14 dicembre 2010

Cerchi nel cielo


Mi sembra che sia passato abbastanza tempo per dire qualcosa sull'articolo di Gurzadyan e Penrose cui avevo accennato qualche post fa (e che aveva fatto attivare il mio allarme "Maneggiare con cautela"). Riassumendo, i due dicono di aver analizzato le mappe della radiazione cosmica di fondo fatte da WMAP e, prima ancora, da BOOMERANG, e di aver trovato evidenze di strutture circolari concentriche che, a loro dire, sarebbero una prova in favore di un modello ciclico di universo (ovvero un modello eterno in cui il nostro big bang è solo l'inizio di un nuovo ciclo) sviluppato da Penrose (che ci ha scritto un libro).

Le perplessità sull'articolo (che, va sottolineato, non è ancora stato accettato da una rivista scientifica, ma sta circolando in forma di preprint) sono di due tipi. Innanzitutto, quella metodologica, ovvero: ci sono davvero questi cerchi nelle mappe? La seconda è invece teorica: ha senso il modello ciclico sviluppato da Penrose?

Partiamo dall'ultimo punto. Personalmente non so molto del modello di Penrose, visto che non è mai stato pubblicato su una rivista scientifica (che io sappia). Non ho ragione di credere che abbia problemi seri, dal momento che l'autore ha una solida reputazione scientifica, ma è difficile dare un giudizio. In ogni caso, non sorprendetevi di sentire parlare di modelli in cui il big bang non è l'inizio di tutto. Come ho ripetuto diverse volte (e questa non sarà l'ultima), modelli di questo tipo non sono una novità, e anche il modello attualmente preferito dalla maggior parte dei cosmologi non ha necessariamente un inizio nel tempo.

Per quanto riguarda il primo punto, invece, la questione è puramente tecnica. La radiazione cosmica di fondo presenta piccole fluttuazioni casuali: la sua intensità varia leggermente da un punto all'altro del cielo. A queste fluttuazioni intrinseche si sovrappone il disturbo del rivelatore che usiamo per misurarle, che è casuale pure lui. Quindi, ogni volta che osserviamo una struttura dobbiamo chiederci almeno due cose: la prima è se la struttura non sia solo un artefatto causato dal rumore strumentale; la seconda, nel caso la struttura sia reale, è se essa non sia però semplicemente una combinazione dovuta al caso. È un punto molto delicato, che va affrontato usando gli strumenti statistici giusti, cosa che, a quanto pare, Gurzadyan e Penrose non hanno fatto. Almeno tre gruppi indipendenti (uno, due e tre) hanno ripetuto l'analisi e effettivamente hanno trovato i cerchi: ma la loro presenza è assolutamente compatibile con quello che uno si aspetta di trovare in un insieme di fluttuazioni casuali. (Gurzadyan e Penrose hanno subito replicato alle critiche, ma in modo non convincente.)

Provando a semplificare: se cercate una struttura particolare (per esempio un cerchio) in un insieme abbastanza grande di macchie casuali, è possibile che la troviate, ma non è detto che la cosa sia significativa. È noto, per esempio, che nelle mappe di WMAP si trovano le iniziali di Stephen Hawking, ma spero che da questo fatto nessuno voglia trarre conclusioni sconcertanti sulla natura del nostro universo, vero? È il problema di fare analisi statistiche a posteriori, avendo già deciso cosa vogliamo farci dire dai dati. Una trappola in cui tutti una volta o l'altra rischiano di cadere.

Anche grandi scienziati come Penrose.

7 commenti:

  1. laperfidanera14/12/10 12:02

    Che ci dici della teoria di Nikodem Poplawski (io sono una ignorante eccezionale, non so se capisco tutto quello che leggo)? Mi pare di aver capito che secondo questo tizio dentro un buco nero può aver avuto origine ed esistere un universo, con il suo relativo spazio-tempo. Forse anche il nostro universo potrebbe aver avuto questa origine?

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  2. Un'analisi pregiudiziale dell'articolo Gurzadyan+Penrose rivela alcuni dei segni per cui un articolo è conclatamente sbagliato. Secondo la lista di Aaronson (qui):
    1- The authors don’t use TeX.
    7- The paper doesn’t build on (or in some cases even refer to) any previous work. [notate i nomi in bibliografia]

    E ottiene un'alta valutazione anche secondo il Crackpot index di Baez.

    Il claim è molto forte, a favore di una teoria speculativa che non esiste; tant'è che l'articolo cita il libro divulgativo di Penrose. Ed è scritto in un inglese abbastanza sciatto:

    Here we consider a particularly striking observational implication of CCC which, in a sense, actually allows us to see through the big bang into the previous aeon. We discuss our analysis of the WMAP data in relation to this, finding a clear positive signal, this being confirmed also in BOOMERanG98 data.

    Roger Penrose non scrive così.

    Gli autori ringraziano Ashtekar, dalla cui corte passano migliaia di persone.

    Insomma, la mia conclusione: Penrose (che ha quasi 80 anni e non credo sia interessate nell'analisi statistica) non ha scritto neanche una riga di questo articolo. Tal Gurzyadan gli si è presentato millantando collaborazioni illustri e proponendogli un lavoro che avrebbe sostenuto le ideee speculative del grande vecchio. E Sir Roger non ha capito l'imbroglio.

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  3. Questa storia mi ricorda vagamente il teorema di Ramsey: che c'entri qualcosa?

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  4. http://www.economist.com/node/17626874
    he imprint in question is in the cosmic microwave background (CMB). This is a bath of radiation that fills the whole universe. It was frozen in its present form some 300,000 years after the Big Bang, and thus carries information about what the early universe was like. The CMB is almost, but not quite, uniform, and the known irregularities in it are thought to mark the seeds from which galaxies—and therefore stars and planets—grew.

    Dr Penrose, though, predicts another form of irregularity—great circles in the sky where the microwave background is slightly more uniform than it should be. These, if they exist, would be fossil traces of black holes from the pre-Big Bang version of reality. And in a paper just published in arXiv.org, an online database, he claims they do indeed exist.

    The actual search for such cosmic circles has been carried out by Vahe Gurzadyan of the Yerevan Physics Institute in Armenia. Dr Gurzadyan analysed seven years’ worth of data from WMAP, an American satellite whose sole purpose is to measure the CMB, and also looked at data from another CMB observatory, the BOOMERanG balloon experiment in Antarctica. His verdict, arrived at after he scoured over 10,000 points on the microwave maps, is that Dr Penrose’s concentric circles are real.
    ----------
    rick

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  5. Buongiorno Caro Amedeo! Scrivo il commento in questa pagina perchè è il post più recente! Ieri sera ho terminato la lettura del tuo bellissimo libro " Seconda stella a destra". Complimenti per lo stile adottato nel raccontare la vita di questi geni indiscussi! L'interesse è sempre elevato e costante per tutta la durata del libro! Purtroppo accanto alle note positive devo esprimere anche una nota negativa. Nel paragrafo La vita delle stelle, pagina 166, dal rigo 12 al rigo 16 hai commesso un errore! Sono sicuro che hai scritto anche di notte altrimenti non si spiega l'errore! Sei sicuro che la reazione nucleare che illustri sia corretta? Da buon chimico i calcoli stechiometrici non tornano!
    Ti invito affettuosamente a ricontrollare per correggere le edizioni future! Nel mondo della chimica un nuclide con numero atomico pari a 4 corrisponde ad un atomo di berillio :-)
    Per rendere più chiara la spiegazione e la comprensipone ti consiglio di specificare anche quali isotopi dell'idrogeno reagiscono!
    Un caro saluto!

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  6. Caro Adidas ;-)

    in effetti ho scritto anche di notte, e probabilmente qualche errore lo avrò fatto: ma non nel caso specifico. Infatti non stiamo parlando di reazioni chimiche, ma di reazioni di fusione nucleare, nelle quali è coinvolta anche la trasformazione di protoni in neutroni. La frase che citi riassume, per esigenze di semplicità divulgativa, una lunga serie di reazioni (che, se vuoi, trovi trattata in maggior dettaglio anche qui: http://en.wikipedia.org/wiki/Proton-proton_chain). Ma il risultato finale è quello: quattro protoni (ovvero quattro nuclei di idrogeno) si fondono in un nucleo di elio-4 (due protoni e due neutroni).

    Sono comunque molto contento che il libro ti sia piaciuto! :-)
    Un saluto.

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  7. Caro Amedeo, capisco che la reazione globale o netta prevede la formazione di un atomo di elio-4 a partire da 4 protoni, ma le esigenze divulgative non devono inficiare la chiarezza della trattazione dell'argomento! Hai omesso l'esistenza dei decadimenti il che non mi sembra poco! :-) Ecco, alla luce del chiarimento dovuto al botta e risposta correggo il tiro sulla valutazione del libro.. 10 per tutti i temi trattati, 6 per questi 4 righi che ho citato! :-)Nel frangente sei stato troppo criptico! Sono cattivo? :-)

    Ti ringrazio per aver risposto al mio commento!

    Un saluto, Tommaso

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