa sorridere anche la smaniosa aspettativa del "picco". Ecco, oggi è il picco! No, non è ancora il picco! Ma quando sarà il picco? "Non è ancora picco, purtroppo!" (con il commentatore mesto, che sembra gli sia morto il gatto). E magari poi c'è chi si arrabbia perché gli scienziati sono vaghi sul giorno in cui ci sarà questo mitico picco, incapaci di fare previsioni esatte. Anche qui, tutto è dovuto alla stupida convinzione che i dati reali seguano necessariamente una precisa funzione matematica, e non siano infuenzati da tanti altri fattori che rendono incerta una previsione che si vorrebbe certa. Questo articolo sull'arrivo del picco, aspettato come il Messia, sintetizza perfettamente quanto appena detto.

E poi le fluttuazioni statistiche. Ogni giorno al Tg c'è il giornalista di turno che riporta i dati dei contagi, dei decessi e dei guariti del giorno, che esordisce con "oggi migliorano i guariti ma purtroppo i decessi tornano a salire, sono 50 più di ieri". Se avessero fatto un po' di laboratorio al liceo conoscerebbero bene il concetto di errore statistico, e ci avrebbero risparmiato questo mantra giornaliero: in un trend in calo non ti aspetti per forza che ogni giorno i contagi siano sempre minori del giorno precedente.

La richiesta continua agli scienziati di avere risposte in breve tempo. Quante volte abbiamo sentito in questi giorni la frase "non ci capiscono niente, sono passati 3 mesi e ancora non si sa se... etc etc." Se sapessimo come funziona la scienza, sapremmo anche che la scienza ha bisogno di tempo. La scienza ha bisogno di verifiche continue, di controlli, di mettersi in dubbio e in discussione, di cercare controesempi, di cercare di falsificare continuamente i risultati ottenuti. La scienza ha bisogno di effettuare esperimenti, perché al contrario delle altre forme di conoscenza, cerca anche riscontri oggettivi alle sue ipotesi, e questi esperimenti richiedono tempo. E nel caso dell'epidemia di quest'anno, ci troviamo di fronte a una situazione che in era moderna non si era mai vista, e sulla quale nessuno aveva esperienza, nemmeno gli scienziati.

La diversità di opinione fra scienzati, viene spesso interpretata come "non ci capiscono niente neanche loro". Come se la scienza debba essere monolitica, univoca nei pareri. Invece la dialettica fra scienziati fa parte del motore della scienza. Le nuove idee, le proposte, e anche gli inevitabili errori e le strade sbagliate, contribuiscono in ugual modo alla conoscenza scientifica. Le diverse opinioni all'interno della comunità scientifica contribuiscono al progresso scientifico attraverso la capacità della scienza stessa di mettersi in discussione. Indignarsi e scandalizzarsi delle diversità di opinioni fra scienziati su un argomento nuovo e in evoluzione come la situazione che stiamo sperimentando, e chiedere invece certezze immediate unanimemente condivise,  è solo uno dei tanti modi in cui si manifesta l'ignoranza scientifica della nostra società.

Per tanti è infatti difficile comprendere che la scienza è un'impresa collettiva, oggi più che mai. Un'impresa in cui si sedimentano le conoscenze, che si accrescono tramite nuove scoperte ma anche attraverso i fallimenti e i vicoli ciechi. Invece la percezione che tanti hanno della scienza è quella da film di fantascienza di serie B, in cui lo scienziato è un genialoide che lavora da solo nel suo sottoscala e poi all'improvviso, l'unico al mondo, scopre "la formula"! La scoperta epocale, fatta all'iprovviso, mescolando a caso due sostanze! E' questa idea della scienza da film tipo Ritorno al Futuro che ha fatto credere a tanti, semplici cittadini ma - ciò che è grave - anche politici e "uomini di cultura", che uno come Vannoni (quello del caso Stamina), di mestiere docente di tecniche pubblicitarie a un'università telematica, potesse realmente aver trovato, l'unico al mondo, la cura per una malattia su cui lavorano da anni ancora senza successo migliaia di scienziati in tutto il mondo.

Su questa linea si colloca la richiesta sempre più pressante di sapere quando ci sarà un vaccino: è quasi pronto, no ancora no, lo sarà fra un anno, ci vorranno anni, funziona?, e se poi il virus muta, funziona? A parte che tutto ciò fa sorridere (ma anche incazzare), dopo la polemica demenziale e medievale sulla utilità/nocività delle vaccinazioni a cui abbiamo assistito in questi ultimi anni (quando tutto va bene, dalle malattie infettive ci si protegge con le tisane, quando va male "oh, ma quanto ci mettono per il vaccino?!?!?"). Ma anche in questo caso, di nuovo, la scienza, al contario dei pensatori della domenica, non ha risposte pret-a-porter, suadenti e rassicuranti. Sono i taumaturghi da prima serata tv, quelli acclamati dalle folle, ad averle! La scienza deve prima capire come agisce questo virus, se e come si evolve, e sperimentare per ottenere un vaccino. Cosa che richiede tempo. Ah, per inciso, se e quando ci sarà il vaccino, questo sarà stato realizzato dopo averlo testato sugli animali. Forse adesso appare chiaro anche a certi animalisti ottusi, quelli che liberano i topi dei labortori vanificando di colpo anni di ricerche, che l'alternativa sarebbe testare il vaccino direttamente sugli esseri umani. Se credono che questa sia la strada, che si facciano avanti: la ricerca li accoglierà a braccia aperte. Ma dubito che ci sarà la fila.

Insomma, nell'era degli esperti da tastiera abbiamo deriso la scienza, l'abbiamo impoverita di mezzi e uomini, l'abbiamo sostituita con surrogati inutili quando tutto sommato andava tutto bene, abbiamo gettato discredito sulla cultura scientifica, abbiamo organizzato dibattiti tv su argomenti di salute pubblica in cui si contrapponevano disk jokey a scienziati, abbiamo creduto che, con internet a spiegarci tutto, bastasse poco per diventare non dico esperti, ma comunque abbastanza preparati tanto da poter dire la nostra con cognizione di causa su clima, energia, vaccini, evoluzione della specie, cura del cancro e buchi neri. Abbiamo creduto a siti tipo noncelodiconomaetuttovero.it piuttosto che a Nature, salvo poi cambiare improvvisamente rotta davanti a una difficoltà di quelle serie, quelle in cui la nostra conoscenza acquisita sui social conta meno di zero, quella in cui taumaturghi e falsi medici non sanno che pesci prendere. Ed ecco che da zero a mille vogliamo adesso dalla scienza che ci risolva il problema, e che lo faccia subito e bene. Speriamo che, usciti da questa situazione, ci si ricordi finalmente della scienza e della sua importanza nella società anche quando non ci sono epidemie a minacciarci. Ma ho i miei dubbi.




martedì 28 aprile 2020

La distanza di sicurezza? 1,82 metri!

Un meraviglioso mix di ignoranza scientifica e incompetenza.


Questo periodo di Coronavirus ci sta regalando stupende perle di divulgazione scientifica, e ci ricorda quanto la scienza da noi sia matera oscura, non tanto nei contenuti, cosa che di per sè sarebbe abbastanza normale, ma nel metodo, nel linguaggio, nel modo di procedere, in quegli aspetti che non saranno certo programmi scolastici che inseguono le ultime scoperte, e propongono esercizi a livello universitario, a curare. Ringrazio quindi il mio collega e amico Franco Ligabue di avermi fatto conoscere questo fulgido esempio di analfabetismo scientifico condito con l'incapacità di fare il mestiere di giornalista. La notizia è questa: 

"Coronavirus: la distanza interpersonale di sicurezza è 1,82 metri."

L'articolo si trova integralmente qui.:

Lo riporto comunque tutto qua sotto, perché tanto è breve:
Qual è la distanza di sicurezza giusta da mantenere con le altre persone per non essere contagiati dal Coronavirus? Questa misura di sicurezza è legata al termine «droplet», cioé le gocciolone di saliva che vengono disperse nell’aria da chi starnutisce, tossisce e, in misura minore, da chi parla. Dal punto di vista scientifico la giusta misura di sicurezza da rispettare per evitare con certezza il contagio da Covid-19 è di 1,82 metri: in questo modo si sarà certi che nessuna di queste goccioline (piuttosto grosse, cadono per gravità) raggiungerà altre persone. Il calcolo è stato fatto in base a studi non specifici sul coronavirus, ma su altri virus che si trasmettono via «droplet» e ritenuti validi dalla comunità scientifica anche per questa nuova emergenza. Gli esperti hanno comunque più volte ribadito che la distanza corretta da mantenere sarebbe almeno un metro e mezzo. E’ Corriere della Sera che prova a fare un po’ di chiarezza.
La distanza di 1,82 metri, che rappresenta la sicurezza quasi matematica di evitare di essere contagiati è di difficile applicazione. «I due metri sono la certezza, la scelta del metro è una misura ragionevole in termini di fattibilità, altrimenti molti uffici e luoghi pubblici dovrebbero essere chiusi» chiarisce il virologo Fabrizio Pregliasco che rassicura: «Ad ogni modo il discorso è probabilistico: la possibilità di essere raggiunti dalle goccioline si riduce man mano che ci si allontana dalla bocca del soggetto contagiato. Anche a un metro, seppur non ci sia certezza assoluta, diminuiscono le probabilità di essere contagiati. Un esempio per chiarire: a mezzo metro magari ci sono 10 goccioline, a un metro 5, a due metri appena 1. Naturalmente molto è legato anche alle condizioni ambientali, alla presenza di ventilazione, alla potenza di uno starnuto o di un colpo di tosse non protetti».



L'articolo riprende una notizia data dal Corriere della Sera (fonte). Nell'articolo del Corriere si legge: "Dal punto di vista scientifico, la misura di sicurezza da rispettare è più ampia di un metro: l’infettivologo Massimo Galli dell'Università di Milano-Ospedale Sacco e Giovanni Rezza dell'Istituto superiore di Sanità, spiegavano che la distanza da mantenere è di 1,82 metri."

Prendiamo alcune frasi perla: "La distanza di 1,82 metri, che rappresenta la sicurezza quasi matematica di evitare di essere contagiati è di difficile applicazione."

Che già qualunque persona dotata di un minimo di raziocinio direbbe: ma perché proprio 1,82 m mi assicura la certezza addirittura matematica? E se a scuola hai fatto almeno un'esperienza di laboratorio, pensi subito che qui ci deve essere qualcosa che tocca. Qualcosa che l'autore dell'articolo proprio non ha capito.

E poi continua sottolineando che però mantenere la distanza di 1,82 m "è di difficile applicazione". Quindi prosegue dicendo che  "i 2 metri sono la certezza". Insomma, 1 e 82 è "quasi matematico", però è difficile da garantire, anche perché, dico io, è antipatico girare col sensore laser per misurare le distanze, puntandolo sulla bocca (o sul naso?) di chi incontri, ma a quel punto 2 metri è la certezza. 

Certo come no, la certezza. C'è gente che non è morta anche senza che gli si sia aperto il paracadute, e qui vogliono dirci che 2 metri rappresenta "la certezza". Avete presente quando si parla di mancanza di cultura scientifica, analfabetismo scientifico, etc? E' questo! Dire che secondo la scienza 2 metri o quello che è sono "la certezza". E, scusate se mi ripeto, non saranno certo gli sterminati programmi scientifici di fisica dei licei scientifici di oggi a curarlo, se prima non si insegna come funziona la scienza. 

Poi però, in un improvviso rigurgito di buon senso, alla fine l'articolo dice che "Naturalmente molto è legato anche alle condizioni ambientali, alla presenza di ventilazione, alla potenza di uno starnuto o di un colpo di tosse non protetti". E allora dove è finita la "certezza matematica"? Vedi che se vuoi, se ti applichi un minimo, ci arrivi pure tu?

Ma la vera domanda è: perché 1,82 metri? Da dove viene questo numero così preciso? Quale complesso calcolo ha portato a questo risultato, che sembra tanto il "42" dato come risposta alla domanda fondamentale sull'universo su "Guida galattica per autostoppisti?"

La risposta è molto terra terra, e ancor più deprimente di tutto quello che abbiamo appena letto: 1,82 metri sono 6 piedi, misura di lunghezza anglosassone. Praticamente una misura a spanna, come i 2 metri da noi: quanto è meglio stare distanti? Mah... se stai a 6 piedi più o meno va bene! (pronunciato con accento inglese). E 6 piedi sono, calcolatrice alla mano, 1,8288 metri. E se la fonte originale della notizia è anglosassone, ecco che 1,82 m diventa la distanza che rappresenta la certezza "quasi matematica".

E a questo punto si scopre che, in tutto questo delirio, il giornalista ha voluto metterci del suo fino alla fine, sbagliando l'arrotondamento. Eh sì, perché scientificamente parlando 1,8288 va arrotondato a 1,83, e non 1,82, ovvero alla cifra decimale che meglio approssima il valore corretto. Un errore mica da poco, se in gioco c'è la certezza matematica e la salute dei cittadini! Metti che ti vai a piazzare a 1,82 m credendo di avere la certezza matematica, e così facendo ignori che sei troppo vicino di ben 88 decimi di millimetro, rischi che ti ritrovi contagiato per una gocciolina campione di salto in lungo che sconfina a 1,83... Per un arrotondamento fatto male, si mette a rischio la popolazione! (cit. Franco Ligabue)

PS: se poi la fonte primaria di quel 1,82 metri sono i due infettivologi citati dal Corriere della Sera, allora siamo veramente messi male!