lunedì 3 giugno 2019

Provare meraviglia pura con la "Baryon Acoustic Oscillation".


Un fantastico risultato scientifico sull'universo primordiale

La cosa più incredibile della cosmologia moderna è che possiamo osservare nell'universo odierno le tracce lasciate dalle condizioni estreme che erano presenti nell'universo primordiale, oltre 13 miliardi di anni fa. In quell'epoca non esistevano né stelle né galassie, la temperatura era di migliaia di gradi, e la materia era scomposta nei sui componenti fondamentali, principalmente nuclei di idrogeno e elio, elettroni e fotoni. E grazie alle nostre conoscenze di fisica, possiamo fare ipotesi sulle condizioni che dovevano essere presenti all'epoca, e possiamo metterle alla prova con le osservazioni sull'universo attuale. La cosmologia, oggi, è quindi una scienza sperimentale a tutti gli effetti.

Uno dei fenomeni a mio parere più incredibili e affascinanti che possiamo osservare nell'universo attuale, e che ci riporta indietro nel tempo facendoci rivivere l'universo di oltre 13 miliardi di anni fa, è quello che in gergo si chiama Baryon Acoustic Oscillation, l'oscillazione acustica dei barioni, detta BAO per fare prima. Nonostante il nome che invita qualunque non addetto ai lavori a passare oltre, la sua previsione teorica e la sua scoperta, avvenuta nel 2005, mostrano come la cosmologia oggi sia capace di fare cose meravigliose e di emozionarci.

L'universo primordiale, circa 13 miliardi e mezzo di anni fa, era costituito principalmente da 4 ingredienti fondamentali: i barioni, gli elettroni, i fotoni, e la materia oscura. C'erano anche un sacco di neutrini in giro, ma quelli erano ininfluenti, per cui li ignoriamo.

I barioni sono una categoria di particelle elementari, tra cui fanno parte i protoni e i neutroni. Senza stare a cavillare troppo, nel nostro caso chiamiamo "barioni" i nuclei carichi positivamente presenti nell'universo primordiale (principalmente Idrogeno e Elio). Essi sono infatti composti da protoni e neutroni.

Gli elettroni li conosciamo, sono particelle di carica negativa che, quando si legano ai nuclei (ai barioni, per restare nella nostra terminologia) danno luogo agli atomi.

I fotoni: per ogni barione presente nell'universo c'erano tra gli 1 e i 10 miliardi di fotoni. I fotoni quindi spadroneggiavano nell'universo primordiale: un'orda di delinquenti che, sbattendo dappertutto, impediva ai nuclei (i barioni) di unirsi agli elettroni per formare gli atomi. I fotoni, nell'universo primordiale, dettavano legge.


Poi c'era la materia oscura. Non sappiamo cosa sia di preciso, ma abbiamo prove indirette della sua esistenza. Sappiamo anche che la materia oscura non interagisce con la luce (altrimenti la vedremmo coi telescopi) e in generale deve interagire in modo estremamente raro e debole con la materia ordinaria, quella fatta di barioni e elettroni, che compone gli atomi. Se così non fosse l'avremmo già osservata direttamente e sapremmo cosa sia. So che alcuni dicono che la materia oscura potrebbe non esistere affatto, ma vi chiedo solo di arrivare fino in fondo a questa lettura, perché chi sostiene che la materia oscura non esista, ha un po' di problemi a descrivere le caratteristiche dell'universo primordiale (fonte, fonte).

La materia oscura fa quindi vita a se stante: non interagendo praticamente mai con la materia ordinaria. L'unica cosa che sa fare è attirare e attirarsi tramite il campo gravitazionale che essa stessa genera. E quindi, in quelle condizioni così estreme dell'universo di 13 miliardi di anni fa, se ne sbatteva alla grande dei protoni, degli elettroni e dei fotoni che c'erano in giro, e di tutto quello che essi combinavano. Per lei era come se non esistessero. L'unica cosa che era capace di fare, 300mila anni dopo il big bang (qualunque cosa possa significare il termine big bang, vedi a questo proposito qui) era "produrre forza di gravità". La materia oscura quindi si coagulava per conto proprio, beandosi della sua capacità di auto attirarsi gravitazionalmente.

E perché barioni e elettroni non risentivano dell'attrazione gravitazionale prodotta dalla materia oscura? In fin dei conti anche essi hanno massa, e quindi sentono la forza di gravità. In realtà ne risentivano anche loro, ma in mezzo a quel putiferio di fotoni che sbattevano loro contro in continuazione, l'effetto gravitazionale della materia oscura contava poco. In pratica i barioni erano sballottati come sotto il palco di un concerto degli Slipknot, dove la stragrande maggioranza del pubblico poga e si sbatte freneticamente. La forza di gravità tra barioni e materia oscura, quindi, non poteva contrastare se non in minima parte la pressione della radiazione elettromagnetica che permeava l'universo.

Per tornare all'analogia della folla al concerto, immaginate che in mezzo a una folla che poga freneticamente (il gas di barioni, elettroni e fotoni) ci siano alcuni di quei tipi che vendono le bottiglie di acqua minerale, tipicamente a prezzi da gioielleria (la materia oscura). Attorno ad essi si fermerà qualcuno particolarmente assetato,  e quindi si formeranno piccoli assembramenti di persone, ma lo sbatto generale impedirà che questi accrescano liberamente.

Quindi ogni singola porzione dell'universo poteva essere vista come un continuo competere fra forza di gravità, causata principalmente dalla materia oscura, che tendeva a produrre addensamenti locali, e la pressione di radiazione causata dai fotoni, che disperdeva la materia. La forza di gravità tende a coagulare, la pressione dei fotoni tende a dilatare, e quest'ultimo è l'effetto dominante, dato l'altissimo numero di fotoni.

Tutto questo produce delle oscillazioni, ovvero delle increspature nella densità della materia (i barioni e gli elettroni) presente nell'universo di allora, creando delle zone con un po' più di materia separate da zone con meno materia. E' come una molla sottoposta alla forza di gravità: la forza di gravità tira da una parte, i fotoni (la molla) tirano dall'altra. Il risultato è che si formano delle increspature nella densità di materia.

I fotoni presenti nell'universo, però, col tempo perdevano energia a causa dell'espansione dell'universo stesso. Ad un certo punto, circa 400 mila anni dopo il big bang, più di 13 miliardi di anni fa, anno più anno meno, la temperatura dell'universo è scesa a circa 3000 gradi Kelvin, il che implica che l'energia media di quei fotoni è diventata sufficientemente bassa da permettere ai barioni (i nuclei) e agli elettroni di unirsi assieme e formare atomi di idrogeno senza che alcun fotone spezzi quel legame. Prima di allora non c'era speranza: appena un elettrone provava ad avvicinarsi a un nucleo di idrogeno, subito arrivava un fotone spaccaballe a disturbare e distruggere il legame. A questo punto della storia dell'universo, però, i fotoni non hanno più l'energia sufficiente a rompere i legami tra nuclei e elettroni, che da lì in poi formano un legame stabile: nascono gli atomi. Questo momento cruciale della storia dell'universo viene chiamato "disaccoppiamento fra la radiazione elettromagnetica e la materia".

A quel punto i fotoni non sanno più che fare, a parte continuare a muoversi nell'universo, perché non trovano più cariche elettriche libere (i barioni e gli elettroni) con cui interagire. La loro energia media è infatti inferiore a quella necessaria a ionizzare gli atomi di idrogeno e di elio che popolano l'universo.  E quindi la materia, cioè gli atomi, diventano per loro improvvisamente trasparenti, essendo gli atomi oggetti privi di carica elettrica: i fotoni non li vedono.

Da quel momento in poi, quindi, quei fotoni improvvisamente disoccupati non potranno fare altro che vagare nell'universo, trasportando però in sé le caratteristiche dell'ultima loro interazione con la materia, esattamente come un fascio di luce che sbatte su un oggetto trasporta poi ai nostri occhi le caratteristiche dell'oggetto stesso, la forma, il colore etc. Quindi quell'ultima interazione di quei fotoni è letteralmente la fotografia dell'universo come era 400mila anni dopo il big bang.

Quei fotoni sono ancora oggi ovunque in giro nell'universo, e sono osservabili tramite opportuni strumenti. Si chiamano radiazione cosmica di fondo (link), una sorgente di preziosissime informazioni sull'universo primordiale.

E quindi, tornando all'universo un attimo dopo che l'energia dei fotoni è diventata troppo bassa per farli ancora interagire con i neonati atomi, cosa succede a questo punto alle oscillazioni della materia di cui parlavamo prima? A quelle piccole increspature con zone più dense e altre meno dense? Ricordiamo che esse erano causate da due forze che si opponevano: l'attrazione gravitazionale della materia oscura, e la pressione esercitata dai fotoni, dalla radiazione elettromagnetica. Ma quando avviene il disaccoppiamento fra radiazione e materia (che a quel punto era diventata atomi),  i fotoni, abbiamo visto, escono dal gioco, e quindi niente può più influenzare e modificare quelle micro increspature dell'universo di allora. Esse rimangono congelate, non più modificabili, se non per il fatto che aumenteranno di dimensioni a causa dell'espansione dell'universo, e nel frattempo serviranno a coagulare altra materia, attraendola gravitazionalmente. Esse rappresentano quindi i germi per la formazione delle galassie che osserviamo oggi.

In base al nostro modello di universo primordiale, ottenuto applicando le leggi fisiche che conosciamo, la distanza media fra queste increspature, all'epoca, era di circa 450000 anni luce, e questo aspetto si osserva effettivamente nelle caratteristiche della radiazione cosmica di fondo. Ma la cosa stupenda è che possiamo calcolare anche quanto dovrebbero essere grandi adesso questi addensamenti di materia, dopo oltre 13 miliardi di espansione dell'universo, applicando le regole della fisica che conosciamo, e il modello che crediamo valido dell'evoluzione dell'universo. E quindi cosa ci aspettiamo di osservare nell'universo attuale?

Nel frattempo l'universo si è modificato, e gli addensamenti di atomi di allora hanno coagulato altra materia, altri atomi, formando galassie. Quelle increspature primordiali, quindi, si sono trasformate nelle galassie di oggi. Pertanto, se tutto quello che abbiamo detto finora è vero, se la nostra visione dell'universo primordiale e della sua evoluzione è giusta, ci aspettiamo che a certe distanze reciproche particolari, corrispondenti a quanto nel frattempo si sono allontanate quelle increspature iniziali di materia, ci siano più galassie rispetto a ciò che ci si aspetterebbe da una distribuzione assolutamente casuale. Questa distanza dovrebbe essere oggi di circa 500 milioni di anni luce, confrontata coi 450 mila anni luce di oltre 13 miliardi di anni fa, quando aveva avuto origine. Questo fenomeno si chiama "Baryon Acoustic Oscillation" (BAO), perché è il risultato di oscillazioni acustiche, di onde di pressione nel mare di barioni dell'universo primordiale.

E quindi possiamo mettere alla prova tutto questo castello di idee, previsioni, teoria e calcoli, e andare a guardare come sono effettivamente disposte le galassie oggi, nell'universo che osserviamo coi telescopi. Se è vera tutta la storia che abbiamo ipotizzato, dovremmo aspettarci che, statisticamente, la distanza fra le galassie abbia una particolare preferenza per il valore di 500 milioni di anni luce.

Questa misura è stata fatta la prima volta nel 2005, e i risultati sono riassunti nel grafico qua sotto (fonte). Il grafico mostra, in opportune unità di misura, la distribuzione della distanza che separa le galassie. Più precisamente, essa mostra l'eccesso di probabilità che le galassie siano separate da una certa distanza, rispetto a quello che ci si aspetterebbe per una distribuzione uniforme. Si vede chiaramente che per piccole distanze la prbabilità di trovare galassie e alta, come è normale che sia, perché le galassie tendono ad addensarsi in ammassi di galassie. All'aumentare della distanza la probabilità di trovare galassie cala. per poi però presentare un accumulo a circa 100-110 h-1 Mpc (milioni di parsec). Ovvero le galassie separate da quel valore particolare sono un po' più di quello che ci si aspetterebbe da una separazione uniforme e casuale. Siccome h vale circa 0.7, questa distanza corrisponde a circa 150 milioni di parsec. E siccome 1 parsec corrisponde a 3.26 anni luce, viene fuori che quell'accumulo di galassie che si vede nel grafico si ha per una distanza reciproca delle galassie di circa 490 milioni di anni luce. Esattamente come previsto. Poi ditemi se tutta questa storia non è un meraviglia incredibile! Come Shakespeare faceva dire a Amleto, "ci sono più cose in cielo in terra, Orazio, di quante ne sogni la tua filosofia".Non c'è bisogno di credere a cose che non esistono per provare stupore.




Alcune referenze più o meno divulgative: 

http://www.astro.ucla.edu/~wright/BAO-cosmology.html
http://w.astro.berkeley.edu/~mwhite/bao/
http://www.scholarpedia.org/article/Cosmological_constraints_from_baryonic_acoustic_oscillation_measurements







venerdì 3 maggio 2019

Il futuro dell'omeopatia

Un personale suggerimento alle case produttrici di prodotti omeopatici


Per comprendere a fondo questa proposta innovativa e rivoluzionaria, è necessario prima riassumere come si confezionano i prodotti omeopatici. 

Innanzitutto si prende un principio attivo, che tipicamente ha il nome di quelle cose da film di Henry Potter, tipo Anacardia Voluptuosa, oppure Ledum Palustre. L'idea alla base, ammesso che ce ne sia una, è che il simile cura il simile. Hai difficoltà a digerire? Ti prendi un po' di Guanciales Amatricensis, che però deve essere estremamente diluito. Non dormi? Basta un po' di Coffea Cruda diluitissima (questa esiste davvero), e così via.  Vabbè, non stiamo a questionare sul fatto che non esiste uno straccio di prova che il simile cura il simile (il dolore di un calcio nei maroni non è mai passato con un altro calcio nei maroni dato più piano). Non è questo il punto.


Come avviene la diluizione? Il processo è ben noto: prendo una parte di principio attivo, e lo metto in 100 parti di acqua, e scuoto per bene. Poi di quello che ho ottenuto ne prendo un centesimo, e ci aggiungo 100 parti di acqua, e così via, per molte volte. La chimica di base, sconosciuta ai tempi di Hahnemann (l'inventore dell'omeopatia) ci dice che, dopo 12 diluizioni di questo tipo, la probabilità che nell'intero preparato ci sia una sola molecola di principio attivo è sostanzialmente pari a zero. Questo perché una mole di una sostanza (che è una "ragionevole" quantità macroscopica di materia) contiene un numero di molecole pari al Numero di Avogadro, 6.023 x 1023. Quindi, se e a ogni diluizione ottengo una mole di principio attivo e acqua, ogni volta diluito di un fattore 102, già dopo 12 diluizioni avrò mediamente tolto tutte le molecole di principio attivo. E molti prodotti omeopatici arrivano tranquillamente a 30 diluizioni, ma se ne trovano anche con 100 diluizioni (CH30 e CH100).

Ma non importa, perché - dicono gli omeopati - nello scuotimento l'acqua si ricorda del principio attivo. E' così semplice!

Su questo ci torniamo fra un attimo. 

Prima bisogna chiarire una cosa importante: lo scuotimento. Lo scuotimento va innanzitutto fatto su una Bibbia. Ebbene sì, questo dice Hahnemann.  Ci si chiede se alla Boiron avranno messo le Bibbie nella catena di montaggio. E un musulmano che volesse curarsi con l'omeopatia, come fa? Ci sarà una linea speciale che sbatte i preparati sul Corano, oppure per un musulmano l'omeopatia non può funzionare per questioni di principio?

E' comunque curioso e istruttivo il motivo per cui Hahnemann sosteneva che bisogna shakerare i preparati a ogni diluizione. Non è per mescolare bene, come ingenuamente si potrebbe credere. L'arguto medico, che in quanto a acume non era secondo a nessuno, si era accorto che quando andava in carrozza a casa dei malati per portare la medicina, i malati guarivano più facilmente (fonte). E a cosa imputò questa differenza, il nostro fior fiore di scienziato? All'effetto placebo, direte voi? Al fatto che se un medico ti fa la diagnosi di persona, auscultandoti e palpandoti, e poi dandoti lui stesso la medicina (siamo nel 1700), è meglio che per interposta persona? Che ti infonde maggiore fiducia, e che quindi ti predispone psicologicamente alla guarigione? Che una diagnosi dopo una visita accurata è meglio che una diagnosi via whatsapp? 

Macché! Il nostro acuto osservatore conclude che il merito della maggiore efficacia dei farmaci è che quando lui va dai pazienti in carrozza, i farmaci vengono sballottati! E quindi - genio! - sbattendoli ogni volta chissà che portento di medicine diventeranno! E già che ci siamo, sbattiamoli su una Bibbia, che affidarsi al Padreterno non guasta mai. Che spettacolo eh? Chi crede all'omeopatia crede a questo.
 
C'è poi da dire una cosa. Siamo nel 1700, e non si aveva idea dell'esistenza dei virus, né dei batteri, la chimica era alchimia, l'igiene e i disinfettanti te li raccomando, e la fisiologia umana era ancora un territorio sostanzialmente sconosciuto. In questo contesto, spesso la cura chiamiamola "tradizionale" poteva essere peggiore del non fare niente. George Washington, presidente degli Stati Uniti, e quindi uno che certamente era seguito dai migliori medici dell'epoca (era il 1799), ammalato di laringite, morì per disidratazione in seguito ai continui salassi (fonte), che all'epoca si credeva avrebbero portato via il morbo. Se non gli avessero fatto nulla, probabilmente alla fine sarebbe guarito. Quindi non stupisce affatto che i preparati di Hahnemann, che non contenevano nulla al loro interno se non acqua, scossi o non scossi dalle carrozze, a volte fossero più efficaci delle cure fantasiose e spesso pericolose in voga all'epoca.

Ma torniamo al nostro preparato omeopatico.

A questo punto, siccome il numero di Avogadro non è un'opinione, e che dopo una dozzina di diluizioni 1 a 100 è incontrovertibile anche per gli omeopati che il numero di molecole di principio attivo contenute nel preparato diventi zero, questi ultimi, in tempi recenti, si sono inventati la memoria dell'acqua. Quindi sì, il principio attivo dopo tante diluizioni scompare del tutto, ma le molecole d'acqua si ricordano comunque di essere entrate in contatto con esso, e ne assumono le proprietà. E a quel punto il gioco è fatto. Che poi non è neanche vero che le molecole d'acqua sono entrate in contatto col principio attivo, perché in una diluizione a CH30 o maggiore, comunissima nei prodotti omeopatici, le molecole d'acqua del preparato finale il principio attivo non l'hanno mai visto! Ma ovviamente, dicono gli omeopati, le molecole d'acqua, anche se nessuna di esse è mai entrata in contatto col principio attivo, si tramandano il ricordo delle prime molecole, che hanno avuto la fortuna di incontrare la salmastra gauduriosa iniziale. Tutto chiaro, no? E' scienza di frontiera, questa!

Peccato che gli esperimenti realizzati smentiscano categoricamente che l'acqua abbia memoria (fonte).

Che poi uno a questo punto dovrebbe chiedersi come mai una molecola d'acqua si ricordi di una molecola dal nome ridicolo con la quale è entrata in contatto per pochi secondi mentre la sbattevano su una Bibbia, e non abbia invece ricordo di tutte le altre schifezze con cui è entrata in  contatto nella sua storia: virus, batteri, streptococchi, colibatteri fecali, inquinanti di tutti i tipi, rum per mojiti, sciacquature di piatti, olio di palma, etc. La scienza omeopatica, su questo aspetto, tace.

Comunque, a parte questi cavilli, il problema sorge quando vogliamo mettere il preparato omeopatico dentro una pillola, che tipicamente è una pallina di zucchero. Come facciamo, dato che il nostro preparato curativo è una boccia d'acqua? Come si trasferisce il potere curativo dell'acqua omeopatizzata in una pasticca?

Semplice: spruzziamo l'acqua sulla pasticca! 

Però... scusate un attimo! Ma anche ammesso che l'acqua si ricordi del principio attivo (che non è vero, ma supponiamo!), l'acqua nella pasticca evapora! E con essa il ricordo del medicamento! E se dubitate di questo, uno dei più venduti farmaci omeopatici in assoluto, messo in commercio da uno degli zuccherifici con maggior fatturato al mondo, in un rigurgito di onestà, sulla sua etichetta riporta: una pasticca di 1 g contiene: zucchero 1 g (fonte). Più chiaro di così!

E allora come facciamo, se l'acqua che si ricordava del principio attivo se ne è andata in giro per l'atmosfera, e il nostro grammo di pasticca è in realtà solo un grammo di zucchero?

Ma è semplice, su! Emmammamia, quanta pignoleria! In quel breve tempo in cui l'acqua è stata spruzzata sulla pasticca, giusto prima di evaporare e scomparire nell'aere, le sue molecole, veloci come lepri, hanno comunicato alle molecole di zucchero il ricordo del principio attivo con cui non loro, ma altre molecole d'acqua erano entrate in contatto! Ma è così ovvio, no?! E' fisica e chimica di base, questa, su!

Ebbene sì, gli omeopati, i medici omeopati, che per diventare medici hanno studiato e dato esami di chimica, biologia, farmacologia, e anche un bel po' di altra roba, credono a questo. Non solo alla storia della shakerata sulla Bibbia, ma anche che le molecole di zucchero si ricordano di un principio attivo con cui non sono mai entrate in contatto, perché il ricordo è stato loro tramandato da molecole d'acqua le quali, neanche loro, sono mai entrate in contatto con questo principio attivo. Spettacolare, direi. 

A questo punto, però, ecco il suggerimento per le ditte produttrici di prodotti omeopatici. Con grande senso di altruismo, lo dispenso gratis.

Cari zuccherifici, perché fare tutta questa pagliacciata delle pilloline? La spruzzatina dell'acqua, la catena di montaggio, etc etc? Se le molecole i ricordi se li passano così facilmente (solo i ricordi belli, ovviamente), dal principio attivo all'acqua, dall'acqua all'altra acqua, e dall'altra acqua allo zucchero, perché non vendere una boccetta piena d'aria e basta? Quell'aria che è stata a contatto con l'acqua etc etc? Perché lo zucchero dovrebbe ricordarsi dell'acqua, e l'aria no? O il semplice contenitore di vetro?

E quindi il mio suggerimento è "the ultimate homeopathy": boccette vuote, contenenti aria che è stata in contatto con l'acqua che è stata in contatto con l'acqua che è stata in contatto con il vingardum goduriosus aforensis cuprum. Evvai! Molto eco-friendly, tra l'altro! E se poi quell'aria dovesse disperdersi all'apertura della boccetta, tanto meglio! Sarebbe una diluizione aggiuntiva, e il portentoso medicamento andrebbe a permeare tutto l'ambiente, con grandi benefici per grandi e piccini. Ma non è geniale? Basta solo ricordarsi di sventolare l'aria con una Bibbia, per rendere il tutto più efficace. O al limite con un santino.




mercoledì 10 aprile 2019

Tipici errori sul gatto di Schrödinger

Se ne parla spesso, ma spesso sfugge anche l'aspetto cruciale del problema.


Il "gatto di Schrödinger" è un paradosso molto famoso della meccanica quantistica, usato spesso a indicare quanto questa teoria possa essere paradossale e controintuitiva. Non solo, ma la storia del famoso gatto sintetizza per certi versi le caratteristiche stesse della descrizione del mondo quantistico. Citato da tanti, fonte di innumerevoli discussioni nei gruppi scientifici sui social, eletto dai fuffari come passepartout per spacciare come scientifiche le peggio scemenze, in realtà molti di quelli che lo citano non comprendono realmente quale sia la questione, e anzi spesso la fraintendono completamente. Questa vuole essere una guida a cosa dice realmente il paradosso del gatto di Schrödinger, e soprattutto cosa non dice.

Nella meccanica quantistica lo stato di un sistema fisico (ad esempio un elettrone, o un atomo, o un insieme di atomi) è rappresentato da un ente matematico che si chiama funzione d'onda. La funzione d'onda, contrariamente a quanto molti pensano, evolve nel tempo in modo assolutamente deterministico e non probabilistico, secondo quanto previsto dalla cosiddetta equazione di Schrödinger.

I problemi sorgono quando facciamo una misura per conoscere lo stato di quel sistema. Ad esempio immaginiamo una particella che abbia uno spin che può essere "su", oppure "giù". La descrizione quantistica del sistema ci dice che la particella, prima di effettuare la misura, è contemporaneamente sia "su" che "giù", secondo un'opportuna mistura, e questa mistura si evolve nel tempo tramite la funzione d'onda, secondo quanto previsto dall'equazione di Schrödinger. E' soltanto quando facciamo la misura, cioè quando vogliamo sapere il valore dello spin, se è "su" o "giù", che la funzione d'onda "collassa",  ovvero sceglie, in modo del tutto casuale, una delle due condizioni, o "su", oppure "giù", con probabilità che dipendono dai pesi relativi presenti nella funzione d'onda. Quindi lo stato del sistema è contemporaneamente sia "su" che "giù" prima dell misura, e l'atto stesso della misura lo obbliga a scegliere uno dei due risultati possibili. L'indeterminazione è nel fatto che non possiamo sapere a priori che cosa uscirà dalla misura, se "su" o "giù", ma possiamo soltanto calcolare la probabilità delle due uscite.

Notate bene il punto cruciale: non è che il sistema sia "su" e giù" contemporaneamente perché non abbiamo fatto la misura e quindi non sappiamo il risultato. La meccanica quantistica ci dice che il sistema è realmente intrinsecamente indeterminato prima della misura, ovvero è una mistura delle due situazioni, entrambe coesistenti. Questo è un punto cruciale per capire la storia del gatto.

Questo aspetto fondamentale alla base della meccanica quantistica si chiama "principio di sovrapposizione", e è ad esempio all'origine dei fenomeni di interferenza negli esperimenti a doppia fenditura, in cui gli elettroni danno luogo a figure di interferenza. In questi esperimenti, finché non cerchiamo di conoscere la posizione dell'elettrone, l'elettrone passa contemporaneamente in entrambe le fenditure, coerentemente con quanto previsto dal principio di sovrapposizione. E infatti forma la figura di interferenza, che è una caratteristica tipica delle onde, cioè di entità che non sono localizzate spazialmente, ma sono "spalmate" su tutto lo spazio. E' soltanto se cerchiamo di sapere in quale fenditura passa, se cerchiamo di misurare la sua posizione, che l'elettrone sceglie o una o l'altra delle fenditure, e ecco che la figura di interferenza scompare. Tutto questo per sottolineare come il principio di sovrapposizione non sia una semplice congettura, ma trovi riscontro nell'osservazione del comportamento degli oggetti quantistici: se non cerchiamo di conoscere lo stato di un sistema, il sistema si comporta effettivamente, dal punto di vista sperimentale, come se non avesse uno stato definito.

Adesso veniamo alla storia del gatto come formulata nel famoso paradosso.

C'è un gatto chiuso dentro una scatola, e noi non possiamo vedere all'interno. All'interno c'è però anche un nucleo radioattivo, ovvero un oggetto decisamente quantistico, che ha una certa probabilità di decadere nel tempo in cui il gatto è nella scatola. Se il nucleo decade, il suo decadimento attiva un dispositivo che rompe un'ampolla contenente del veleno, che ucciderà il gatto. Se invece il nucleo non decade, nessun dispositivo viene attivato, e il gatto resterà vivo.

Ora, essendo il nucleo atomico un oggetto quantistico, il suo stato, prima di effettuare la misura, è descritto da una funzione d'onda che è una sovrapposizione di "nucleo non decaduto" + "nucleo decaduto".  Non possiamo dire niente di più finché non facciamo la misura per controllare il suo stato. Quindi anche il gatto, la cui esistenza dipende in tutto e per tutto dalle sorti del nucleo, si troverà contemporaneamente in una mistura "gatto vivo" e "gatto morto", ovvero uno stato del tutto indeterminato, finché non facciamo la misura, cioè apriamo la scatola.

Dove sta il paradosso?

Non certo nel carattere probabilistico della meccanica quantistica. Non è nella probabilità di trovare il gatto vivo o morto, problema che esisterebbe anche senza la meccanica quantistica. E' chiaro che aprendo la scatola verrei a sapere se il gatto è vivo o morto, ma in questo caso l'apertura della scatola non cambierebbe la condizione del gatto, che era preesistente, anche se io non la conoscevo. Non c'è nessun paradosso in questo.


Il paradosso è che, secondo la meccanica quantistica, prima della misura, cioè prima dell'apertura della scatola, il nucleo si trova in uno stato che è contemporaneamente decaduto e non decaduto, cioè una sovrapposizione dei due stati. Così come un elettrone passa attraverso la fenditura A e B contemporaneamente (e infatti forma la figura di interferenza!) se non cerco di misurare la sua posizione. E' quindi l'atto dell'apertura della scatola, cioè l'interazione con un sistema macroscopico, che lo obbliga a scegliere una delle due opzioni, decaduto o non decaduto. E quindi - e questo è il paradosso - l'osservatore non si limita a prendere atto delle condizioni del gatto, ma ne causa lo stato! Il paradosso è che l'osservatore, effettuando la misura, è parte attiva nel causare le condizioni finali sia del nucleo che del gatto.

A questo punto è fondamentale aprire una veloce parentesi per chiarire un punto su cui esiste una confusione enorme, e da cui tanti pensatori della domenica prendono spunto per sparare scemenze filosofico-antropologiche a gogò. Per osservatore non si intende un essere senziente, e men che meno un essere umano! Un osservatore può essere un qualunque apparecchio di misura, un sensore automatico, o più semplicemente un'interazione con qualcosa di macroscopico. Nel paradosso del gatto di Schrödinger l'essere umano non c'entra nulla, e men che meno esso vuole sottolineare l'importanza dell'uomo nel determinare ogni singola cosa che accade nell'universo, come invece certi oggi vorrebbero spacciare per assodato, in quanto "lo dice la meccanica quantistica". Queste considerazioni, recentemente di gran moda presso il mondo new age, e anche presso certi medici, vanno bene solo per il bidone dell'indifferenziato.

Tornando alle cose serie: ovviamente un gatto non può essere vivo e morto contemporaneamente prima di effettuare la misura. Invece per gli oggetti quantistici questo è quanto accade, e - sottolineo - non è un'ipotesi ma ce lo dimostrano gli esperimenti. Quindi anche il nostro nucleo, prima della misura, è vivo e morto contemporaneamente, ovvero decaduto e non decaduto. Perciò il punto scientifico rilevante dietro il paradosso del gatto, su cui gli scienziati lavorano e discutono, è che cosa causi la transizione fra stato microscopico sovrapposto (nucleo decaduto e contemporaneamente non decaduto) e stato macroscopico ben definito (gatto vivo oppure morto). Dove sta il limite fra quantistico e non quantistico?  Quali sono le condizioni che fanno collassare la funzione d'onda, per usare un linguaggio tecnico, per cui al gatto non può essere applicato il principio di sovrapposizione, che è invece verificato sperimentalmente per elettroni, nuclei, fotoni, atomi o particelle subatomiche? Come dovrebbe essere fatto il nostro gatto, quali caratteristiche dovrebbe avere, per essere vivo e morto allo stesso tempo, prima di aprire la scatola? E una questione di dimensioni? Di numero di particelle che lo compongono? O cosa? E quindi, in ultima analisi, che cosa segna il confine fra mondo quantistico e mondo "classico"? Perché, sebbene il comportamento dell'intero mondo microscopico sia descrivibile soltanto tramite la meccanica quantistica, e nonostante tutta la materia sia composta di oggetti quantistici (atomi, molecole, etc), il comportamento degli oggetti macroscopici si può descrivere bene ignorando la meccanica quantistica?

Questo passaggio fra il regime quantistico e quello classico si chiama in gergo "decoerenza".  E' come se le proprietà quantistiche del microsistema si diluiscano e si perdano a contatto con un sistema macroscopico, in modo irreversibile. La ricerca su questo aspetto è attiva dagli anni 80, e la sua comprensione, oltre che di grandissima importanza concettuale, è cruciale per il funzionamento dei computer quantistici, nei quali è essenziale impedire la decoerenza.

In tempi recenti sono stati realizzati in laboratorio dei sistemi soprannominati "gattini di Schrödinger" (fonte, fonte, fonte). Essi consistono di insiemi di molti atomi (molti per il mondo subatomico), a metà strada quindi tra il mondo microscopico e macroscopico, che tuttavia continuano a comportarsi come stati perfettamente quantistici. Questo fatto lascia supporre che la transizione fra mondo quantistico e classico non stia semplicemente nelle dimensioni, ma piuttosto nell'interazione col mondo circostante. Non so voi, ma per me queste cose hanno un fascino incredibile. Il tutto, sottolineo ancora una volta, non ha niente in comune con sciocchezzari tipo "il tau della fisica", libro di Fritiof Capra che ha venduto milioni di copie, e che va benissimo giusto se avete un tavolino che non spiana, o con altre discipline pseudoscientifiche che chiamano in causa la meccanica quantistica per giustificare pensieri in libertà.

Tornando al nostro gatto, quello originale, anche se scampato all'esperimento grazie a un provvido collasso della funzione d'onda, esso è ormai sicuramente morto per questioni anagrafiche. Per il futuro, comunque, la comunità scientifica sta adottando contromisure in linea con le nuove tendenze animaliste, e il decadimento del nucleo non rischierà più di ucciderlo, ma al massimo di farlo ammalare di qualcosa comunque facilmente curabile anche con l'omeopatia o con l'emergente medicina quantica (vedi PS qua sotto).

PS:  La meccanica quantistica è ultimamente tirata in ballo (a sproposito) perfino in campo medico (il video di questa conferenza è emblematico). Il tutto, quando non è semplice truffa, nasce dalla convinzione che il principio di sovrapposizione, osservato solo per sistemi strettamente quantistici, sia in realtà valido sempre, per tutto e per chiunque, a dispetto dell'evidenza, che ci mostra chiaramente e inequivocabilmente il contrario. Quindi, a quel punto, inventatasi questa tesi, è un attimo concludere che siamo tutti una cosa sola, un immenso sistema quantico sovrapposto, un mega campo energetico unificato, che siamo tutti entangled, una mente diffusa che risuona (sono tutti termini citati nel video, non sto inventando niente) etc, etc. Il problema della decoerenza di cui abbiamo parlato, che rende il gatto inevitabilmente o vivo o morto, invalida invece a monte tutto il castello di stupidaggini che certi vorrebbero vendere appiccicandoci addosso il termine "quantico". Mentre ho guardato questo video, la foto di Feynman che ho in ufficio ha pianto sangue. Io, molto più concretamente, ho valutato l'acquisto di un lanciafiamme.

venerdì 5 aprile 2019

Il meraviglioso mondo dei complottisti.

Un documentario interessante


Ho visto di recente su Netflix un interessante film/documentario, dal titolo "La terra è piatta". E' un viaggio all'interno del movimento dei terrapiattisti statunitensi, i loro guru, i loro sostenitori, le loro tesi, il loro modo di lottare contro la cultura che essi definiscono mainstream, e le dinamiche interne al movimento stesso. Al di là dell'argomento terra piatta, su cui penso non ci sia proprio nulla da dire (si confuta quello che ha un senso confutare), è un documentario interessante perché è una finestra sul mondo dei complottisti, di cui i terrapiattisti sono solo una delle tante componenti.

Il complottista tipico è infatti all inclusive. Se crede a un complotto, in genere crede anche a tutti gli altri. Non esiste il complottista selettivo, che dice di credere - che so - alle scie chimiche, ma è poi a favore dei vaccini, e la storia del microchip sotto pelle è una scemenza per imbecilli. No, il complottista si sente un baluardo, anzi l'unico baluardo contro la cultura dominante imposta dal sistema, e quindi per lui tutti i complotti sono veri. Il complottista si sente in realtà un complottato, e quindi crede a tutto, dalla terra piatta ai microchip sotto pelle, ai rettiliani, alle scie chimiche, e tutto il resto. Niente è incompatibile con niente. Che poi cosa avrebbe da guadagnarci il sistema a farti credere che la terra è sferica quando invece è piatta, non è chiaro.


Complottismo - credits: stateofmind.it

E il documentario lo mostra chiaramente.

C'è poi una caratteristica dei complottisti, quando questi raggiungono il livello 2, che è  un passo inevitabile nel progredire del loro delirio. Il livello 2 è diventare complottisti verso i loro simili. Ad un certo punto il complottista diventa sospettoso verso gli altri complottisti, quegli stessi con cui fino a un attimo prima aveva condiviso le stesse idee e le stesse battaglie su Facebook. Ad un certo punto comincia a temere che essi, pur essendo identici in tutto e per tutto a lui, siano in realtà controinformatori del sistema, mandati dal sistema stesso per confonderlo.

E' successo in Italia con gli sciachimisti, i cui leader storici a un certo punto hanno cominciato a litigare e a lanciarsi le trousse dei trucchi accusandosi reciprocamente di essere in combutta con il potere, e di tenere comportamenti non in linea con le tesi e gli scopi del movimento. Tipicamente succede quando uno dei leader, fino a poco prima punto di riferimento indiscusso del movimento, comincia a essere affiancato o addirittura scalzato da altri capetti emergenti. Insomma, il potere che dicono di combattere, alla fine fa gola anche a loro. Megghiu cumanari ca futtiri!

E fra i terrapiattisti americani è successa la stessa cosa. Un guru ispiratore del movimento, ad un certo punto, avendo perso il carisma iniziale, ha preso ad attaccare i nuovi leader emergenti, e in particolare un'esponente femminile molto rampante all'interno del movimento, disk jockey in una radio locale, accusandola di essere una falsa terrapiattista al soldo del potere. Tutto questo nonostante entrambi stessero dicendo esattamente le stesse cose sulla terra piatta. Uno dei comportamenti che erano causa di sospetto nei confronti della signora in questione era il suo nome: Patricia. Le ultime tre lettere, CIA, destavano infatti grosse perplessità sulla sua integrità morale. Lo so, pensate che no, non è possibile essere così idioti, ma questo è il livello. Naturalmente molti, all'interno del movimento terrapiattista, alla luce di questa sconvolgente rivelazione e in virtù del loro spiccato spirito critico, hanno cominciato a prendere le distanze dalla signora in questione.

La cosa curiosa è che la PatriCIA, intervistata nel documentario, dice che no, non è possibile, è una assurdità totale (ma va?),  ma poi, in uno sprazzo di raziocinio, aggiunge una riflessione interessante. Patty dice sostanzialmente: "ma non sarà per caso che anche la mia visione delle cose del mondo è così contorta e sbagliata come quella di colui che mi accusa di essere in combutta col governo perché il mio nome finisce con CIA? Non sarà che anche io sono vittima di un continuo abbaglio colossale, e che anche il mio modo di ragionare è completamente cortocircuitato e delirante?" Ma poi conclude che no, non è possibile, lei è nel giusto, e sono gli altri a sbagliare!

Altro aspetto interessante, perché comune a tutti i complottisti, è il motivo per cui sono diventati complottisti. La loro caratteristica comune è una vita mediocre: poco successo negli studi, poca gratificazione nel lavoro, poca gratificazione nella vita. A quel punto sentirsi portatori di una verità globale che tutto il resto del mondo non riesce a comprendere, rappresenta la propria rivalsa. La comunità dei complottisti diventa quindi l'unica fetta di società in cui sentirsi compresi e avere un ruolo. All'improvviso non sono più così sfigati come credevano. Si riuniscono, fanno convegni, e sentono finalmente di contare all'interno della società, anche se in realtà la società li ignora, oppure li prende in giro. Essere additati come un branco di dementi è, paradossalmente, una motivo di orgoglio, che li fa sentire importanti, oltre ad alimentare la loro rabbia.

E poi, secondo me, credere che tutto sia orchestrato da poteri occulti, che non hanno volto, nome, né tantomeno sono combattibili e debellabili, deresponsabilizza. E quindi se hai una vita mediocre, la colpa non è tua, ma è voluto dal potere. Un potere tentacolare e dai contorni indefiniti contro cui non puoi fare nulla, e quindi a quel punto ti senti assolto su tutto. 

E poi c'è un altro aspetto che emerge dal documentario, che pure è comune a qualunque tesi complottista: il metodo. Il complottista dice di volere risposte, ma in realtà cerca solo conferme alle proprie tesi. E quindi mette in atto esperimenti o presunti tali, con l'unico scopo di dimostrare che ha ragione.

Nel documentario in questione questa cosa appare chiara in due situazioni. La prima è quando racconta di un gruppo di terrapiattisti che ha acquistato un giroscopio di alta precisione, dal costo di 25mila dollari, con l'intento di smentire l'eventuale rotazione della terra, rotazione di cui ovviamente essi negano l'esistenza. Risultato: fanno l'esperimento, e il comportamento del giroscopio (scelto di altissima qualità proprio apposta per l'esperimento) è invece perfettamente in accordo con l'ipotesi della terra sferica in rotazione.

E come reagiscono i ragazzi? Si ricredono? In fin dei conti loro stessi avevano deciso di effettuare questo esperimento perché sarebbe stato in grado di dirimere la questione. Macché! Concludono che evidentemente c'è qualcosa di sbagliato nell'esperimento, e quindi il risultato ottenuto è inattendibile. Nel documentario fanno quasi tenerezza, quando uno di loro dice candidamente che rendere noto il risultato dell'esperimento desterebbe perplessità, e che quindi bisogna capire meglio dove hanno sbagliato. 

Capite il problema di fondo? La scienza basa il suo controllo interno sul continuo tentativo di falsificare i suoi risultati. Cioè, di fronte a una scoperta, o a una teoria, la scienza mette in atto esperimenti che tentano di sbugiardare la teoria, o che tentano di confutare quella che sembra essere una scoperta. La pseudoscienza, di cui i terrapiattisti, come gli antivax, gli sciachimisti, gli omeopati e i peracottari vari fanno parte, cerca invece soltanto prove a favore, ignorando tutte le osservazioni che invece smentiscono le loro tesi. La loro è una continua operazione di cherry picking al contrario. Tutto quello che non supporta le loro convinzioni, viene ignorato.

E sempre nel documentario i nostri eroi mettono in opera un altro esperimento, con cui pure intendono smentire senza ombra di dubbio la sfericità della terra. Posizionano dei pannelli a una distanza reciproca sufficientemente grande, ogni pannello con un foro in mezzo a una ben determinata altezza da terra, e poi fanno passare un fascio di luce laser in mezzo al primo foro, e si aspettano, essendo la terra piatta, che il foro passi anche attraverso tutti gli altri fori fino alla macchina fotografica. Ma la cosa non succede, proprio come se la terra fosse sferica! E il tipo nel documentario chiede a quello con la macchina fotografica di spostarsi più in alto in modo da catturare la luce del laser, e guarda un po' la luce viene catturata solo se si sposta la macchina fotografica di quanto previsto da una terra sferica! "Interessante", dice il nostro. Ma si ferma lì. Chissà che conflitto interiore starà vivendo, poverino, con la paura di essere allontanato dal movimento e ritornare ad essere uno qualunque. Magari di nome fa anche Fabio, che è praticamente F.B.I. con solo qualche lettera in più, e se lo scoprono per lui è la fine.

Come dicevo prima, a un complottista, terrapiattista o sciachimista non interessa capire, ma solo avere conferme alle proprie tesi preconcette. E allo stesso tempo è assolutamente impermeabile alle smentite.

A questo punto quindi si capisce che è tempo perso cercare di dialogare con loro. L'unica cosa che può avere senso e chiedere loro quale esperimento potrebbe convincerli che si stanno sbagliando, e da chi dovrebbe essere fatto l'esperimento in questione, per fidarsi del risultato. Ma la risposta la sappiamo già: nessuno in entrambi i casi. Nel documentario hanno proposto essi stessi due esperimenti che avrebbero dovuto falsificare la teoria della terra piatta. Essi stessi li hanno realizzati (e quindi nessun potere forte o scienziato pagato dai templari o da qualche altro potere occulto), entrambi gli esperimenti hanno falsificato la tesi terrapiattista, e per tutta risposta i nostri eroi li hanno ignorati. C'è grande lavoro nel campo della psichiatria.

mercoledì 27 marzo 2019

Se E=mc², perché non ci trasformiamo in energia?

Un esempio in cui trasformiamo completamente la massa in energia secondo la famosa equazione


La relazione E=mc² è forse l'equazione più famosa della fisica, ma anche la più abusata e mal interpretata. Essa nasce all'interno della relatività ristretta, e definisce una relazione tra massa a riposo di una particella (o genericamente di un corpo) e energia. La massa a riposo è la massa del corpo misurata quando lo vediamo fermo.

Innanzitutto è necessario chiarire che quel segno di uguale va letto come equivalenza, piuttosto che uguaglianza. Questo è in generale vero per ogni formula in fisica. Non è esattamente come dire che 2 + 2 è uguale a 4, e quindi che parlare di massa di un corpo o della sua energia è la stessa cosa, ma che la massa di un corpo equivale matematicamente a una certa quantità di energia. Non vuol dire, quindi che, dato un corpo di una certa massa, abbiamo automaticamente la corrispondente energia pronta all'uso, da utilizzare al bisogno. Se così fosse avremmo risolto i problemi energetici della terra da un pezzo.

E quindi cos'è quella "E"? Che energia si intende, in questa formula? E soprattutto, può un corpo dotato di massa a riposo m trasformarsi in energia? E in quali condizioni può farlo? Domanda non da poco, perché se moltiplichiamo un Kg di massa per la velocità della luce al quadrato, viene fuori una quantità di energia spropositata, confrontabile con quella sprigionata dall'esplosione del più potente test nucleare. Quindi perché non succede che ci trasformiamo in energia? Che cosa tiene buona la massa di tutto ciò che vediamo attorno a noi, noi compresi, e le impedisce di trasformarsi in una spaventosa quantità di energia? E quando, invece, la massa a riposo può scomparire per trasformarsi in energia?

Partiamo dal facile, e prendiamo un elettrone, una singola particella. Molto semplice, senza struttura interna (per quel che ne sappiamo) e dotata di massa a riposo. Perché - pufff -  non scompare trasformandosi in un piccolo fiotto di energia? Un lampo di raggi gamma? Cosa tiene a freno quell'energia che matematicamente è insita nella sua massa?

Il freno è nel fatto che l'elettrone ha una carica elettrica, e da quello che sappiamo, in qualunque processo avvenga in natura, la carica elettrica totale deve restare invariata. Tanta carica elettrica c'era all'inizio, tanta carica elettrica deve esserci alla fine. Quindi, siccome l'elettrone è la particella dotata di carica elettrica più leggera che esista in natura, non sappiamo come far scomparire un elettrone senza violare la conservazione della carica elettrica. La massa dell'elettrone è quindi vincolata a restare tale, perché se la facessimo sparire tramutandola in fotoni (cosa che peraltro è impedita anche da altri principi di conservazione) violeremmo una regola che per la natura è sacra, cioè faremmo sparire della carica elettrica.

C'è però un modo per far sparire un elettrone e farlo diventare energia: appiccicarlo alla sua antiparticella, il positrone. Il positrone è una particella assolutamente identica all'elettrone, stessa massa, stesso spin, ma con carica elettrica opposta. Se l'elettrone ha carica -1 (quel segno meno è una convenzione, ovviamente), il positrone ha carica elettrica +1. Quindi, se appiccichiamo un elettrone e un positrone uno contro l'altro, formiamo uno stato che ha carica elettrica zero. E a questo punto la natura ne approfitta subito, e trasforma la massa dell'elettrone e del positrone in energia, in quantità pari a 2 volte m moltiplicato c al quadrato. In questo caso faremmo letteralmente sparire della materia trasformandola in energia, che in questo caso si manifesta sotto forma di emissione di fotoni.

Questa storia, che messa così sembra avere del fantascientifico, avviene in realtà continuamente in natura, anche all'interno del nostro corpo. Infatti il corpo umano contiene Potassio, e in particolare l'isotopo 40, cioè il caso in cui il nucleo dell'atomo di Potassio ha 19 protoni (cosa che lo contraddistingue come elemento Potassio) e 21 neutroni, per un totale appunto di 40. Il Potassio 40 è radioattivo, e occasionalmente, tra i suoi modi di decadimento, esso emette un positrone, l'antiparticella dell'elettrone. Le banane, che sono ricche di potassio, sono anche esse piccole sorgenti di positroni. 

Quando un positrone viene emesso all'interno del nostro corpo, esso incontra un elettrone tra gli ennemila elettroni degli ennemila atomi che lo circondano, e con esso si annichila, trasformando la somma della sua massa e quella dell'elettrone in energia, secondo la famosa equazione. L'energia emessa da questa scomparsa di materia è ovviamente molto piccola, in termini di energia "macroscopica", perché le masse che facciamo svanire sono quelle di due singole particelle elementari. Altrimenti non saremmo qui a parlarne.



L'annichilazione di elettroni e positroni, che si trasformano quindi in energia, è alla base del funzionamento della PET, la Positron Emission Tomography, una tecnica diagnostica molto comune. In pratica un radioisotopo che decade emettendo positroni viene appiccicato a sostanze tipo il glucosio, e iniettato nel corpo umano. Il glucosio è usato dalle cellule del nostro corpo, e le cellule tumorali ne sono particolarmente avide. Quindi la sostanza contenente glucosio in breve tempo si andrà ad accumulare sul tumore, e nel frattempo il radioisotopo emetterà i suoi positroni, che localmente annichileranno emettendo raggi gamma, rendendo quindi visibile tramite opportuni strumenti la zona affetta. E=mc² e antimateria al lavoro, insomma. Poi c'è chi si chiede a cosa serva la ricerca di base!

A questo punto uno potrebbe chiedersi: ma se il problema è la carica elettrica che non può scomparire, perché invece di prendere un singolo elettrone non prendo un atomo, o addirittura un insieme di atomi? Gli atomi, e quindi le molecole, hanno carica elettrica totale zero, e a questo punto perché la materia non si trasforma in energia? Cosa lo impedisce? Non certo la legge di conservazione della carica elettrica, che è zero fin da subito!

In natura, per fortuna, esistono altri principi di conservazione, che fanno sì che, in qualunque processo fisico, certe quantità vengano sempre conservate: tanto ce n'era all'inizio, tanto ne deve restare alla fine, qualunque cosa accada in mezzo. Due di queste leggi di conservazione che i fisici delle particelle conoscono bene si chiamano conservazione del "numero barionico" e conservazione del "numero leptonico".

Queste due quantità dai nomi strani sono caratteristiche dei protoni e neutroni (il numero barionico), e degli elettroni (il numero leptonico). Un protone, o un neutrone, ha numero barionico +1 e numero leptonico nullo. Un elettrone ha invece numero leptonico +1 e numero barionico nullo. Analogamente un antiprotone o un antineutrone hanno numero barionico -1 e numero leptonico nullo, e un positrone (l'antielettrone) ha numero leptonico -1 e numero barionico nullo. Protone e neutrone fanno infatti parte della categoria di particelle dette "barioni", mentre l'elettrone appartiene alla categoria dei "leptoni". Quello che ci interessa in tutto questo è che, qualunque cosa succeda, qualunque processo avvenga, le somme dei numeri barionici e leptonici prima del processo e dopo il processo devono restare inalterate. Se ho tot barioni all'inizio, tot ne devo avere alla fine, e lo stesso per i leptoni. La natura ha deciso così, e finora nessun esperimento ha mai mostrato il non rispetto di questa decisione.

Questo impedisce che la materia, che è elettricamente neutra, possa trasformarsi tranquillamente in un fiotto di raggi gamma, come invece abbiamo visto che può avvenire nell'annichilazione di un elettrone con un positrone. Questo fatto potrebbe avvenire soltanto violando la conservazione dei numeri barionici e leptonici, cosa che, a quanto sembra,  la natura ha deciso di vietare. O per lo meno di rendere incredibilmente improbabile, dato che finora processi di questo tipo non sono mai stati osservati, nonostante i fisici abbiano messo a punto parecchi esperimenti per ricercarli. Se la natura ha mai violato questo principio che adesso rispetta meticolosamente, lo ha fatto nei primissimi istanti di vita dell'universo, quando questo blog e il suo autore ancora non esistevano.

Un modo per studiare la eventuale violazione del numero barionico è cercare se un protone possa decadere in altre particelle più leggere che hanno numero barionico nullo. Un processo che violerebbe il numero barionico e leptonico contemporaneamente sarebbe ad esempio il decadimento di un protone in un positrone (l'elettrone positivo o antielettrone) più un pione neutro, una particella che ha numero barionico e leptonico nullo. In questo caso all'inizio si avrebbe numero barionico + 1 (il protone), e alla fine numero barionico 0 (il protone è scomparso trasformandosi in positrone e pione neutro). Allo stesso tempo all'inizio il numero leptonico è 0, e alla fine -1 (se l'elettrone ha numero leptonico +1, il positrone ha numero leptonico -1).

Esperimenti di questo tipo sono stati effettuati, e vengono tuttora effettuati monitorando enormi quantità di materiale (tipicamente acqua, ma non solo), aspettando che avvenga un processo come quello menzionato sopra. Si usano grandi quantità di materiale perché esso rappresenta una grande quantità di protoni. Se il processo ricercato è molto raro, la possibilità di osservarlo diventa elevata osservando lo stato di un numero elevatissimo di protoni, come ad esempio una grande piscina d'acqua.

Finora gli esperimenti hanno dato esito negativo. Nessuno ha mai osservato un processo del genere, per cui, in accordo con le regole del metodo scientifico, questo non significa che il processo non possa avvenire in assoluto, ma che, se avviene, deve essere estremamente raro (altrimenti ce ne saremmo accorti). Tanto maggiore è il numero di protoni tenuti sotto controllo, tanto più, in caso di esito negativo, deve essere raro il processo cercato. Questo significa che, se il protone potesse decadere violando il numero barionico, la sua vita media sarebbe estremamente grande. Al momento le misure indicano una vita media del protone maggiore di 10 alla 33 anni, cioè molto maggiore dell'età dell'universo, che è "solo" di 10 alla 10 anni, miliardo più miliardo meno. C'era una pubblicità che diceva: "regala un diamante, un diamante è per sempre". Un protone lo è molto di più. Anche se, quando lei apre la custodia della confezione regalo, non fa lo stesso effetto.








martedì 12 marzo 2019

I numeri di Chernobyl: chi ha ragione?

Una lettura critica dei numeri sul disastro di Chernobyl, e un'occasione per ripassare alcune regole del metodo scientifico.


Ancor oggi, dopo più di 30 anni, parlare di Chernobyl in modo sereno è praticamente impossibile. Non appena si cerca di fare un'analisi seria e il più possibile obbiettiva sulle conseguenze dell'incidente si scatena il putiferio, e tutti si schierano come tifosi di calcio. In pratica sembra che le uniche due posizioni possibili siano o che Chernobyl è stato un disastro epocale, con milioni e milioni di morti, oppure che si è trattato di un evento enormemente sovradimensionato dai media, e che nella realtà non è poi successo niente di così tragico come te lo raccontano. In particolare, poi, sembra impossibile parlare dell'incidente di Chernobyl senza ricondurre il discorso all'essere pro o contro il nucleare, che invece è completamente un'altra questione.

A me, in questo caso, non interessa affatto il dibattito (ultracomplesso, ma quasi sempre affrontato in modo molto superficiale da entrambe le fazioni) sull'essere a favore o contro il nucleare. Questo articolo non è quindi una discussione sul nucleare, si o no, né tantomeno sul nucleare in Italia. Qui io voglio semplicemente raccontare, in un modo che personalmente ritengo obbiettivo, perché supportato da fonti officiali, quanto è successo 30 anni fa, cercando di usare il metro della scienza e dei dati oggettivi e non quello della tifoseria. Anche perché poi, alla fine, si scopre che le due posizioni così estreme su quanto è successo a Chernobyl sono in molti casi solo apparentemente così diametralmente opposte, e nascono spesso (quando non causate dalla malafede) da interpretazioni diverse delle misure, a causa di una comprensione a volte approssimativa della metodologia scientifica.

E quindi, in ciò che segue, dirò cose che in alcuni casi faranno la gioia del filonuclearista, e in altri casi quello dell'ambientalista duro e puro. Il motivo di questo comportamento apparentemente schizofrenico è che la realtà non è mai bianca o nera come tanti invece immaginano, e che, tralasciando le posizioni motivate dalla malafede o dall'ottusità (molto comuni da entrambe le parti) spesso affermazioni che ci appaiono diametralmente opposte sono il risultato di una diversa interpretazione degli stessi dati. Sarà un po' lungo, ma spero interessante.


La premessa importante è che i dati che quoterò non sono frutto di opinioni, ma sono direttamente estratti dai report ufficiali, pubblicati e reperibili in rete, delle agenzie che hanno studiato in dettaglio l'evento di Chernobyl.  La relazione più completa, esaustiva e scientificamente corretta sugli effetti del disastro di Chernobyl è redatta dall'UNSCEAR, l'United Nation Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation, che riassume il lavoro di centinaia di scienziati e specialisti che si sono occupati dell'argomento. Tutti i documenti dell'UNSCEAR relativi a Chernobyl sono visionabili qui. Un altra sorgente di documenti affidabile è quella dell'American National Cancer Institute (fonte) dove sono riassunti, anche per il grande pubblico, numerosi studi sugli effetti dell'incidente sulla salute delle popolazioni interessate. Altre informazioni si possono trovare riassunte dall'Oms (fonte, fonte), dal Chernobyl Forum (fonte), e dal rapporto degli effetti dell'incidente in Bielorussia (fonte).

Penso che Chernobyl sia stato un evento molto devastante, anche solo per l'impatto sociale e emotivo che ha avuto. Indipendentemente dal numero effettivo di vittime, di cui parleremo più avanti, non si può ignorare che un'intera zona nel raggio di 30 Km dalla centrale sia stata evacuata da un giorno all'altro, ed è tuttora disabitata. In questa zona era compresa anche la città di Prypyat, che contava 50000 abitanti. E non si può trascurare il fatto che l'impatto emotivo del disastro della centrale abbia avuto effetti in tutta Europa. In Italia, per esempio, la gente aveva smesso per mesi di comprare verdure e bere latte, mettendo temporaneamente in crisi un intero settore dell'economia. Molti dicono che è stata una decisione assolutamente immotivata, perché il livello di radiazione in Italia non era poi così diverso da quello che si trova tipicamente nelle aree termali, e che un abitante di Bari, in seguito a Chernobyl, ha assunto una dose non diversa da quella che avrebbe assunto in un soggiorno di un paio di settimane a Pozzuoli.

Questo è assolutamente vero, ma nella pratica che differenza fa? Il punto importante è che la gente ha comunque reagito smettendo di mangiare verdure e bere latte per mesi, cambiando le proprie abitudini e mandando temporaneamente all'aria un intero settore economico e alimentare. E trascurare questo fatto solo perché è imputabile all'ignoranza dei cittadini in tema di radiazioni significa, a mio parere, non riuscire a vedere il problema nella sua interezza. Un incidente in una centrale nucleare come quello di Chernobyl, volenti o nolenti, ha un impatto enorme, di gran lunga maggiore dell'inquinamento costante ma apparentemente invisibile di una raffineria, anche se, al computo dei morti e degli effetti negativi sulla salute, la raffineria vince a mani basse. Il fatto che la percezione del rischio da parte della gente, che ci piaccia o no, sia ben diverso nei due casi, è qualcosa che non può essere ignorato, e che quindi, a mio parere, deve essere messo nel computo totale, quando si parla di Chernobyl. A questo proposito un effetto tra i più importanti dell'incidente è stato proprio quello di indurre nelle popolazioni delle zone colpite e di quelle limitrofe un enorme strascico di depressione, apatia e sfiducia nella vita, sfociato in molti casi in alcolismo, suicidi e degrado degli stili di vita, come esplicitamente certificato dalla Oms e dall'UNSCEAR (fonte, fonte)

Questa premessa è secondo me fondamentale, perché l'impatto che ha avuto Chernobyl sulla vita sociale e economica non solo della zona limitrofa, ma di mezza Europa, viene spesso tranquillamente ignorato, come se a contare fossero solo i numeri delle vittime. E se a contare fossero solo i numeri delle vittime non ci preoccuperemmo di spiegare esercito e polizia per rendere sicure le stazioni e gli aeroporti dai terroristi, ma investiremmo piuttosto in insetticidi e zanzariere, perché morire della puntura di un'ape o di una vespa è, numeri alla mano, immensamente più probabile che morire per un attentato. Eppure qualche decina di terroristi può paralizzare il mondo, mentre miliardi di api no.

Un'altra premessa che ritengo altrettanto importante, è che invece le immagini che circolano costantemente sui bambini malati di cancro negli ospedali oncologici dell'Ukraina e della Bielorussia, che vorrebbero testimoniare la tragedia di Chernobyl, con la tragedia di Chernobyl non c'entrano proprio. Non c'entrano innanzitutto perché in un ospedale pediatrico oncologico per forza di cose ci sono sempre bambini malati di cancro, in Bielorussia come a Pavia o a Miami. E poi non c'entrano perché, essendo bambini, all'epoca di Chernobyl semplicemente non erano ancora nati. E infine vedremo che ci sono anche altri motivi per cui non c'entrano affatto. Quindi, se quelle immagini e quei filmati c'entrano con Chernobyl, è perché sono il simbolo di un becero sciacallaggio perpetrato da gente meschina che utilizza la tragedia di alcuni bambini per portare acqua al proprio mulino di ecologista della domenica.

Piuttosto bisogna invece dire che molti di quei bambini sono orfani o sono stati abbandonati, perché vivono in una terra dove la qualità della vita è di gran lunga inferiore alla nostra. Le cause sono molte: le guerre, le instabilità politiche, le disuguaglianze e le tensioni sociali e gli effetti del drammatico e improvviso crollo del regime sovietico, che ha causato un drastico cambiamento e un impoverimento delle popolazioni già povere delle ex repubbliche sovietiche. In tutto questo Chernobyl non c'entra nulla. Come pure non c'entra con i bambini che, anni or sono, venivano in vacanza un paio di settimane in Italia, ospiti di qualche famiglia italiana. Si diceva che venivano per ripulirsi dalle radiazioni, che dal punto di vista scientifico è una totale idiozia. Anche in quel caso quei bambini avevano semplicemente bisogno di una vita migliore, e anche solo due settimane di svago potevano parzialmente contribuire a donare loro un pizzico di felicità. Le radiazioni, che non possono essere ripulite da nessuna vacanza, non ci azzeccavano proprio niente.

Ma adesso veniamo all'incidente in sé e al numero delle vittime.

Innanzitutto bisogna sottolineare che l'esplosione non è stata un'esplosione nucleare, come invece molti credono, ma è stata causata dalla pressione del vapore acqueo, che ha fatto saltare il tetto del reattore, liberando nell'aria il suo contenuto ricco di isotopi radioattivi. Una centrale nucleare non può fisicamente esplodere come una bomba atomica. Lo impediscono le leggi della natura, e non gli accorgimenti tecnici, perché l'arricchimento dell'uranio usato nelle centrali è troppo basso per dar luogo a una reazione come quella che avviene nelle bombe. Di gran lunga troppo basso. Quindi chi associa Chernobyl all'esplosione di una bomba atomica dice una sciocchezza.

Il motivo per cui si è arrivati a non riuscire più a gestire il reattore, fino a provocare l'esplosione che ha provocato lo scoperchiamento del tetto del reattore con conseguente liberazione nell'aria del suo contenuto radioattivo, è un'incredibile serie di disattenzioni, superficialità del personale, incompetenza, sottovalutazione dei rischi e inadeguatezza dei sistemi di sicurezza della centrale. Il tutto durante quello che doveva essere, paradossalmente, un test di sicurezza. Tutto ciò che si diceva non sarebbe mai potuto accadere in una centrale nucleare (gli esperti da dibattito tv facciano un esame di coscienza!) è invece accaduto in poche ore. Un ottimo riassunto degli eventi si trova ad esempio qui.

A Chernobyl ci sono state alcune decine di morti accertate, causate da sindrome acuta da radiazione o comunque direttamente imputabili all'evento senza ambiguità alcuna. Sono quegli operatori (su un totale di un migliaio circa) che, nelle ore successive allo scoperchiamento del reattore, sono stati mandati sul luogo nel tentativo di spegnere l'incendio. L'altissima dose di radiazione assorbita da questi poveretti in poche ore (compresa fra 1000 e 10000 volte la dose normalmente assorbita in un anno dalla radioattività naturale) è stata fatale per alcuni di loro. Anche la caduta di un elicottero con il suo carico umano durante le fasi di intervento urgente, sebbene non direttamente legata alle radiazioni, è comunque direttamente imputabile all'esplosione del reattore. Il numero di queste vittime accertate è stimabile in una sessantina, a fronte di più di un centinaio di malati.

Ma veniamo agli isotopi radioattivi diffusi nell'atmosfera, quelli che hanno causato i danni radiologici a breve e lungo termine, e su cui tanto si discute. I radio-isotopi sono nuclei atomici di vari elementi chimici, prodotti dalle reazioni nucleari all'interno del reattore durante il suo normale funzionamento. Questi nuclei hanno la caratteristica di essere instabili, ovvero dopo un certo tempo caratteristico, che varia a seconda del tipo di nucleo, "decadono", cioè si trasformano in altri tipi di nuclei, emettendo particelle ionizzanti. Queste ultime (e non i nuclei in sé) sono ciò che normalmente chiamiamo "radiazioni". Le particelle ionizzanti (elettroni, positroni, fotoni, neutroni, etc) emessi dal decadimento degli isotopi radioattivi possono avere infatti effetti nocivi dal punto di vista biologico quando attraversano il nostro corpo, effetti che a lungo termine possono causare il cancro o altri tipi di patologie.

La mappa qua sotto mostra come si sono diffusi nelle regioni circostanti alla centrale gli isotopi rilasciati dall'esplosione del reattore. Le zone colorate in rosso scuro sono quelle con maggiore concentrazione di isotopi radioattivi. Si nota una diffusione a macchia di leopardo, causata dalle condizioni atmosferiche, dai venti e soprattutto dalle piogge, che hanno contribuito a depositare gli isotopi al suolo. Per inciso si vede subito che l'Italia è stata interessata in modo veramente marginale. Invece, sebbene Chernobyl si trovi in Ucraina, le zone maggiormente interessate dal deposito di isotopi radioattivi si trovano in Bielorussia, che è una nazione confinante.



Il problema a questo punto è stimare quante vittime ci sono state, e eventualmente ci potranno essere in futuro, imputabili alle radiazioni rilasciate nell'ambiente, in aggiunta a quella sessantina di cui parlavamo prima, per i quali la relazione di causa-effetto con le radiazioni è inequivocabile.

Qui la cosa si fa difficile, perché il cancro, uno degli effetti più comuni delle radiazioni ionizzanti in eccesso, non è mai direttamente collegabile alla causa, se non in termini statistici. Non solo, ma l'insorgere della malattia può avvenire anche a distanza di anni dall'evento che ne è stato causa. E quindi il lavoro da fare è quello di valutare se, nelle popolazioni interessate dal disastro, ci sono stati o ci sono tuttora casi di tumore in eccesso rispetto a quello che avveniva prima dell'esplosione della centrale, e rispetto a ciò che avviene in aree o presso popolazioni non in relazione con l'evento. E la cosa non è così semplice come potrebbe sembrare, e cercherò di spiegare perché.

Bisogna poi sottolineare che non esistono statistiche sugli effetti sulla salute di incidenti simili (l'evento di Fukushima è avvenuto dopo). Le uniche statistiche disponibili  sono quelle relative agli effetti delle due bombe di Hiroshima e Nagasaki. Tuttavia questi ultimi non possono essere direttamente confrontabili con gli eventuali effetti di Chernobyl, per vari motivi. Innanzitutto perché il materiale radioattivo delle due bombe è enormemente inferiore a quello contenuto nel reattore di Chernobyl. Stiamo parlando di qualche decina di chilogrammi di Uranio arricchito contenuto nelle bombe contro qualche centinaio di tonnellate di materiale ricco di isotopi radioattivi! (anche se solo una parte di esso è stato liberato nell'atmosfera). Chernobyl ha emesso nell'aria una quantità di isotopi radioattivi alcune centinaia di volte superiore alle bombe sul Giappone.

In aggiunta la vita media e la tipologia degli isotopi nei due casi è diversa, e quindi un confronto diretto è difficile. Le morti di Hiroshima sono state principalmente causate dall'esplosione e dall'altissima temperatura da essa provocata, e solo in seconda battuta dalle radiazioni. Inoltre c'è una grande differenza sugli effetti da irradiazione da radiazioni intense ma assunte in breve tempo, come è avvenuto principalmente a Hiroshima, e assunzione di isotopi radioattivi tramite il cibo e la respirazione in modo non elevato ma continuato nel tempo, come avvenuto a Chernobyl. Tutto ciò rende difficile il confronto fra i due casi. Dettagli possono essere trovati qui e nelle referenze in esso citate.

Un effetto certo e ben rilevato del disastro di Chernobyl sono i casi di tumore alla tiroide (fonte).  Il cancro alla tiroide è causato dall'isotopo Iodio 131, che fa parte della mistura di isotopi radioattivi emessi da un reattore a fissione come quello di Chernobyl. Lo Iodio 131 si deposita nel terreno e viene assimilato respirando ma soprattutto mangiando verdura, e in questo modo può entrare a far parte del latte prodotto dalle mucche che si sono cibate dell'erba contaminata, e quindi nel ciclo alimentare. Le fasce di popolazione più colpite sono state i bambini e gli adolescenti, che hanno assunto latte contaminato nei giorni successivi all'incidente. Lo Iodio 131 ha tuttavia una vita media di circa 8 giorni. Vuol dire che dopo 8 giorni il numero di isotopi di Iodio 131 si riduce della metà. E così via ogni 8 giorni successivi. Il risultato è che dopo qualche settimana tutto lo Iodio 131 emesso dal reattore si è ridotto a livelli non elevati, e quindi da questo punto di vista i rischi cessano di esistere. Tuttavia gli effetti sulla salute derivanti dall'ingestione di Iodio 131 possono manifestarsi anche molto tempo dopo che questo isotopo è completamente decaduto.

Studi epidemiologici hanno mostrato un inequivocabile aumento dei casi di cancro alla tiroide in particolare in Bielorussia, soprattutto per le giovani fasce di età, come mostrato nel grafico qua sotto. La correlazione è chiara, e si vede che, per la fascia di età tra zero e 14 anni, il numero di casi di cancro crolla drasticamente dopo l'anno 2000, in quanto nessuno degli appartenenti al campione in questione era ancora nato all'epoca del disastro. In totale si stima che al 2005 circa 5000 casi di cancro alla tiroide siano imputabili all'evento, con un incremento fino a 10 volte il livello precedente al disastro. Sebbene le stime future siano affette da grande incertezza, l'aumento di casi di cancro alla tiroide presso le popolazioni che all'epoca assorbirono Iodio 131 perdurerà ancora nel tempo (vedi la componente del grafico relativa a 20-24 anni, ovvero quella che comprende individui già nati all'epoca, che non accenna a decrescere nel tempo).





Nelle zone maggiormente influenzate dalle radiazioni gli effetti furono significativamente attutiti dalla somministrazione di pastiglie di Iodio non radioattivo. Fortunatamente il cancro alla tiroide è uno di quelli che, se opportunamente trattato, ha una probabilità di guarigione tra le più alte. Al momento si stima che i decessi siano stati solo l'1% dei casi registrati.

Oltre allo Iodio 131, altri isotopi radioattivi sono stati diffusi nell'atmosfera. In particolare il Cesio 137, che ha una vita media di 30 anni. I rischi per la salute, anche in questo caso, sono nella loro ingestione prolungata nel tempo tramite la respirazione o tramite il cibo. In media la dose assorbita dai 530000 lavoratori che si sono alternati per arrestare l'incendio nella centrale e per metterla in sicurezza è di 120 mSv (milliSievert). Per confronto la dose di una TAC che è di circa 9 mSv (13 volte inferiore), e la dose media annua di fondo naturale è 2.4 mSv (50 volte inferiore). Le 115000 persone evacuate dalla zona attorno alla centrale hanno assorbito in media 30 mSv, mentre si stima che chi ha continuato a vivere nelle zone limitrofe non evacuate abbia assorbito in 20 anni circa 9 mSv in eccesso rispetto al fondo, ovvero l'equivalente di una TAC, che di per sé non costituisce una dose a rischio.

Pertanto, a parte il cancro alla tiroide, per il quale la correlazione con l'evento di Chernobyl non è messo in discussione, per gli altri tipi di cancro la situazione non è chiara. Questo è dovuto a vari fattori. Innanzitutto la dose assorbita mediamente non elevata, e la non immediata correlazione fra la data dell'evento e l'insorgere della malattia. E poi la mancanza di dati epidemiologici precedenti (Chernobyl è stata una prima assoluta) che non permettono di valutare con sicurezza che cosa ci si aspetti di osservare. In particolare non è affatto chiaro l'effetto sulla salute di basse dosi di radiazione, non molto superiori al fondo, assimilate in modo prolungato nel tempo.

In ogni caso, trascurando questo aspetto, il modo in cui è necessario procedere per studiare l'eventuale effetto di un evento come Chernobyl sulla salute rappresenta un interessante esempio del modo di procedere scientifico, e di come esso possa venire frainteso dall'opinione pubblica e dai media, che tipicamente non sono abituati al linguaggio della scienza.

mercoledì 27 febbraio 2019

La differenza fra la scienza e la pseudoscienza

Cosa si nasconde dietro quello "pseudo" in più o in meno.


Cosa rende diverse nel metodo la scienza dalla pseudoscienza? Quali sono le differenze che ci permettono di distinguere le due discipline? Questa è una lista, certamente non esaustiva, degli aspetti che ritengo caratterizzanti di una disciplina rispetto all'altra. Però se dovessi scegliere il punto più importante, sceglierei l'ultimo, che sintetizza il diverso approccio delle due discipline nei confronti del mondo.

1) Le esperienze personali nella scienza non contano. La pseudoscienza invece basa le sue verifiche su "a me è successo che... e quindi funziona". Nella pseudoscienza è normale trovare testimonianze del tipo: "io avevo la polmonite, ma ho preso la tisana di melissa tre sere di seguito e mi è passato tutto". Da cui si conclude che la tisana di melissa serve a curare la polmonite. La differenza rispetto alla scienza sta nel fatto che quest'ultima si preoccupa anche di contare tutti quelli che hanno preso la tisana di melissa ma poi sono finiti all'ospedale per polmonite trascurata. E confronta quale dei due numeri è più rilevante...

2) La scienza cerca di smentire se stessa, la pseudoscienza cerca invece conferme. Questo è un punto fondamentale che è tutto sommato poco noto. Quando si crede di aver fatto un'importante scoperta scientifica, l'atteggiamento scientifico è quello di cercare l'errore, ovvero di falsificare la presunta scoperta. Si va in cerca di tutti i possibili effetti che potrebbero aver inficiato la misura, facendoci credere quello che invece non è. La pseudoscienza ignora completamente questa prassi, e si basa generalmente su affermazioni impossibili da confutare, per confermare tesi precostituite. Della serie: il Professor Silvanski afferma che, essendo tutti immersi in un campo vibrazionale energetico positivo, possiamo guarire dalle malattie applicando la simbiosi quantica, e infatti un ragioniere di Montorio al Vomano è guarito dalla sciatica immergendosi in una vasca piena di pietre colorate. Nella pseudoscienza mancano totalmente le misure quantitative, e non esiste alcun atteggiamento critico verso le proprie affermazioni.

3) La scienza ha un linguaggio chiaro, la pseudoscienza usa termini a caso. Questo è un aspetto cruciale. Ne avevo già parlato in dettaglio qui.. La scienza si preoccupa di definire i concetti e i termini che usa, in modo che qualunque persona con conoscenze della materia comprenda di cosa si stia parlando, e sia in grado di verificare, e eventualmente smentire, le affermazioni o le scoperte. La chiarezza e la coerenza del linguaggio rendono quindi la scienza universale, e sono uno dei suoi punti di forza. La pseudoscienza usa invece termini vaghi e usati a caso, senza preoccuparsi di definirli. E quindi mescola energia, forza, potenza, e concetti non definiti come energia vibrazionale positiva (positiva rispetto a cosa?), potenza cosmica, campo quantico di guarigione, modificando e aggiustando continuamente i termini usati. Il risultato è che l'affermazione pseudoscientifica non può essere mai contraddetta, perché è impossibile entrare nel merito. Come fate a dialogare con uno che usa termini a caso, e che non specifica che cosa intende? In questo modo la pseudoscienza si svincola automaticamente da qualunque forma di controllo. Anche dal punto di vista sperimentale, il controllo diventa spesso impossibile. Un esempio? L'omeopatia. Gli omeopati affermano che la data sostanza serve a curare una certa malattia. Però poi sostengono che, essendo la cura sull'individuo e non sulla malattia, qualunque test a doppio cieco è praticamente inutile per certificare la validità del rimedio. Però poi citano specifici test in doppio cieco a supporto dell'omeopatia, se questi vanno a favore dell'omeopatia. Ci notate una certa incoerenza?

4) La riproducibilità. Per entrare a far parte di un libro di scienze, un risultato scientifico deve essere riproducibile. Bisogna quindi specificare come è stato ottenuto, in modo che altri scienziati, in modo indipendente, possano essere in grado di replicarlo ottenendo risultati simili. La pseudoscienza, invece, si disinteressa totalmente del controllo: basta che qualcuno sostenga che funzioni, che con lui ha funzionato, che con suo cognato ha funzionato, e è sufficiente.



5) La scienza è coerente con se stessa. La pseudoscienza prende dentro tutto. Se una scoperta cozza radicalmente con ciò che già si conosce, la scienza quantomeno drizza le orecchie, prima di accettarla acriticamente. Se eventuali test indicassero che i pomodori non obbediscono alla legge di caduta dei gravi come tutti gli altri corpi, e che giusto un attimo prima di spataccarsi per terra hanno una leggera indecisione, si cercherebbe di capire il perché di questa incredibile anomalia (e sarebbe una scoperta epocale!). Questa cosa, per inciso, è successa esattamente in questi termini con i neutrini che, ad un certo punto, sembravano andare di pochissimo più veloci della luce, una cosa che avrebbe sovvertito molte delle conoscenze riportate sui libri di scuola. La reazione della comunità scientifica è stata che magari!, sarebbe stata una scoperta epocale, ma prima di crederci e esserne certi era necessario fare un bel po' di controlli aggiuntivi. Controlli che, per la cronaca, hanno evidenziato un errore nella misura. Per la pseudoscienza invece, tutto fa brodo. Oggetti volanti non identificati, fantasmi, ombre misteriose sullo specchio, macchie di muffa sui muri a forma di alieno, fondi del caffè con le sembianze del nonno morto, vibrazioni cosmiche e meno cosmiche, tutto quanto coesiste allegramente nel calderone del tutto è possibile, e se volete aggiungere qualcosa di nuovo, c'è spazio per tutto, e niente contraddice niente. Un esempio per tutti? Le scie chimiche. Secondo i sostenitori della loro esistenza servirebbero, nell'ordine, a produrre malattie per vendere più medicine, a farci morire con lo scopo di ridurre la popolazione mondiale (che intanto però aumenta alla faccia del complotto, e poi se riduci la popolazione mondiale vendi anche meno medicine!), a causare inondazioni, a scatenare terremoti, a cambiare le correnti oceaniche, a invertire l'asse del campo magnetico terrestre, a alterare il clima, a far piovere di più, a causare siccità, a spruzzare nanomacchine che, inalate, permettono il controllo della popolazione, e altre amene spiegazioni, tutte contemporaneamente vere. Lo stesso succede se chiedi chi è a capo del complotto. Dalla CIA all'INPS, ci trovi tutti. E non è una battuta! Leggetevi per divertimento l'organigramma dei responsabili del complotto in Italia, redatto dal guru degli sciachimisti italiani (fonte). Poi ogni nazione avrà ovviamente il suo organigramma diverso. A proposito, a San Marino cercano personale, perché in così pochi non ce la fanno a fare tutto.

6) Lo scienziato vuole pubblicare in Peer Review. La pseudoscienziato sul proprio profilo Facebook.  Pur con tutti i suoi difetti e limiti, la peer review è considerata dalla comunità scientifica una forma di garanzia che un certo risultato sia stato ottenuto seguendo la corretta metodologia scientifica. La pseudoscienza si disinteressa completamente di questo aspetto. Nella pseudoscienza sono tutti per uno, e non capita mai che ci si smentisca a vicenda. Avete mai sentito una diatriba fra cromoterapisti sull'uso del colore verde nel trattamento delle gastriti? Lo pseudoscienziato apre un sito web, un profilo Facebook, oppure scrive un libro o tiene conferenze in giro, e quello basta e avanza per avere l'autorevoleza sufficiente.

7) La pseudoscienza ignora l'importanza delle competenze specifiche. Si può essere farmacisti, presentatrici tv o disk jockey e sentenziare di immunologia, si può essere elettricisti in pensione e pretendere di saper prevedere i terremoti, si può essere laureati in scienza della comunicazione e millantare di poter curare la sclerosi laterale amiotrofica, nonostante gli esperti di tutto il mondo dicano sia al momento impossibile. La pseudoscienza, disinteressandosi totalmente del controllo, si disinteressa anche delle competenze di chi spara affermazioni.

8) Il rasoio di Occam: una linea guida nel metodo scientifico. Se per un certo fenomeno esiste già una spiegazione semplice,  è controproducente e in generale metodologicamente sbagliato inventarsene un'altra più complessa. Un principio generalmente disatteso dalla pseudoscienza, che non esita a inventarsi guarigioni dovute alla meccanica quantistica per spiegare ciò che guarisce normalmente anche senza fare niente. Allo stesso tempo, l'apparente l'incapacità di spiegare un certo fenomeno tramite ciò che si conosce già, non rende affatto valida l'ipotesi alternativa, soprattutto se questa è strampalata. Se sul momento non so spiegare una luce che vedo nel cielo, questo non rende affatto probabile che si tratti di un'astronave aliena.

9) Il progresso scientifico mira a una migliore comprensione del fenomeno che viene studiato. La pseudoscienza invece si disinteressa di comprendere i fatti, ma è sostanzialmente una serie di pratiche e di procedure sconnesse fra loro. Trecento anni di gravitazione universale hanno portato a capire in dettaglio il moto dei pianeti attorno al sole. Invece duecento anni di omeopatia ci ripropongono esattamente le stesse pratiche ideate dal suo inventore, e formulate in un'epoca in cui ancora non si conoscevano né virus, né batteri, né la chimica. E in 2000 anni l'astrologia non è cambiata di una virgola, salvo includere l'effetto dei nuovi pianeti, ma solo dopo che la scienza li aveva scoperti, e aveva quindi informato gli astrologi della loro esistenza.