23 gennaio 2012

Festival delle Scienze 2012: un'appendice

Un loop nel tempo? 
Per quelli che non ce l'hanno fatta a essere all'Auditorium di Roma per il Festival delle Scienze terminato ieri, ma anche per chi c'è stato e vuole qualche ricordo delle quattro giornate, di seguito ci sono i link per riascoltare le puntate di Radio3Scienza con interviste a molti dei protagonisti (io sono stato ospite nella prima): prima, seconda, terza e quarta.

Qui sotto, invece, c'è la trascrizione più o meno fedele delle cose che ho detto per introdurre la lectio magistralis di Richard J. Gott sui viaggi nel tempo (che Gott ha condito con momenti "mostra e dimostra", tra cui un loop temporale riprodotto con una pista per macchinine - vedi foto).

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“Se un uomo passa un’ora con una bella ragazza, quell’ora gli sembrerà un minuto. Fatelo invece sedere su una stufa bollente, e un minuto gli sembrerà un’ora”.

Pare che Einstein usasse questa metafora per far comprendere l’idea di tempo in relatività: una metafora un po’ fiacca, se posso permettermi, perché in realtà il cambiamento che Einstein ha introdotto rispetto alla nostra nozione intuitiva di tempo è molto più radicale. Il tempo scorre davvero in maniera diversa per diversi osservatori, non semplicemente per il risultato di un’impressione soggettiva. Due eventi che sono simultanei per un osservatore, non lo sono per un secondo osservatore che si muove rispetto al primo. Questa, e altre conseguenze temporali della relatività einsteiniana, sono state provate sperimentalmente molte volte nell’ultimo secolo. Insomma, il tempo non scorre in modo uniforme e immutabile.

Solo 10 anni prima che Einstein formulasse la teoria della relatività, HG Wells aveva fantasticato sulla possibilità di muoversi nel tempo così come ci si muove nello spazio. Scommetto che ognuno di voi, prima o poi, ha pensato che gli piacerebbe poter usare una macchina del tempo, magari per riparare a qualche errore fatto in passato, o per conoscere il futuro in anticipo. Ecco: dopo Einstein, questa idea assurda, l’idea di poter viaggiare nel tempo, non è poi così assurda, almeno in linea di principio – in pratica è un altro paio di maniche.

In realtà, il merito di aver dimostrato la possibilità teorica dei viaggi nel tempo non è solo di Einstein, ma anche di altri fisici che sono venuti molto dopo di lui. E se vi interessano i viaggi nel tempo siete fortunati, perché uno di questi fisici è qui su questo palco. Richard Gott, professore di astrofisica a Princeton, qualche anno fa ha trovato una soluzione delle equazioni della relatività generale di Einstein che permette di viaggiare nel tempo, o meglio – come dicono i fisici – di creare linee temporali chiuse: degli anelli nel tempo, che possono essere usati per tornare indietro nel passato. I dettagli ve li spiegherà meglio il professor Gott tra qualche istante, ma intanto vi anticipo che ci sono di mezzo degli oggetti chiamati stringhe cosmiche. E qui iniziano le note dolenti: primo, perché i cosmologi non hanno finora trovato prove che questi oggetti esistano davvero; secondo, perché per manipolare oggetti di questo tipo e usarli per viaggiare nel tempo ci vorrebbero capacità tecnologiche inimmaginabili. Comunque, la possibilità teorica c’è, quindi non si sa mai.

Per inciso, il professor Gott ha anche ideato un argomento – chiamato “del giudizio universale” – per stimare la probabilità di sopravvivenza della specie umana. Oggi non ce ne parlerà – ed è un peccato, perché è un metodo ingegnoso ma anche controverso. Vi dico però che in base a questi calcoli l’umanità avrebbe ancora davanti a sé tra i 5100 e i 7.8 milioni di anni (al 95% di confidenza).

Tornando ai viaggi nel tempo, come dicevo, la macchina del tempo di Gott è solo una delle possibilità previste dalla teoria di Einstein. La prima, storicamente, è la soluzione trovata dal logico Kurt Gödel negli anni Quaranta del XX secolo, che per creare linee temporali chiuse richiedeva un intero universo in rotazione su se stesso. Negli anni Sessanta, ci sono state le soluzioni basate sui buchi neri rotanti, e negli anni Ottanta il fisico Kip Thorne ha ideato una macchina del tempo basata sui wormhole, tunnel che connettono due punti distanti dello spaziotempo. I lavori scientifici di Thorne furono stimolati dall’astronomo Carl Sagan, che in quel periodo stava scrivendo un romanzo di fantascienza, Contact, e aveva bisogno di un metodo scientificamente corretto per coprire grandi distanze cosmiche. Dopo aver risposto alla richiesta di Sagan, Thorne si rese conto che manipolando i wormhole non solo ci si poteva spostare rapidamente nell’universo, ma era anche possibile viaggiare nel tempo. Naturalmente, tutte queste soluzioni sono teoricamente corrette, ma irrealizzabili praticamente.

Un altro modo per viaggiare nel tempo è quello di inviare segnali a velocità maggiori di quella della luce. Come sappiamo, ciò non è possibile per la teoria della relatività, ma c’è chi ha ipotizzato l’esistenza di particelle ipotetiche, chiamate tachioni, in grado di muoversi più rapidamente della luce. Se fosse possibile realizzare una radio a tachioni, si potrebbe trasmettere indietro nel passato. Per quello che ne sappiamo, i tachioni non esistono: ma solo pochi mesi fa, l’esperimento Opera ha sembrato mostrare che altre particelle, i neutrini, potrebbero viaggiare più velocemente della luce, cosa che però al momento è ancora tutta da confermare.

Al di là della realizzazione pratica dei viaggi nel tempo, che al momento sembra impossibile, ci sono anche seri problemi concettuali legati ai possibili paradossi che potrebbero sorgere. Per esempio: se vado nel passato e uccido un mio antenato, io non dovrei mai nascere. Ma allora come ho fatto ad andare nel passato? Per questo, nonostante le equazioni di Einstein consentano teoricamente soluzioni che ammettono la possibilità dei viaggi nel tempo, molti fisici pensano che la natura abbia in serbo qualche principio che ne impedisca la realizzazione pratica. Altri pensano che se anche potessimo viaggiare nel passato, arrivati lì ci renderemmo conto che, qualunque azione provassimo a compiere, non saremmo in grado di alterare la storia. Oppure, c’è chi pensa che ogni cambiamento nel corso degli eventi porterebbe alla creazione di universi paralleli che evolverebbero ciascuno lungo una diversa linea temporale, evitando qualunque paradosso.

Insomma, non abbiamo molte certezze, se non quella che riflettere sui viaggi nel tempo è divertentissimo. E quindi, buon divertimento con la lectio magistralis del professor Richard Gott.

20 gennaio 2012

Confronti impietosi

La BBC, televisione pubblica inglese, non è certo avara di ottime trasmissioni scientifiche. Tra le altre, manda in onda in prima serata un programma sull'osservazione del cielo. Oltre a spiegare il lavoro degli astronomi professionisti e a dare suggerimenti agli appassionati, gli autori della trasmissione hanno coinvolto il pubblico a casa nella ricerca di pianeti extrasolari, guardando nei dati di Kepler attraverso il sito Planethunters (di cui avevamo parlato qui). In 48 ore, gli spettatori hanno individuato 34 candidati. Nell'ultima puntata, è stato annunciato che almeno uno dei candidati sembra essere particolarmente interessante.

A questo punto, senza polemica, mi pongo qualche domanda: cos'è, gli spettatori inglesi sono antropologicamente superiori a quelli italiani? Il pregiudizio secondo cui la scienza è difficile, o annoia, o non interessa, o interessa solo se c'è di mezzo qualche presunta spaventosa minaccia, o se la si avvolge in una nube di misteri da ciarlatani, tutto questo, insomma, non vale più appena si attraversa la Manica?

16 gennaio 2012

Festival delle Scienze 2012

Questa è la settimana in cui dovete assolutamente andare all'Auditorium Parco della Musica di Roma, perché dal 19 al 22 c'è il Festival delle Scienze 2012. Il tema è il tempo (un argomento che ci piace molto e su cui c'è ancora tanto da capire) e ci saranno un sacco di ospiti e di conferenze interessanti. Per quanto mi riguarda, mi trovate sicuramente lì il 19, alle 10, a presentare la proiezione di Primer agli studenti dei licei, e il 22, alle 12, a introdurre la Lectio Magistralis di Richard J. Gott sui viaggi nel tempo.

11 gennaio 2012

Gobba? Quale gobba?

Qualche sera fa, tornando a casa, ho notato che c'era una bellissima luna quasi piena. Mancava appena uno spicchietto, talmente piccolo che in realtà era anche difficile accorgersene. Ancora un po', forse solo un giorno, e la Luna sarebbe diventata completamente tonda. Oppure no? Forse lo era appena stata, e quello spicchietto scuro si avviava a diventare sempre più grande. Come si fa a saperlo?

Sì, lo so, c'è il vecchio detto "Gobba a ponente luna crescente, gobba a levante luna calante". Solo che con me questo detto non funziona: intanto perché bisogna sapere al volo dov'è ponente e dov'è levante, e non è sempre facile (a meno che uno non sia John Locke - il personaggio di Lost, non il filosofo); poi perché prima di capire da che parte è rivolta, la gobba, bisognerebbe capire cosa diavolo sia. Boh. 

Ci sarebbe poi un altro metodo popolare, che ha a che fare con le lettere dell'alfabeto: la D e la C, per l'esattezza, dove D starebbe per "descrescente" e C per "crescente". Solo che questo metodo è ancora più contorto. Prima bisogna capire se la Luna disegna una C o una D, il che è quantomeno discutibile quando la Luna è quasi completamente tonda, come l'altra sera. Dopo di che bisogna ricordarsi che se la Luna fa una D non sta decrescendo, ma crescendo. E se disegna una C non sta crescendo ma decrescendo. Uff.

Naturalmente, se foste veramente dei fenomeni potreste arrivarci ricordando come ruota la Luna su se stessa e intorno alla Terra, e provando a visualizzare la posizione dei due corpi celesti rispetto al Sole. Troppo difficile.

Ma non temete: per fortuna c'è un metodo semplice e razionale, il mio preferito. Guardate la figura delle fasi lunari.

Fasi lunari, da Wikimedia Commons
La separazione tra ombra e luce si sposta da destra verso sinistra (per ricordare la direzione, pensate al gesto che fate per sfogliare una pagina). Quindi, in qualsiasi momento, osservando la Luna, potete capire qual è la zona che sta crescendo guardando a destra. Per esempio, se a destra c'è l'ombra, la sera successiva la zona d'ombra sarà più grande, e così via. Se invece a destra c'è la parte illuminata, questa diventerà più grande le sere successive. Facile, no?

Per inciso, l'altra sera lo spicchietto scuro si trovava a sinistra: quindi la Luna era crescente, e infatti è diventata piena la sera successiva.

(Ah, la cosa vale solo nel nostro emisfero: se siete in quello australe dovete scambiare destra e sinistra. Di quanto sia buffo vedere la Luna capovolta quando si viaggia nei mari del Sud magari parleremo un'altra volta.)

04 gennaio 2012

Firmato: Stephen Hawking

Tra qualche giorno, Stephen Hawking compirà 70 anni. Ci sarà una conferenza a Cambridge in suo onore (visibile anche in streaming) e molte altre occasioni per celebrare uno dei cosmologi più conosciuti tra il grande pubblico.

Quello che forse non tutti sanno è che la firma di Hawking non è apparsa solo su articoli scientifici e libri divulgativi, ma è stata ritrovata impressa persino nel plasma caldo che pervadeva l'universo appena nato. Se guardate bene la mappa delle fluttuazioni di temperatura della radiazione cosmica di fondo osservata qualche anno fa dal satellite WMAP, infatti, potete vedere chiaramente le iniziali dello scienziato (cliccate sull'immagine per ingrandire):


Un falso? Un trucco? No, tutto vero: l'immagine è quella effettivamente ottenuta dal satellite della NASA ed è pubblicata in un articolo apparso su The Astrophysical Journal. Ora, però, prima che Voyager si precipiti a costruire una puntata intorno alla faccenda (sempre che non l'abbia già fatto), sarà meglio spiegare. E, anticipando la domanda del conduttore della trasmissione, diamo la risposta: sì, è solo una coincidenza. Ve lo faccio spiegare direttamente dal team di WMAP:
"Le iniziali «S» e «H» sono all'incirca della stessa dimensione e stile, e entrambe le lettere sono allineate ordinatamente lungo una linea di latitudine galattica fissata. Un calcolo mostrerebbe che la probabilità di questa particolare evenienza è trascurabilmente piccola. Eppure, questo evento a bassissima probabilità non può essere usato a supporto di una cosmologia non-standard. È chiaro che la selezione combinata della ricerca di queste particolari iniziali, e del loro allineamento e posizione, sono tutte scelte a posteriori. Un insieme di dati ricco, come quello di WMAP, può essere analizzato in molti modi. Eventi a bassa probabilità avvengono di sicuro. Assegnare a posteriori una verosimiglianza a un particolare evento, specialmente quando la sua identificazione è "ottimizzata" per il massimo effetto attraverso la scelta dell'analisi, non porta a una valutazione equa e non distorta."
In pratica, siamo di fronte di un classico caso di pareidolia, un fenomeno a cui gli esseri umani sono particolarmente soggetti. Il caso delle iniziali di Hawking è innocuo ma, come sottolineato nello stesso articolo, bisogna andarci coi piedi di piombo quando la ricerca di strutture particolari in immagini di questo tipo viene usata per selezionare modelli cosmologici o per evidenziare possibili anomalie nei dati.

In ogni caso: buon compleanno, SH.

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Bennett, C., Hill, R., Hinshaw, G., Larson, D., Smith, K., Dunkley, J., Gold, B., Halpern, M., Jarosik, N., Kogut, A., Komatsu, E., Limon, M., Meyer, S., Nolta, M., Odegard, N., Page, L., Spergel, D., Tucker, G., Weiland, J., Wollack, E., & Wright, E. (2011). Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Are There Cosmic Microwave Background Anomalies? The Astrophysical Journal Supplement Series, 192 (2) DOI: 10.1088/0067-0049/192/2/17

31 dicembre 2011

L'obbligatorio post di fine anno

È il momento dell'anno in cui, a quanto pare, bisogna tirare fuori le liste del meglio e del peggio successo durante l'ultimo giro intorno al Sole. In ambito scientifico, quelli di Science hanno compilato come al solito il loro elenco delle ricerche più significative del 2011 (medicina e astrofisica soprattutto: per chi ha voglia di una sintesi ne abbiamo parlato in tv l'altra mattina). Ovviamente è una lista altamente soggettiva e se ne trovano in giro molte altre: per esempio, Le Scienze ha deciso di far votare i propri lettori le tre più importanti tra una selezione di dieci notizie (potete farlo qui, fino a stanotte: per me, sono quelle riguardanti il bosone di Higgs, i pianeti extrasolari di tipo terrestre e i (presunti) neutrini superluminali).

Restando nel piccolo recinto di questo blog (che nel 2011 ha compiuto cinque anni di attività e ha superato i 500 post pubblicati) nell'ultimo anno ho scritto un po' meno post rispetto al 2010 (ma più del 2009 e del 2008: e comunque c'è anche il blog sul Post, e ho scritto altre cose, tra cui un libro). E però le visite totali sono raddoppiate: per cui, se mi chiedete un parere, dalle mie parti i blog godono di ottima salute.

In ogni caso, i cinque post più letti nel 2011 sono stati:
  1. Un po' di cose che so sulle centrali nucleari
  2. Più veloci della luce?
  3. Higgs?
  4. Einstein e i limiti di velocità
  5. E quindi?
a cui aggiungo una mia selezione personale in ordine sparso:
Vi ci metto anche un po' di cose scritte sul Post che dovreste leggere, se non lo avete già fatto:
E ci vediamo nel 2012.

24 dicembre 2011

E buone feste



Dan Burbank, comandante della Stazione Spaziale Internazionale:

"Ogni volta che guardiamo da queste finestre o dalla cupola, siamo assolutamente stupefatti, e la stessa cosa accade a bordo dello Space Shuttle. Due notti fa, posso dire di aver visto la cosa più stupefacente che abbia mai visto nello spazio -- e questo vuol dire molto, perché ogni giorno qui è pieno di cose stupefacenti. Stavamo volando sopra la Tasmania, avevamo appena visto le tempeste del Pacifico meridionale illuminare il cielo sopra le Filippine; e poi, appena prima che il Sole spuntasse -- il bordo della Terra era illuminato di blu e di viola -- c'era questo lungo arco verde che si estendeva di una decina di gradi sopra l'orizzonte (venti diametri lunari). Non avevo idea di cosa fosse, e poi ho capito che si trattava di una cometa, la cometa Lovejoy, passata a circa centoquarantamila chilometri dalla superficie del Sole. Gli astronomi pensavano che non sarebbe più apparsa dopo essere passata dietro il Sole, perché sarebbe bruciata. È la cosa più spettacolare che possiate immaginare. Vederla dallo spazio non è come vederla dalla Terra, perché qui non c'è l'atmosfera di mezzo. Abbiamo scattato un centinaio di bellissime foto, con l'idea di farci un video."

23 dicembre 2011

Scienza e web



In una delle ultime puntate di Cool Tour, il magazine di Rai5, mi hanno chiesto qualche opinione a proposito dei rapporti tra scienza e web.

20 dicembre 2011

Hawking e le scommesse

Ieri sono stato ospite di Radio3Scienza, in una puntata imperniata attorno a Stephen Hawking, che il prossimo 8 gennaio compirà settant'anni. (Per chi se la fosse persa, si può riascoltare qui.)

Tra le altre cose si è accennato anche al vizio di Hawking — e non solo di Hawking — per le scommesse scientifiche, di cui tempo fa avevo parlato anche qui. In quell'occasione avevo raccontato di come, nei corridoi del Caltech, siano appesi gli originali delle scommesse fatte da Kip Thorne coi suoi colleghi a proposito di varie questioni aperte in fisica. Mi sono ricordato di avere alcune foto che avevo scattato in quell'occasione (la scarsa qualità è quella del mio telefonino dell'epoca). Questa mostra l'originale di una delle due scommesse che coinvolgevano Thorne, Hawking e John Preskill:


Si vede l'impronta digitale con cui Hawking firma i documenti, e la concessione della vittoria (ma solo a causa di "un dettaglio tecnico") da parte dello stesso Hawking. (Questa scommessa riguardava la possibile esistenza di singolarità nude. La scommessa a cui mi riferivo in trasmissione, a proposito della perdita di informazione in un buco nero, era l'altra delle due: potete leggere la storia dettagliata raccontata da Preskill.)

Questa, invece, mostra l'originale della precedente scommessa tra Thorne e Hawking a proposito della natura di Cygnus-X1, che Hawking ha poi concesso essere dovuta alla presenza di un buco nero.

18 dicembre 2011

Apologia del divulgatore

Raccontare la scienza è difficile. Ogni frase è una sfida. Quanto devo dire? Come devo dirlo? Dove devo fermarmi, quali dettagli devo eliminare, quali nominare solo di sfuggita, su quali concentrarmi? Se non avete provato a farlo, probabilmente non potete capire la fatica, il tempo che si finisce per dedicare anche a una singola frase, la ricerca del termine adatto, dell'analogia giusta, del compromesso ragionevole.

Molti anni fa, quando facevo la tesi di laurea, un mio conoscente mi chiese su che cosa stessi lavorando. Sul fondo a microonde, risposi. Ah, interessante, ne parlavamo proprio ieri sera in famiglia, disse lui. E subito dopo aggiunse: stavamo decidendo se comprarne uno.

Parecchi miei colleghi avrebbero fatto di questo aneddoto, e del suo inconsapevole protagonista, l'oggetto di esilaranti conversazioni da salotto con altri fisici. Io invece in quel momento mi sentii tagliato fuori dalla possibilità di avere conversazioni comprensibili con le altre persone a proposito del mio lavoro. E non solo con persone esterne al mondo accademico. La mia tesi di laurea si intitolava "Effetti di una tarda reionizzazione del mezzo intergalattico sulle anisotropie angolari del fondo cosmico". Terminologia impeccabile. Ma un mio amico biologo mi disse che gli faceva lo stesso effetto del technobabble in una puntata di Star Trek.

Più o meno a quei tempi, una sera, decisi di spiegare ai miei genitori la radiazione cosmica di fondo (che è un modo preciso ma arido di dire che stiamo guardando il big bang, che ne stiamo sentendo il calore: accidenti, vi rendete conto?). Me lo ricordo ancora benissimo, eravamo tutti attorno al tavolo della cucina, presi anche carta e penna per fare qualche disegnino. Insomma, per me è cominciata così, con la voglia di spiegare agli altri, a tutti, che quello che facevo era importante, e bello, e in fondo non era così difficile, si poteva capire, potete capirlo anche voi, ascoltate, dovete solo seguirmi per un po'. Quella sera, intorno a quel tavolo, pensai per la prima volta che potevo scrivere un libro, e l'ho scritto, e poi ne ho scritti altri.

È faticoso, a volte anche frustrante, ma io non posso farci niente. Se qualcuno mi chiede di spiegargli qualcosa che so, io non riesco a resistere. ("Niente mi commuove maggiormente dell'essere capito", diceva Valéry. Sarà questo, non so.) Però, se sei uno scienziato che sente di dover raccontare agli altri quello che fa, soffrirai di una dolorosa schizofrenia tra la tua metà rigorosa e intransigente e quella disposta a scendere a patti con il processo di approssimazione che qualunque traduzione comporta.

Il fatto è che non c'è una ricetta per farlo bene. Solo la tua integrità, il talento naturale, se c'è, e una certa dose di sfacciata umiltà, quella che ti fa vincere la paura che qualcuno possa credere che tu non sappia più di quello che stai raccontando. È la maledetta paura che spinge ancora molti scienziati a parlare a un giornalista come se stessero presentando i propri risultati a un congresso, o a giudicare quello che viene scritto su un blog con lo stesso metro che userebbero per sottoporre a revisione un articolo scientifico. Salvo poi sentirsi offesi e traditi se le persone non riescono a valutare l'importanza delle loro ricerche.

La capisco bene questa paura, ne comprendo i motivi, ma i miei eroi sono altri. Sono quelli che l'hanno vinta, quelli che sono riusciti a ispirare tantissime persone che non avrebbero mai avuto la possibilità di partecipare direttamente all'impresa scientifica e di capire un pezzetto dell'universo. Gente come Richard Feynman, definito da Freeman Dyson "mezzo genio e mezzo buffone", come Carl Sagan, che si vide negare un posto nella National Academy of Sciences proprio a causa della sua attività di divulgatore, o come Alan Lightman, capace di scrivere testi specialistici per astrofisici ma anche una delle più belle opere di narrativa scientifica che io abbia mai letto.

Le gioie più grandi che mi abbia dato la mia professione sono due. La prima è quella di avere avuto la consapevolezza, per qualche istante, di essere uno tra i primi essere umani a vedere qualcosa che l'universo aveva fino a quel momento tenuto nascosto. La seconda è quella di aver visto un mio interlocutore, qualcuno magari conosciuto per caso e con cui non avrei mai più parlato in vita mia, illuminarsi per aver capito per la prima volta qualcosa che gli era sempre sembrato astruso. Non sono sicuro, lo dico onestamente, di quale tra le due sia la gioia più grande.

Rilassatevi, colleghi scienziati. Parlate con le persone, raccontate quello che fate. Vi faranno le domande più difficili che abbiate mai sentito, e non potrete rispondere rimandando al vostro articolo del '98 su Nature, o nascondendovi dietro una cortina di tecnicismi. Uscite dai vostri uffici, rinunciate a qualche pretesa di essere i depositari di un sapere occulto, da non sporcare, da non corrompere. Fate qualche piccola concessione alla comprensibilità, anche a rischio di sbagliare.

E sbaglierete, ah, se sbaglierete. Scontenterete qualcuno che si sentirà invaso nel suo recinto specialistico, nel suo orticello di conoscenze acquisite e coltivate sgomitando per anni contro colleghi agguerriti, combattendo una spietata battaglia per la sopravvivenza che lo avrà portato a mettere sacchetti di sabbia intorno a un fortino assediato, a credere che ci sia un modo solo di dire le cose, il suo, e che ogni virgola del suo prezioso lavoro sia placcata d'oro a 24 carati e non sacrificabile.

Ma sapete, proprio l'altro giorno ho letto questa frase di Montaigne: Nessuno è esente dal dire sciocchezze. Il male è dirle con pretensione.