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.

14 dicembre 2011

Insomma, c'è o non c'è?

Il bosone di Higgs, dico. La mia sintesi è che è ancora presto per dirlo. Quello che è emerso dalla tanto anticipata conferenza di ieri (riporto le parole ufficiali del CERN in proposito) è che i due esperimenti, ATLAS e CMS, vedono piccoli eccessi di eventi intorno a 124-126 GeV. (Il GeV è una misura di energia, ma potete usarlo per misurare una massa usando la relazione E=mc2. Un protone, per darvi un'idea, ha una massa di poco meno di 1 GeV). La cosa è compatibile con l'esistenza di un bosone di Higgs con quella massa, ma è ancora troppo presto per trarre una conclusione definitiva (i singoli esperimenti dichiarano un eccesso a 2.3 sigma e 1.9 sigma, rispettivamente).

Naturalmente, visto che il modello standard della fisica delle particelle può prevedere un bosone di Higgs con quelle caratteristiche, potreste guardare a questi risultati con ottimismo e interpretarli come una prima sbirciatina a quello che la natura finora vi ha tenuto nascosto (per un'interpretazione di questo tipo, leggete qui). Ma la cosa migliore da fare è aspettare i prossimi dati, e riparlarne nel 2012. LHC sta funzionando alla grande. Se il bosone c'è, a quel punto verrà fuori.

06 dicembre 2011

Higgs?

Da qualche giorno circolano voci su un imminente annuncio del CERN a proposito del bosone di Higgs. Ha cominciato il Guardian, hanno continuato i soliti noti (Woit e Dorigo, tra gli altri) e ieri ne accennava Peppe Liberti sul suo nuovo blog.

Quello che è certo è che il 13 dicembre ci sarà un seminario pubblico dei portavoce degli esperimenti Atlas e CMS, i due esperimenti che stanno cercando di inchiodare la particella (e che negli ultimi mesi hanno già ristretto parecchio il campo delle possibilità, come raccontava di recente Marco Delmastro). È ovvio prevedere che, quali che siano le novità, verranno rese note in quell'occasione.

Aspettiamo il giorno della verità, quindi. O meglio, il giorno del dubbio, dal momento che la certezza assoluta in fisica non esiste e, come diceva Feynman, "quando uno scienziato non conosce la risposta a un problema, ignora. Quando ha un'idea del risultato, è incerto. E quando è parecchio sicuro del risultato, dubita." A questo proposito, visto che la significatività del risultato (qualunque esso sia) sarà espressa in termini di un numero di "sigma", se volete farvi un'idea del grado di certezza (o di dubbio) dei fisici a proposito della faccenda potrebbe tornarvi utile sapere che cosa significa.

Immaginate di misurare una qualche quantità fisica. Lo strumento non avrà una precisione infinita e quindi, se ripetete la misura, il risultato non sarà sempre esattamente lo stesso. Potete però fare la media tra le misure e, se le misure sono veramente tante, potete essere abbastanza sicuri che questo valore medio sia vicino al "vero" valore della quantità che volete misurare. Quanto sicuri? Un modo intuitivo per capirlo è osservare quanto i valori misurati volta per volta fluttuano rispetto al valore medio.

Solitamente, noterete che le misure saranno per la maggior parte concentrate entro un certo intervallo attorno alla media, e che solo raramente se ne discosteranno di molto. Per esempio, la media delle vostre misure potrebbe essere esattamente 1 (non molto realistico, ma è solo un esempio), e le singole misure essere roba del tipo 1.3, 0.8, 0.7, 1.2, e così via. Una buona misura dell'intervallo entro cui cade la maggior parte dei dati è fornita da una quantità statistica chiamata "deviazione standard", che si indica con il simbolo σ: sigma, appunto.

Se volete sapere come calcolare σ, ecco la ricetta (se invece non vi interessano i dettagli, passate al paragrafo successivo): sottraete la media alle singole misure, ottenendo gli scarti (nell'esempio di prima, 0.3, -0.2, -0.3, 0.2, e così via); poi prendete il quadrato degli scarti, fatene la media e infine la radice quadrata.

Bene. Continuando con l'esempio, supponiamo che abbiate trovato che il σ delle vostre misure è 0.3. La cosa importante è che, se le fluttuazioni della vostra misura sono dovute solo al caso, la statistica vi dice che il valore "vero" della quantità che cercate ha il 68% di probabilità di essere compreso in un intervallo di più o meno un σ attorno alla media dei dati (ovvero, nel nostro caso, tra 0.7 e 1.3) [*]. Se volete essere ancora più sicuri potete allargare l'intervallo, arrivando fino a due σ dalla media (ovvero tra 0.4 e 1.6): in questo caso la probabilità che il valore "vero" cada lì dentro diventa del 95.5%. Se passate a tre σ (tra 0.1 e 1.9), la probabilità cresce ancora e arriva al 99.7%.

Insomma, non siete mai completamente certi, ma la vostra confidenza che la misura sia contenuta entro un certo intervallo aumenta se ampliate l'intervallo di sigma. Detto così sembra la scoperta dell'acqua calda, ma guardiamo la cosa da un altro punto di vista.

Supponiamo che vogliate decidere se una certa ipotesi è falsa. L'ipotesi potrebbe essere, per esempio, "esiste una certa particella X". Il vostro modello prevede che, se la particella non esiste — ovvero nella cosiddetta ipotesi nulla — i vostri dati dovrebbero avere una certa media e un certo σ. I dati che avete raccolto, invece, hanno una media diversa, cosa che potrebbe essere spiegata dalla presenza della particella che state cercando disperatamente, ma anche semplicemente da una fluttuazione casuale dei dati. Come fate a decidere tra i due casi? Be', potete essere ragionevolmente confidenti che, se la media dei dati raccolti si allontana da quella prevista nell'ipotesi nulla di un numero di σ abbastanza grande, la probabilità che la cosa sia dovuta a un colpo di sfortuna è molto bassa. Per esempio, se siete lontani 3 σ dall'ipotesi nulla avete solo lo 0.3% di probabilità che la cosa si sia verificata per accidente: in altre parole, ripetendo l'esperimento 1000 volte, otterreste quel risultato solo 3 volte, se fosse prodotto dal caso. Se siete lontani solo 1 σ, avete invece ben il 32% per cento di probabilità che la cosa sia casuale. (Naturalmente, tutto ciò assume che la vostra stima di sigma sia corretta e che nei vostri dati non si nascondano errori sistematici, ovvero errori non casuali, che alterano la media delle misure.)

Ecco spiegato perché i risultati vengono presentati dichiarando di quanti sigma si allontanano dall'ipotesi nulla. Maggiore è il numero di sigma, maggiore la confidenza di aver fatto una scoperta. In genere, i fisici non considerano nemmeno un risultato a meno di 3 sigma, e iniziano a parlare di scoperta solo da 5 sigma in poi (quando la probabilità che il risultato sia dovuto al caso è meno di una su un milione). La recente misura della velocità dei neutrini, per esempio, si allontana di ben 6 sigma da quanto previsto nell'ipotesi che essi viaggino a velocità uguali o minori a quella della luce. Il che significa che è difficilissimo che sia dovuta a qualche effetto casuale, ma lascia ovviamente aperta la possibilità di errori sistematici.

Ad ogni modo, quando tra pochi giorni arriveranno notizie da LHC, spero che avrete qualche elemento in più per farvi un'idea.

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[*] Più correttamente, se il valore "vero" fosse quello stimato, una misura successiva della stessa quantità avrebbe il 68% di probabilità di cadere nell'intervallo di più o meno un sigma attorno alla media.

02 dicembre 2011

Kubrick, il musicista e un film completamente diverso

La storia è piuttosto nota, almeno per i fanatici di Kubrick. Il compositore Alex North — che aveva già lavorato con Kubrick per Spartacus — scrisse una colonna sonora originale per 2001: Odissea nello spazio, che però fu scartata nella versione finale del film. Kubrick aveva usato brani di musica classica come guida durante la lavorazione, e quei brani diventarono la colonna sonora definitiva. I dettagli della faccenda non sono chiarissimi. C'è chi dice che Kubrick volesse usare brani non originali fin dall'inizio, e che fece comporre altra musica solo per accontentare la produzione, usando l'ignaro North come diversivo. C'è invece chi pensa che il ricorso ai brani classici fu una soluzione d'emergenza, adottata in fretta e furia dopo aver constatato l'inadeguatezza della musica di North. Chissà.

Comunque, se volete avere un'idea di come sono andate le cose nell'universo parallelo in cui la colonna sonora di North non è stata scartata, andate a guardare qui e qui. A parte il fatto che la musica della celeberrima sequenza di apertura sembra un calco mal riuscito dello Zarathustra di Richard Strauss, la differenza tra questa versione del film e quella che conosciamo sembra la stessa che passa tra un buon film di fantascienza anni '60-'70 e un capolavoro. Meno male che viviamo nell'universo giusto.