La relatività a portata di mano

La testa invecchia più rapidamente dei piedi. Non è un motto popolare, e neanche la conclusione di una ricerca medica. È una conseguenza della relatività di Einstein, una manifestazione del fenomeno della dilatazione dei tempi in un campo gravitazionale. Ne avevamo parlato già parlato qui e qui. È un effetto ben dimostrato, di cui si tiene conto nella progettazione dei satelliti GPS.

Adesso, usando orologi ultra-precisi e tecniche sperimentali sofisticate, un gruppo di fisici è riuscito a misurare la dilatazione dei tempi con una precisione tale da notare il diverso scorrere del tempo a varie altezze in una stessa stanza, fino a una trentina di centimetri (!). Si tratta di differenze di tempo minuscole: a quelle separazioni, nel tempo di una vita di 80 anni si accumulerebbero una novantina di miliardesimi di secondo di scarto. Ma nonostante le ricadute nella vita quotidiana siano trascurabili, potrebbero essere interessanti per le applicazioni scientifiche, ad esempio per misurare micro-variazioni del campo gravitazionale terrestre.

E in ogni caso, saperlo, non vi fa sentire un po' strani?

Lost in space (in 3D)

Non so più dove ho messo i miei occhialini rossi e blu, ma se voi ne avete un paio a portata di mano sappiate che quelli dell'Hubble Space Telescope hanno fatto un filmatino grazie al quale potete illudervi di volare attraverso la Nebulosa della Carena.

Prova a prendermi

Copyright: Planck image: ESA/LFI & HFI Consortia; XMM-Newton image: ESA

L'universo è talmente strano che anche le cose più grandi rischiano di passare inosservate. Pensate ai super-ammassi di galassie: il nome sembra non avere bisogno di spiegazioni, eppure non rende completamente l'idea. Un super-ammasso è un insieme di centinaia di ammassi, che a loro volta sono insiemi di centinaia di galassie. Una concentrazione di massa pari a un milione di miliardi di volte quella del Sole. Il tutto, tenuto legato dalla forza di gravità, in un diametro di decine e decine di milioni di anni luce.

Una roba del genere dovrebbe dare nell'occhio. Solo che, di tutta quella massa, riusciamo a vederne direttamente una frazione irrisoria: quella che si è addensata in stelle. E se il super-ammasso è molto distante, anche quella luce può essere troppo debole. Per stanare questi oggetti giganteschi ma nascosti, gli astronomi hanno dovuto cercare altre vie. Ad esempio, hanno puntato sul fatto che nel volume occupato dagli ammassi, oltre alle stelle, c'è anche un gas molto caldo fatto di elettroni liberi, che emette  onde elettromagnetiche (soprattutto raggi X). Succede anche un'altra cosa: se i fotoni liberatisi dopo il big bang e diffusi ovunque nell'universo (ovvero quelli della radiazione cosmica di fondo a microonde) attraversano un ammasso, si scontrano con gli elettroni liberi, e cambiano energia. Cosa che lascia una traccia ben riconoscibile (sempre che siate un astronomo).

Con questa tecnica, confrontando le immagini che vedete sopra (una a raggi X presa del satellite XMM-Newton e una della radiazione cosmica di fondo), il team del satellite Planck ha appena beccato un super-ammasso mai osservato prima. Avere un po' di privacy nell'universo diventa sempre più difficile.

Genio universale

Douglas Trumbull (uno dei massimi esperti di effetti speciali cinematografici) sta preparando quello che ha l'aria di essere il documentario definitivo sulla realizzazione di 2001: Odissea nello spazio. Mi è venuto in mente che proprio Stanley Kubrick diceva che se Leonardo Da Vinci fosse nato nella nostra epoca avrebbe fatto il regista. Per averne la conferma, farsi un giro sul sito di Trumbull, dare un'occhiata alle diavolerie che ha inventato negli ultimi decenni per dare forma alle visioni artistiche sue e di altri, restare a bocca aperta. (Via io9.)

La foto dell'anno

Quella vincitrice del premio Astronomy Photographer ot the Year, organizzato dal Royal Observatory di Greenwich. Anche le altre selezionate dal Guardian non sono male.

Il difficile mestiere del cosmologo

Che c'entra l'origine dell'universo con dio e la religione? Me lo chiedo ogni volta (sempre una di troppo, per quanto mi riguarda) che succede una cosa come quella successa la settimana scorsa con le dichiarazioni di Stephen Hawking e col successivo, logoro, dibattito. La mia risposta, è sempre la stessa. Non c'entra molto. O meglio, c'entra un po' come c'entra con qualunque altra cosa. Studiare l'origine del cosmo non ha niente di speciale da questo punto di vista, e non vi aiuterà a risolvere, in un modo o nell'altro, i vostri eventuali problemi irrisolti con la divinità.

Se avete un po' di pazienza provo a spiegarvi perché. È un post un po' lungo, pieno di roba noiosetta e neanche così originale, ma lo faccio una volta per tutte per non doverci tornare mai più. Lo legga solo chi non ha ancora superato la fase delle dispute ottocentesche.

1. Che significa origine dell'universo? Significa che l'universo spunta fuori dal nulla? Che il tempo è nato insieme all'universo? Che c'era qualcosa prima, magari da sempre, e quello che chiamiamo "il nostro universo" è solo un sottoinsieme di ciò che esisteva già? Significa che ne nascono infiniti in continuazione? Significa che è iniziato e finito un numero infinito di volte, ciclicamente? Scientificamente siamo in grado di descrivere in modo assolutamente sensato tutte queste possibilità, e anche altre, ma quale sia quella giusta non lo sappiamo, e dubito che lo sapremo presto. Quello che invece sappiamo (e lo sappiamo davvero, non fatevi illusioni sul contrario) è che il nostro universo, quello che possiamo osservare e indagare scientificamente, tredici e passa miliardi di anni fa era in uno stato molto diverso da quello attuale, ma che riusciamo a descrivere ricorrendo alle leggi della fisica; così come riusciamo a descrivere, usando le stesse leggi, il processo che lo ha portato da quello stato a quello che vediamo oggi. Punto.

2. Se lascio un sasso e il sasso cade sul pavimento, nessuno ci trova niente di strano. Non c'è bisogno di invocare chissà quali meccanismi occulti. Abbiamo una spiegazione perfettamente naturale, la forza di gravità. Penso che siamo tutti d'accordo. Quello che ripete per la milionesima volta Hawking - non è un suo argomento originale, è roba vecchiotta, e la conoscono tutti i cosmologi - è che l'origine del nostro universo, per le leggi della fisica, è un evento naturale tanto quanto la caduta del sasso. Non c'è bisogno di tirare in ballo violazioni di princìpi o di leggi fisiche note, o interventi miracolosi. Perciò se la vostra unica motivazione per credere in un dio è che non riuscite a spiegarvi l'origine dell'universo (e a me sembrerebbe un motivo un po' semplicistico per credere in un dio), ne potete fare a meno. Sarebbe come credere in un dio perché un sasso cade per terra.

3. Che faccio se vedo un sasso che dal pavimento improvvisamente si alza in aria e finisce sul tavolo? Qualcosa di strano c'è, e anche su questo siamo tutti d'accordo. A questo punto: (a) sono un naturalista - ovvero sono convinto che tutto quello che accade, per quanto apparentemente strano, vada spiegato rimanendo nell'ambito di fenomeni e cause materiali - e allora vado in cerca di una spiegazione fisica, che deve esserci per forza, indipendentemente dal fatto che io sia così bravo da riuscire a trovarla, oppure (b) invoco un intervento sovrannaturale, un miracolo. In ultima analisi, essere del tipo (a) o del tipo (b) è una scelta. Se sono del tipo (a) non trovare una spiegazione fisica non mi convincerà a diventare del tipo (b). Mai. Se invece sono del tipo (b) allora sono soddisfatto fin dall'inizio, e la spiegazione materiale neanche la cerco. Se qualcuno del tipo (a) la trova, il mio essere aperto a spiegazioni miracolose non viene intaccato in generale. Invocherò comunque un miracolo come prima spiegazione possibile la prossima volta che non capirò qualcosa. (Al limite, il tipo (b) più estremo può fare il giro completo e dire che anche la forza di gravità è un miracolo.)

4. L'origine dell'universo è forse un evento simile a un sasso che dal pavimento balza sul tavolo? Per l'ennesima volta: no. È come un sasso che cade verso il pavimento. In ogni caso, se anche l'origine dell'universo assomigliasse a un sasso che dal pavimento balza sul tavolo, ovvero fosse un fenomeno apparentemente incomprensibile in base alle leggi della fisica, chi è del tipo (a) vorrebbe comunque trovare una spiegazione fisica. La vorrebbe trovare Hawking, che è ateo, ma la vorrebbe trovare qualsiasi fisico, qualunque sia il suo orientamento religioso. Se non fosse così, non sarebbe un fisico, visto che il fisico (almeno finché esercita la sua professione) appartiene per definizione alla categoria (a). Questa è una delle ragioni per cui non capisco cosa abbia a che fare l'origine dell'universo con il credere in un dio. Non ha che fare nemmeno con il decidere se appartenere al tipo (a) o al tipo (b), perché quella è una precondizione, un modo in cui ci si pone di fronte ai problemi.

5. Un'altra ragione per cui mi sfugge il nesso è che, in realtà, l'origine dell'universo non è nemmeno un momento diverso da qualunque altro momento. È uno degli eventi del mondo fisico, qualitativamente identico al momento in cui state leggendo queste parole. L'istante "iniziale" può avere uno status speciale solo per chi ha una visione un po' ingenua delle cose (non c'è niente di male), per cui la risposta alla domanda "come è nato l'universo?" comporti la necessità di una causa precedente nel tempo, a sua volta priva di causa, che identificherà con un creatore (e non ci dilunghiamo sulle eventuali contraddizioni insite in questa ipotesi). Ma il fatto che credere in un creatore abbia qualche relazione con l'istante iniziale dell'universo è, appunto, ingenuo. Il mio campo è la cosmologia, non la teologia, ma mi pare che i teologi più raffinati, quando parlano di creazione, non parlino di inizio dell'universo nel tempo, ma di atto che sostiene l'essere, o roba del genere. E perché lo fanno? Perché così, anche se l'universo fosse eterno, per loro non cambierebbe nulla. Per dare conto della sua esistenza avrebbero sempre bisogno di una causa esterna (trascendente, per quelli che parlano bene). Superfluo ricordare che per uno scienziato, invece, tutto quello che accade nell'universo deve essere ricondotto a fenomeni e cause materiali a loro volta interne all'universo (immanenti, per quelli che parlano bene). Di nuovo: tipo (b) o tipo (a), a voi la scelta.

6. Cosa fa decidere una persona se il suo modo di porsi nei confronti delle cose deve essere di tipo (a) o di tipo (b)? Non lo so, è una faccenda complicata, e non sta a me rispondere. Immagino si possano tirare in ballo tanti motivi diversi. Direi però che il modo in cui ha avuto origine l'universo non è uno di questi (né, oserei pensare, le dichiarazioni di Hawking o del filosofo o teologo di turno).

7. In ogni caso, non capisco chi si dice credente e sta in trincea contro le spiegazioni scientifiche. Mi sembra uno che crede in un dio nello stesso modo in cui crede alla sedia su cui sta seduto, ma poi ha sempre paura che qualcuno gliela sfili facendolo cadere per terra.

Ottima scienza televisiva

Ieri sera ho guardato su Raitre quella che, da quanto ho capito, era una sorta di puntata pilota per una nuova serie di divulgazione scientifica: Cosmo, un titolo che richiama un precedente illustre, la storica trasmissione di Carl Sagan. In questo caso, però, non si parla dell'universo, ma, se interpreto correttamente il sottotitolo ("Siamo tutti una rete") della totalità delle connessioni che legano gli abitanti del nostro pianeta. La conduce Luca De Biase, direttore di Nòva24, l'inserto tecnologico del Sole 24 Ore, insieme ad altri giovani esperti di scienza e comunicazione (tra cui Dario Bressanini, uno dei blogger de Le Scienze). L'ho guardata non solo perché a loro mi accomuna la frequentazione dello stesso pezzo di blogosfera, ma anche perché in questo momento penso che in Italia ci sia una carenza drammatica di buone trasmissioni di questo tipo, soprattutto nel servizio pubblico. E sono contento che il risultato non mi abbia deluso, né dal punto di vista dei contenuti, né dal punto di vista della realizzazione, che mi è parsa del tutto competitiva con prodotti simili che si fanno nel mondo anglosassone (senza alcun dubbio il modello per questo tipo di cose). Ho apprezzato soprattutto che si provasse a parlare non esclusivamente di tecnologie o di web (come avevo temuto dal sottotitolo della trasmissione), ma anche di scienza: e anzi mi piacerebbe che la bilancia pendesse ancora di più su questo aspetto. Se questo era solo un inizio, auguro alla squadra di Cosmo di poter continuare. Come assaggio, era ottimo.

Segnatevi questa data

Il 16 settembre arriva in libreria "Seconda stella a destra. Vite semiserie di astronomi illustri". Lo pubblica De Agostini. È il risultato di una cosa nata su questo blog, che è cresciuta, ha preso una forma diversa, ma ha mantenuto, spero, lo spirito iniziale. Comunque, sappiate che ne siete corresponsabili, per avere incoraggiato in qualche modo la sua nascita. Ovviamente, potete andare in libreria e ordinarlo fin d'ora, hai visto mai che qualche libraio fosse distratto (d'altronde anche loro, come gli astronomi, sono umani).

(Ah, c'è anche l'apposita pagina Facebook, pensate un po'.)