Il Sole Domenica 6.9.15
Il tempo della fisica
La misura è alla base di tutto
di Vincenzo Barone
Per eliminare certe «asimmetrie» nella descrizione dei fenomeni elettromagnetici, il ventiseienne Albert Einstein capì che bisognava scavare in profondità e ripensare i fondamenti della fisica, in particolare l’idea di tempo. Questo colpo di genio portò alla nascita della teoria della relatività, che è in effetti un lungo discorso sul tempo – il più solido e affidabile che sia mai stato fatto (come dimostra la mole di evidenze sperimentali che lo sostiene).
Dal punto di vista del fisico, ripensare il tempo vuol dire interrogarsi sulla sua misura. «Tutti i nostri giudizi in cui interviene il tempo – scrive Einstein nel famoso articolo del 1905 – sono sempre giudizi su eventi simultanei. Se io per esempio dico: “Quel treno giunge qui alle ore 7”, ciò equivale a dire “Il posizionamento della lancetta del mio orologio sul 7 e l’arrivo del treno sono eventi simultanei”». È a partire da questo tipo di riflessioni, apparentemente banali, che la fisica costruisce i propri sorprendenti risultati. E la teoria della relatività non è certo avara di sorprese e di clamorose sfide al senso comune. La sua predizione fondamentale è che il tempo dipende dal sistema di riferimento (un orologio in movimento e uno fermo misurano tempi diversi) e la simultaneità non è assoluta: se due eventi sono simultanei per un osservatore, non lo sono per un altro osservatore in moto rispetto al primo. Le durate e le frequenze sono relative, e può accadere che anche la successione temporale degli eventi si inverta. È un totale stravolgimento del tempo comunemente inteso, che tocca la nostra stessa identità fisico-matematica: non siamo aggregati di punti che si muovono nello spazio mentre il tempo, uguale per tutti, scorre da qualche parte, dentro o fuori di noi; siamo piuttosto fasci di linee di universo che esistono in un continuo quadridimensionale, lo spazio-tempo.
Che cos’è allora il presente – ciò che di più reale e immediato possiamo immaginare? È semplicemente il mio «qui e ora» (un singolo evento), oppure l’insieme (di estensione temporale variabile) di tutti gli eventi che non sono connessi causalmente a me (cioè che non posso influenzare, né possono influenzarmi) e che, pur essendo per me passati o futuri, sono, per altri osservatori, presenti? Non spetta al fisico rispondere a queste domande e assegnare l’etichetta di «presente» a una certa regione dello spazio-tempo. Il suo compito è quello di indicare le regole del gioco spazio-temporale. Per esempio, l’esistenza di una velocità limite (la velocità della luce nel vuoto) comporta che il passato e il futuro accessibili siano più ristretti di quelli che si avrebbero in un mondo in cui fossero ammesse le azioni istantanee. Ma, fortunatamente, tutto si combina in modo tale che i rapporti temporali di causa ed effetto siano preservati in senso assoluto: una causa precede sempre l’effetto, per tutti gli osservatori.
Saranno i neuroscienziati a decifrare prima o poi (in parte hanno cominciato a farlo) il tempo psicologico, permettendoci di tradurlo nel tempo fisico (un problema che Henri Poincaré aveva già chiaramente posto nel 1898). Per il momento, continuiamo a riflettere sulle parole che Einstein scrisse in occasione della morte del suo amico Michele Besso, con cui aveva condiviso i primi pensieri sulla relatività: «Per chi crede nella fisica, la separazione tra passato, presente e futuro ha solo il significato di un’illusione, per quanto tenace».
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domenica 30 agosto 2015
Il Sole Domenica 30.8.15
Compressione del tempo
Luce e suono viaggiano a velocità diverse ma nel nostro cervello c’è un meccanismo nervoso che sincronizza spazio e tempo e che risulta particolarmente attivo nel linguaggio parlato
di Arnaldo Benini
Un uomo di 53 anni avvertì improvvisamente il torpore della parte sinistra del corpo, che durò alcune ore, e un gran mal di testa. Da allora i movimenti delle labbra di chi gli parlava non corrispondevano a quel che la persona diceva, come un film con audio e video non sincroni. La cosa era così sgradevole che smise di guardare in faccia gl’interlocutori (ne fissava la pancia) e cercò di comunicare il più possibile col telefono. La causa era un attacco ischemico nel lobo parietale dell’emisfero cerebrale destro. Due anni dopo il difetto della sincronizzazione audiovisiva del linguaggio era immutato. È un esempio di ciò che può succedere se non funziona il meccanismo nervoso della compressione del tempo, grazie al quale eventi mono- e multisensoriali (come suono e visione) sono percepiti sincroni e immediati, anche se in realtà non lo sono. La compressione del tempo, per quanto elusiva, è un evento nervoso chiave dell’esperienza sensoriale. La ricerca scientifica in questo campo è molto attiva con dati di grande interesse. Nel caso della stimolazione audiovisiva, sono sincronizzati un evento visivo e uno acustico, la cui elaborazione nervosa richiede tempi diversi. Gli stimoli dalla retina impiegano circa 30-50 millisecondi per arrivare all’area corticale visiva primaria del lobo occipitale, per il tempo necessario al trasferimento chimico della luce dai 106 milioni di fotorecettori di ogni occhio ai neuroni dei nervi ottici. Lo stimolo acustico impiega pochi millisecondi dall’orecchio alle aree acustiche temporali della corteccia cerebrale. Fino a circa 10 metri, il tempo della stimolazione ottica è sincronizzato con quello acustico, nonostante che questo duri 15-20 volte meno. Nelle corse di atletica la partenza è data con un colpo di rivoltella anziché con un lampo. I neuroni della corteccia uditiva, alla distanza in cui si trovano gli atleti, reagiscono al suono più in fretta delle aree visive alla luce. Le onde elettromagnetiche della luce viaggiano a tre miliardi metri, le onde acustiche a 330 metri al secondo. Alla distanza di 10-15 metri (orizzonte della simultaneità) la maggior velocità della luce nell’aria compensa la lentezza dell’elaborazione nervosa, e le due stimolazioni arrivano simultaneamente ai meccanismi della coscienza. Da 10-15 a 40-50 metri la percezione audiovisiva, nonostante la velocità della luce e la lentezza del suono, è simultanea grazie alla compressione del tempo dell’elaborazione acustica; oltre i 40-50 metri l’esperienza acustica e visiva non sono simultanee. Prima si vede il lampo, poi si sente il tuono. La sincronizzazione degli stimoli avviene non perché nel cervello ci sia un arco temporale ampio in cui collocarli, ma perché esso modifica il senso della durata secondo la distanza della sorgente acustica e visiva. Oltre al tempo, il meccanismo nervoso valuta anche lo spazio dell’esperienza audiovisiva. L’elaborazione temporale corticale precoce avviene nell’insula, nella parte posteriore del talamo, nella corteccia prefrontale, occipitale e parietale. Essa è particolarmente attiva per il linguaggio parlato, il cui ruolo di comunicazione e stimolazione é fondamentale per la percezione e per la conoscenza. La sincronizzazione, fin quando il cervello funziona bene, è stabile anche se diversa da persona a persona. La storia clinica riportata indica che una delle aree della simultaneità è nel lobo parietale destro, che è parte della rete dell’elaborazione temporo-spaziale.
La compressione del tempo avviene anche nelle percezioni monosensoriali: se siamo toccati simultaneamente in faccia e in un piede, siamo coscienti dei due toccamenti nell’istante in cui avvengono, anche se lo stimolo dal piede impiega 30-40 e dalla faccia 5-10 millisecondi per arrivare all’area parietale somato-sensoriale dell’emisfero controlaterale. Da qui ai meccanismi della coscienza l’informazione impiega poi 300-400 millisecondi, compressi in modo da non essere avvertiti. Con la crescita corporea, si allungano i tempi della comunicazione ascendente e discendente fra cervello, tronco ed estremità e la conduzione nervosa perde velocità. La simultaneità della percezione cosciente rimane invariata.
La flessibilità del tempo condiziona il senso della causalità. Esso richiede la regolarità dell’esperienza temporale per stabilire che A é causa di B, e che ad A segue B. Anziché lineare e costante, come ci appare nella deduzione causale, lo scorrere del tempo fra causa ed effetto è rimaneggiato in una scala inferiore al secondo. Il sistema percettivo attenua l’incertezza e l’ambiguità della causalità comprimendo il senso della durata fra causa ed effetto. 12 volontari premevano un tasto. 250, 450 o 650 millisecondi dopo si sentiva un suono. I volontari dovevano valutare la durata dell’intervallo fra premere il tasto e il suono. La durata soggettiva era inferiore a quella dell’orologi di cinque fino a 103 millisecondi. La durata è compressa anche se si conosce la causa senza esserne l’artefice. La consapevolezza della causa comprime il tempo, l’intenzionalità lo accorcia ulteriormente. La compressione può arrivare all’inversione dell’ordine temporale. Volontari premevano un tasto al quale, dopo un intervallo di 35 o 135 millisecondi, seguiva un lampo. L’intervallo soggettivo era inferiore a quello dell’orologio. Se l’intervallo era ridotto al minimo, il lampo era visto prima di premere il tasto. Nel momento dell’illusione del lampo che precede la pressione del tasto, la risonanza magnetica funzionale mostra l’attivazione intensa di un’area ai margini della corteccia cingolata e della corteccia frontomediale di entrambi gli emisferi. Un’attività così intensa per un’illusione fa supporre che il cervello reagisca all’inversione della codificazione basilare del tempo. La durata soggettiva dell’osservazione - oggettivamente uguale - di un cibo che disgusta è inferiore a quella di un cibo che piace. Ci s’illude di comprenderne più in fretta la natura e quindi l’eventuale pericolo. Il neurofisiologo Benjamin Libet stimolò elettricamente l’area corticale somatosensoriale di una mano di pazienti durante operazioni al cervello in anestesia locale. Dopo circa mezzo secondo il paziente avvertiva un formicolio nella mano: tanto durava l’elaborazione da parte della corteccia di uno stimolo che diventa cosciente. Se è toccata la mano, l’area somatosensoriale dell’emisfero controlaterale si attiva dopo circa 30 milli-secondi, e raggiunge la soglia della coscienza dopo circa mezzo secondo, anche se la consapevolezza dell’essere toccati sembra simultanea al toccamento. Se contemporaneamente al toccamento si stimola anche la corteccia, il toccamento è avvertito prima del prurito della stimolazione corticale, perché, a differenza della stimolazione della corteccia, il tempo della stimolazione dalla mano al cervello è compresso. La consapevolezza del mondo sensoriale, soggettivamente simultanea allo stimolo, avviene in realtà dopo circa mezzo secondo. Il presente, eliminato dalla fisica quantistica e della relatività, è retrocesso al passato codificato dai meccanismi cerebrali. Il presente esiste come contenuto illusorio della coscienza creato dalla compressione del tempo. Le neuroscienze confermano la realtà del tempo, misurato sia con macchine create dalla razionalità (che mostrano, ad esempio, che il tempo misurato sul pavimento scorre a velocità diversa se l’orologio è sul tavolo) sia nella flessibilità dell’esperienza. È verosimile che i vari aspetti del senso del tempo non siano regolati da un meccanismo centrale, ma da una rete di tutto il cervello e del cervelletto. La compressione del tempo è misurabile ed è un meccanismo essenziale dell’esperienza sensoriale. Si conoscono le aree cerebrali che la realizzano. Ed è, ciononostante, molto elusiva.
Brain and Language 98,66-73, 2006; Psychological Science 20,1221-1228, 2009; Neuron , 51, 651-659, 2006; Emotion 9, 457-463, 2009; Journal of Neurophysiology 27, 546-578, 1964; Annals of the New York Academy of Sciences 1326, 60-71, 2014;
Compressione del tempo
Luce e suono viaggiano a velocità diverse ma nel nostro cervello c’è un meccanismo nervoso che sincronizza spazio e tempo e che risulta particolarmente attivo nel linguaggio parlato
di Arnaldo Benini
Un uomo di 53 anni avvertì improvvisamente il torpore della parte sinistra del corpo, che durò alcune ore, e un gran mal di testa. Da allora i movimenti delle labbra di chi gli parlava non corrispondevano a quel che la persona diceva, come un film con audio e video non sincroni. La cosa era così sgradevole che smise di guardare in faccia gl’interlocutori (ne fissava la pancia) e cercò di comunicare il più possibile col telefono. La causa era un attacco ischemico nel lobo parietale dell’emisfero cerebrale destro. Due anni dopo il difetto della sincronizzazione audiovisiva del linguaggio era immutato. È un esempio di ciò che può succedere se non funziona il meccanismo nervoso della compressione del tempo, grazie al quale eventi mono- e multisensoriali (come suono e visione) sono percepiti sincroni e immediati, anche se in realtà non lo sono. La compressione del tempo, per quanto elusiva, è un evento nervoso chiave dell’esperienza sensoriale. La ricerca scientifica in questo campo è molto attiva con dati di grande interesse. Nel caso della stimolazione audiovisiva, sono sincronizzati un evento visivo e uno acustico, la cui elaborazione nervosa richiede tempi diversi. Gli stimoli dalla retina impiegano circa 30-50 millisecondi per arrivare all’area corticale visiva primaria del lobo occipitale, per il tempo necessario al trasferimento chimico della luce dai 106 milioni di fotorecettori di ogni occhio ai neuroni dei nervi ottici. Lo stimolo acustico impiega pochi millisecondi dall’orecchio alle aree acustiche temporali della corteccia cerebrale. Fino a circa 10 metri, il tempo della stimolazione ottica è sincronizzato con quello acustico, nonostante che questo duri 15-20 volte meno. Nelle corse di atletica la partenza è data con un colpo di rivoltella anziché con un lampo. I neuroni della corteccia uditiva, alla distanza in cui si trovano gli atleti, reagiscono al suono più in fretta delle aree visive alla luce. Le onde elettromagnetiche della luce viaggiano a tre miliardi metri, le onde acustiche a 330 metri al secondo. Alla distanza di 10-15 metri (orizzonte della simultaneità) la maggior velocità della luce nell’aria compensa la lentezza dell’elaborazione nervosa, e le due stimolazioni arrivano simultaneamente ai meccanismi della coscienza. Da 10-15 a 40-50 metri la percezione audiovisiva, nonostante la velocità della luce e la lentezza del suono, è simultanea grazie alla compressione del tempo dell’elaborazione acustica; oltre i 40-50 metri l’esperienza acustica e visiva non sono simultanee. Prima si vede il lampo, poi si sente il tuono. La sincronizzazione degli stimoli avviene non perché nel cervello ci sia un arco temporale ampio in cui collocarli, ma perché esso modifica il senso della durata secondo la distanza della sorgente acustica e visiva. Oltre al tempo, il meccanismo nervoso valuta anche lo spazio dell’esperienza audiovisiva. L’elaborazione temporale corticale precoce avviene nell’insula, nella parte posteriore del talamo, nella corteccia prefrontale, occipitale e parietale. Essa è particolarmente attiva per il linguaggio parlato, il cui ruolo di comunicazione e stimolazione é fondamentale per la percezione e per la conoscenza. La sincronizzazione, fin quando il cervello funziona bene, è stabile anche se diversa da persona a persona. La storia clinica riportata indica che una delle aree della simultaneità è nel lobo parietale destro, che è parte della rete dell’elaborazione temporo-spaziale.
La compressione del tempo avviene anche nelle percezioni monosensoriali: se siamo toccati simultaneamente in faccia e in un piede, siamo coscienti dei due toccamenti nell’istante in cui avvengono, anche se lo stimolo dal piede impiega 30-40 e dalla faccia 5-10 millisecondi per arrivare all’area parietale somato-sensoriale dell’emisfero controlaterale. Da qui ai meccanismi della coscienza l’informazione impiega poi 300-400 millisecondi, compressi in modo da non essere avvertiti. Con la crescita corporea, si allungano i tempi della comunicazione ascendente e discendente fra cervello, tronco ed estremità e la conduzione nervosa perde velocità. La simultaneità della percezione cosciente rimane invariata.
La flessibilità del tempo condiziona il senso della causalità. Esso richiede la regolarità dell’esperienza temporale per stabilire che A é causa di B, e che ad A segue B. Anziché lineare e costante, come ci appare nella deduzione causale, lo scorrere del tempo fra causa ed effetto è rimaneggiato in una scala inferiore al secondo. Il sistema percettivo attenua l’incertezza e l’ambiguità della causalità comprimendo il senso della durata fra causa ed effetto. 12 volontari premevano un tasto. 250, 450 o 650 millisecondi dopo si sentiva un suono. I volontari dovevano valutare la durata dell’intervallo fra premere il tasto e il suono. La durata soggettiva era inferiore a quella dell’orologi di cinque fino a 103 millisecondi. La durata è compressa anche se si conosce la causa senza esserne l’artefice. La consapevolezza della causa comprime il tempo, l’intenzionalità lo accorcia ulteriormente. La compressione può arrivare all’inversione dell’ordine temporale. Volontari premevano un tasto al quale, dopo un intervallo di 35 o 135 millisecondi, seguiva un lampo. L’intervallo soggettivo era inferiore a quello dell’orologio. Se l’intervallo era ridotto al minimo, il lampo era visto prima di premere il tasto. Nel momento dell’illusione del lampo che precede la pressione del tasto, la risonanza magnetica funzionale mostra l’attivazione intensa di un’area ai margini della corteccia cingolata e della corteccia frontomediale di entrambi gli emisferi. Un’attività così intensa per un’illusione fa supporre che il cervello reagisca all’inversione della codificazione basilare del tempo. La durata soggettiva dell’osservazione - oggettivamente uguale - di un cibo che disgusta è inferiore a quella di un cibo che piace. Ci s’illude di comprenderne più in fretta la natura e quindi l’eventuale pericolo. Il neurofisiologo Benjamin Libet stimolò elettricamente l’area corticale somatosensoriale di una mano di pazienti durante operazioni al cervello in anestesia locale. Dopo circa mezzo secondo il paziente avvertiva un formicolio nella mano: tanto durava l’elaborazione da parte della corteccia di uno stimolo che diventa cosciente. Se è toccata la mano, l’area somatosensoriale dell’emisfero controlaterale si attiva dopo circa 30 milli-secondi, e raggiunge la soglia della coscienza dopo circa mezzo secondo, anche se la consapevolezza dell’essere toccati sembra simultanea al toccamento. Se contemporaneamente al toccamento si stimola anche la corteccia, il toccamento è avvertito prima del prurito della stimolazione corticale, perché, a differenza della stimolazione della corteccia, il tempo della stimolazione dalla mano al cervello è compresso. La consapevolezza del mondo sensoriale, soggettivamente simultanea allo stimolo, avviene in realtà dopo circa mezzo secondo. Il presente, eliminato dalla fisica quantistica e della relatività, è retrocesso al passato codificato dai meccanismi cerebrali. Il presente esiste come contenuto illusorio della coscienza creato dalla compressione del tempo. Le neuroscienze confermano la realtà del tempo, misurato sia con macchine create dalla razionalità (che mostrano, ad esempio, che il tempo misurato sul pavimento scorre a velocità diversa se l’orologio è sul tavolo) sia nella flessibilità dell’esperienza. È verosimile che i vari aspetti del senso del tempo non siano regolati da un meccanismo centrale, ma da una rete di tutto il cervello e del cervelletto. La compressione del tempo è misurabile ed è un meccanismo essenziale dell’esperienza sensoriale. Si conoscono le aree cerebrali che la realizzano. Ed è, ciononostante, molto elusiva.
Brain and Language 98,66-73, 2006; Psychological Science 20,1221-1228, 2009; Neuron , 51, 651-659, 2006; Emotion 9, 457-463, 2009; Journal of Neurophysiology 27, 546-578, 1964; Annals of the New York Academy of Sciences 1326, 60-71, 2014;
Repubblica 30.8.15
Ma fu Newton a dire “Non importa l’ipotesi basta che funzioni”
Per lungo tempo idee oggi non controverse come l’energia e il calore furono oggetto di discussioni
di Amedeo Balbi
Per molti è colpa della meccanica quantistica. Se bisogna trovare un momento storico in cui la realtà descritta dalla fisica si è separata definitivamente da quella suggerita dal senso comune, i primi decenni del Ventesimo secolo sembrano la scelta più ovvia. In quegli anni, gli scienziati che investigavano il comportamento del mondo subatomico si ritrovarono, loro malgrado, a confrontarsi con concetti paradossali. I costituenti fondamentali della natura, si scoprì, potevano comportarsi simultaneamente come onde e come particelle, essere contemporaneamente in più punti dello spazio fino a quando non li si localizzava con una misura, e perfino sottrarsi alla possibilità di conoscere con precisione arbitraria tanto la loro velocità che la loro posizione.
La stessa esistenza di una realtà oggettiva, indipendente dall’interazione con un osservatore cosciente, sembrò essere messa in discussione. Alcuni esponenti di punta della neonata fisica quantistica — soprattutto quelli di scuola tedesca, come Werner Heisenberg e Erwin Schrodinger — sembrarono incoraggiare questo tipo di interpretazioni. La cosa, notoriamente, non andò mai giù ad Albert Einstein: «Mi piace pensare che la Luna sia sempre lì, anche se io non la guardo».
Eppure, anche un realista convinto come Einstein aveva fatto la sua parte nell’allontanare la realtà della fisica da quella dell’esperienza immediata. È trascorso giusto un secolo dalla formulazione generale della teoria della relatività, una visione del mondo in cui lo spazio e il tempo possono contrarsi, dilatarsi e scambiarsi di posto, in cui la simultaneità tra gli eventi dipende da chi li osserva, e in cui materia e energia sono aspetti perfettamente intercambiabili della realtà. Da quei primi, fecondi e rivoluzionari decenni del Ventesimo secolo, la fisica non ha più smesso di far entrare nel proprio bagaglio concettuale immagini sempre più sconcertanti. Buchi neri da cui non si torna più indietro e in cui il tempo si arresta, campi universali da cui scaturiscono tanto la materia quanto le sue interazioni, dimensioni nascoste oltre le tre che conosciamo, forme di materia e di energia invisibili ma onnipresenti, perfino una moltitudine di universi paralleli in cui la realtà segue percorsi alternativi rispetto alla nostra.
È molto difficile ormai, anche per una persona colta, tenere il passo con questo vertiginoso proliferare di idee che, un tempo, si sarebbero senza esitazioni rubricate nel dominio del sogno o della poesia, se non della follia. Altrettanto difficile, per i non esperti (e talvolta anche per loro) orientarsi nella giungla delle pseudo-scienze che, ammantate di gergo preso in prestito dalla fisica e opportunamente travisato, ripropongono idee misticheggianti — tra guaritori quantici, energie misteriose che legano tutti gli esseri viventi, santoni che viaggiano in altre dimensioni e influenzano l’esito degli eventi con la forza del pensiero.
E però, a ben vedere, la fisica è sempre stata fonte di disorientamento, anche quando si limitava a far cozzare corpuscoli e palle da biliardo, le dimensioni erano solo tre e lo spazio e il tempo erano punti di riferimento assoluti. Quando i fisici ottocenteschi iniziarono a esplorare il mondo dei fenomeni elettromagnetici e Michael Faraday introdusse per la prima volta l’idea che fossero prodotti dall’azione di un “campo” presente in tutto lo spazio, l’idea apparve stramba, pericolosamente imbevuta di magia (e diede impulso alle fantasie dei seguaci dello spiritismo, molto in voga nella società dell’epoca). Per lungo tempo, concetti oggi non controversi, come l’energia e il calore, furono oggetto di accese discussioni attorno alla loro reale natura. E cosa può essere sembrato più misterioso dell’idea di una azione a distanza tra masse separate dallo spazio vuoto, che Isaac Newton introdusse con la sua legge di gravitazione universale?
Proprio Newton ci dà una chiave ancora perfettamente valida per confrontarci con il mondo non intuitivo della fisica. Di fronte all’apparente assurdità dell’azione a distanza, Newton sospese il giudizio: «Hypotheses non fingo », scrisse, ovvero non mi avventuro in speculazioni. «È sufficiente che la gravità esista e agisca secondo le leggi che ho spiegato e che sia in grado di rendere conto di tutti i moti dei corpi celesti». Ancora oggi, è questa la bussola: per quanto sorprendente, ciò che si può quantificare e misurare, e supera il severo vaglio della prova sperimentale, può entrare a far parte del nostro schema di descrizione della realtà.
Ma fu Newton a dire “Non importa l’ipotesi basta che funzioni”
Per lungo tempo idee oggi non controverse come l’energia e il calore furono oggetto di discussioni
di Amedeo Balbi
Per molti è colpa della meccanica quantistica. Se bisogna trovare un momento storico in cui la realtà descritta dalla fisica si è separata definitivamente da quella suggerita dal senso comune, i primi decenni del Ventesimo secolo sembrano la scelta più ovvia. In quegli anni, gli scienziati che investigavano il comportamento del mondo subatomico si ritrovarono, loro malgrado, a confrontarsi con concetti paradossali. I costituenti fondamentali della natura, si scoprì, potevano comportarsi simultaneamente come onde e come particelle, essere contemporaneamente in più punti dello spazio fino a quando non li si localizzava con una misura, e perfino sottrarsi alla possibilità di conoscere con precisione arbitraria tanto la loro velocità che la loro posizione.
La stessa esistenza di una realtà oggettiva, indipendente dall’interazione con un osservatore cosciente, sembrò essere messa in discussione. Alcuni esponenti di punta della neonata fisica quantistica — soprattutto quelli di scuola tedesca, come Werner Heisenberg e Erwin Schrodinger — sembrarono incoraggiare questo tipo di interpretazioni. La cosa, notoriamente, non andò mai giù ad Albert Einstein: «Mi piace pensare che la Luna sia sempre lì, anche se io non la guardo».
Eppure, anche un realista convinto come Einstein aveva fatto la sua parte nell’allontanare la realtà della fisica da quella dell’esperienza immediata. È trascorso giusto un secolo dalla formulazione generale della teoria della relatività, una visione del mondo in cui lo spazio e il tempo possono contrarsi, dilatarsi e scambiarsi di posto, in cui la simultaneità tra gli eventi dipende da chi li osserva, e in cui materia e energia sono aspetti perfettamente intercambiabili della realtà. Da quei primi, fecondi e rivoluzionari decenni del Ventesimo secolo, la fisica non ha più smesso di far entrare nel proprio bagaglio concettuale immagini sempre più sconcertanti. Buchi neri da cui non si torna più indietro e in cui il tempo si arresta, campi universali da cui scaturiscono tanto la materia quanto le sue interazioni, dimensioni nascoste oltre le tre che conosciamo, forme di materia e di energia invisibili ma onnipresenti, perfino una moltitudine di universi paralleli in cui la realtà segue percorsi alternativi rispetto alla nostra.
È molto difficile ormai, anche per una persona colta, tenere il passo con questo vertiginoso proliferare di idee che, un tempo, si sarebbero senza esitazioni rubricate nel dominio del sogno o della poesia, se non della follia. Altrettanto difficile, per i non esperti (e talvolta anche per loro) orientarsi nella giungla delle pseudo-scienze che, ammantate di gergo preso in prestito dalla fisica e opportunamente travisato, ripropongono idee misticheggianti — tra guaritori quantici, energie misteriose che legano tutti gli esseri viventi, santoni che viaggiano in altre dimensioni e influenzano l’esito degli eventi con la forza del pensiero.
E però, a ben vedere, la fisica è sempre stata fonte di disorientamento, anche quando si limitava a far cozzare corpuscoli e palle da biliardo, le dimensioni erano solo tre e lo spazio e il tempo erano punti di riferimento assoluti. Quando i fisici ottocenteschi iniziarono a esplorare il mondo dei fenomeni elettromagnetici e Michael Faraday introdusse per la prima volta l’idea che fossero prodotti dall’azione di un “campo” presente in tutto lo spazio, l’idea apparve stramba, pericolosamente imbevuta di magia (e diede impulso alle fantasie dei seguaci dello spiritismo, molto in voga nella società dell’epoca). Per lungo tempo, concetti oggi non controversi, come l’energia e il calore, furono oggetto di accese discussioni attorno alla loro reale natura. E cosa può essere sembrato più misterioso dell’idea di una azione a distanza tra masse separate dallo spazio vuoto, che Isaac Newton introdusse con la sua legge di gravitazione universale?
Proprio Newton ci dà una chiave ancora perfettamente valida per confrontarci con il mondo non intuitivo della fisica. Di fronte all’apparente assurdità dell’azione a distanza, Newton sospese il giudizio: «Hypotheses non fingo », scrisse, ovvero non mi avventuro in speculazioni. «È sufficiente che la gravità esista e agisca secondo le leggi che ho spiegato e che sia in grado di rendere conto di tutti i moti dei corpi celesti». Ancora oggi, è questa la bussola: per quanto sorprendente, ciò che si può quantificare e misurare, e supera il severo vaglio della prova sperimentale, può entrare a far parte del nostro schema di descrizione della realtà.
Repubblica 30.8.15
La mistica della fisica
di Paolo Zellini
Calcolatori quantistici, tremore di particelle invisibili, collisioni tra forze impercettibili: ecco perché il linguaggio della scienza ha raggiunto l’astrazione delle metafore spirituali
Credere in certi concetti relativi ai campi numerici, affermava Hermann Weyl già nel 1946, “mette alla prova la forza della nostra fede non meno delle dottrine dei primi Padri della Chiesa o dei filosofi scolastici del Medioevo”
Molte grandi scoperte della fisica e della matematica, concezioni ardite che hanno segnato nei secoli il nostro modo di orientarci nel mondo, sono state propiziate da illuminazioni intellettuali o da ispirazioni paragonabili a un raptus metafisico. Certo così è stato per le teorie fisico-matematiche dello spazio e del tempo, le prime forme dell’intuizione da cui dipende la nostra conoscenza. Fin dalle grandi intuizioni di Parmenide e di Melisso, nel VI e V secolo a.C., l’indagine scientifica si è intrecciata alla metafisica, e i celebri paradossi di Zenone, lungi dall’essere semplici sofismi, hanno posto in forma enigmatica la questione della veridicità: ciò che vediamo, sentiamo e tocchiamo rispecchia davvero la realtà delle cose? Sono soltanto gli dèi a essere completamente veridici, ed è questa una specie di debolezza, che li rende cauti e misurati nel contatto con gli uomini: pur veridici, prediligono il falso, camuffandosi per mezzo di enigmi e di oscure allusioni. La scienza ha poi tentato di risolvere gli enigmi, ma è davvero riuscita, nel suo slancio prometeico, a sbarazzarsi degli dèi, che per primi li avevano posti? O invece la fisica e la matematica, proprio nelle loro ricerche più avanzate, conservano ancora le tracce di quell’affinità iniziale tra ragione e metafisica? Nel suo grande trattato del 1687 sui princìpi matematici della filosofia naturale Newton spiegava come i fenomeni osservabili nel cielo e sul mare sono comprensibili grazie alla forza di gravità. Egli non azzardava ipotesi sulle cause di questa forza, eppure nelle ultime righe del trattato non esitava a descrivere il mondo con parole degne di un grande mistico visionario. La realtà materiale gli appariva pervasa da uno “Spirito” sottile e vibratile, nascosto nei corpi, che provoca attrazioni e interazioni di natura elettrica.
Newton s’immaginava, per simulare una densità atomica infinita, uno spazio astratto continuo, nel quale poter introdurre i concetti dell’analisi che servono a definire nozioni della dinamica, come la velocità e l’accelerazione. Ma lo spazio è continuo o discreto, è formato da punti atomici o è infinitamente divisibile? Intuitivamente, c’è continuità se ci sono unione e coesione, contiguità e contatto, come per le grandezze geometriche. I numeri naturali e le frazioni sono invece quantità staccate e formano un insieme discreto.
Alla fine dell’800 fu proposto un modello numerico del continuo, adeguato agli scopi dell’analisi, aggiungendo ai numeri interi e ai numeri razionali (le frazioni) i numeri irrazionali. Ma in che senso si poteva sostenere che esistono i numeri irrazionali? È la questione che ha sempre avvicinato la scienza alla notte oscura di una virtuale teologia negativa, orientata a cogliere un’allusione all’essere divino nell’assenza di positività, nelle soluzioni paradossali e nelle inevitabili lacune del corpo numerico razionale. L’urgenza di una risposta, o di una riformulazione della domanda, è ora dovuta all’enorme diffusione dell’informazione digitale, che ha un carattere eminentemente discreto. Basti pensare alla trasmissione di segnali di qualsiasi tipo, o ai motori di ricerca su rete, il cui funzionamento richiede miliardi di operazioni digitali e algoritmi adeguati a un calcolo su grande scala. La matematica è una scienza “divina”, dichiarava John von Neumann nel 1954. E si può immaginare che egli alludesse alle dimensioni inaudite che, grazie alle sue ricerche, stava assumendo il calcolo scientifico. Un calcolo sempre più simile, da allora, a un’impresa titanica; «un’insolenza contro gli dèi», avrebbe commentato Norbert Wiener. Nelle equazioni della fisica matematica troviamo variabili continue, ma le loro soluzioni numeriche si esprimono in collezioni discrete di sequenze di zeri e di uni. Per calcolarle occorrono, nel discreto, complesse strutture matematiche di cui non si trova sempre l’equivalente nel continuo. Queste strutture sono strumenti operativi necessari per risolvere le equazioni, per venire a capo di uno smisurato sistema di calcoli e guadagnare un’effettiva comprensione della realtà fisica. Né in fisica né in matematica ci sono evidenze, sosteneva John A. Wheeler, grande studioso di teorie gravitazionali, che lascino supporre che esista un continuo. Autorevoli precedenti comprovavano la sua convinzione: credere al mondo trascendente dei campi numerici continui, affermava Hermann Weyl nel 1946, «mette alla prova la forza della nostra fede non meno delle dottrine dei primi Padri della Chiesa o dei filosofi scolastici del Medioevo».
Einstein, da parte sua, aveva ricondotto il tempo e lo spazio continui a entità fantomatiche, spiegando che «sono modi con cui pensiamo e non condizioni in cui viviamo». Wheeler era più radicale: non c’è nessuno spazio e nessun tempo. Egli studiava, negli anni ’80, i possibili nessi tra la meccanica quantistica e la scienza dell’informazione, un implicito annuncio dell’avvento di calcolatori quantistici, di operatività ancora incerta, in grado di risolvere problemi altrimenti intrattabili.
Oggi, fedele a un disegno riduzionista, la fisica tende a ricondurre la natura a una trama di complesse interazioni tra diverse particelle, elettroni e fotoni, quark e bosoni, gluoni e neutrini. Il mondo microscopico, alla scala di distanze di piccolezza inimmaginabile, è un vorticare irrequieto di elementi, un intreccio di collisioni e di forze, in cui la geometria varia costantemente, tempo e spazio si distinguono a fatica, e si susseguono capricciosi micro-eventi di durata impercettibile. C’è una precisa struttura matematica (il cosiddetto Modello Standard) che descrive la strana indeterminazione, il tremore granulare, quantistico, del mondo microscopico.
Nella formula nama-rupa della tradizione vedica e buddista, che esprime la complementarità di nome e forma, di mente e materia, il nome non è una sostanza, ma ne è il presupposto. Il celebre orientalista russo Theodore Stcherbatsky notava che gli elementi dell’esistenza, nel Buddhismo, sono manifestazioni effimere, lampeggiamenti momentanei che vengono al mondo da una sorgente sconosciuta. Essi appaiono e scompaiono in infinitesimi di tempo, separati nello spazio e non legati tra loro da alcuna sostanza. Il tempo è un’idea senza realtà, una vuota costruzione della mente.
La mistica ebraica, incentrata sull’idea di un nulla nell’intimo di ogni essere, offre analoghi spunti di riflessione. Donne e uomini viaggiano da un mondo all’altro e capita allora che proprio nelle condizioni di sospensione tra diversi stati, in punti di ramificazione tra due mondi, si svelino dimore celesti. La bella Jechidà, un’anima femminile condannata a incarnarsi, soltanto dormendo e sognando supera «l’illusione del tempo e dello spazio, della causa e dell’effetto, del numero e della relazione», avvicinandosi così alla verità del mondo delle origini.
La mistica della fisica
di Paolo Zellini
Calcolatori quantistici, tremore di particelle invisibili, collisioni tra forze impercettibili: ecco perché il linguaggio della scienza ha raggiunto l’astrazione delle metafore spirituali
Credere in certi concetti relativi ai campi numerici, affermava Hermann Weyl già nel 1946, “mette alla prova la forza della nostra fede non meno delle dottrine dei primi Padri della Chiesa o dei filosofi scolastici del Medioevo”
Molte grandi scoperte della fisica e della matematica, concezioni ardite che hanno segnato nei secoli il nostro modo di orientarci nel mondo, sono state propiziate da illuminazioni intellettuali o da ispirazioni paragonabili a un raptus metafisico. Certo così è stato per le teorie fisico-matematiche dello spazio e del tempo, le prime forme dell’intuizione da cui dipende la nostra conoscenza. Fin dalle grandi intuizioni di Parmenide e di Melisso, nel VI e V secolo a.C., l’indagine scientifica si è intrecciata alla metafisica, e i celebri paradossi di Zenone, lungi dall’essere semplici sofismi, hanno posto in forma enigmatica la questione della veridicità: ciò che vediamo, sentiamo e tocchiamo rispecchia davvero la realtà delle cose? Sono soltanto gli dèi a essere completamente veridici, ed è questa una specie di debolezza, che li rende cauti e misurati nel contatto con gli uomini: pur veridici, prediligono il falso, camuffandosi per mezzo di enigmi e di oscure allusioni. La scienza ha poi tentato di risolvere gli enigmi, ma è davvero riuscita, nel suo slancio prometeico, a sbarazzarsi degli dèi, che per primi li avevano posti? O invece la fisica e la matematica, proprio nelle loro ricerche più avanzate, conservano ancora le tracce di quell’affinità iniziale tra ragione e metafisica? Nel suo grande trattato del 1687 sui princìpi matematici della filosofia naturale Newton spiegava come i fenomeni osservabili nel cielo e sul mare sono comprensibili grazie alla forza di gravità. Egli non azzardava ipotesi sulle cause di questa forza, eppure nelle ultime righe del trattato non esitava a descrivere il mondo con parole degne di un grande mistico visionario. La realtà materiale gli appariva pervasa da uno “Spirito” sottile e vibratile, nascosto nei corpi, che provoca attrazioni e interazioni di natura elettrica.
Newton s’immaginava, per simulare una densità atomica infinita, uno spazio astratto continuo, nel quale poter introdurre i concetti dell’analisi che servono a definire nozioni della dinamica, come la velocità e l’accelerazione. Ma lo spazio è continuo o discreto, è formato da punti atomici o è infinitamente divisibile? Intuitivamente, c’è continuità se ci sono unione e coesione, contiguità e contatto, come per le grandezze geometriche. I numeri naturali e le frazioni sono invece quantità staccate e formano un insieme discreto.
Alla fine dell’800 fu proposto un modello numerico del continuo, adeguato agli scopi dell’analisi, aggiungendo ai numeri interi e ai numeri razionali (le frazioni) i numeri irrazionali. Ma in che senso si poteva sostenere che esistono i numeri irrazionali? È la questione che ha sempre avvicinato la scienza alla notte oscura di una virtuale teologia negativa, orientata a cogliere un’allusione all’essere divino nell’assenza di positività, nelle soluzioni paradossali e nelle inevitabili lacune del corpo numerico razionale. L’urgenza di una risposta, o di una riformulazione della domanda, è ora dovuta all’enorme diffusione dell’informazione digitale, che ha un carattere eminentemente discreto. Basti pensare alla trasmissione di segnali di qualsiasi tipo, o ai motori di ricerca su rete, il cui funzionamento richiede miliardi di operazioni digitali e algoritmi adeguati a un calcolo su grande scala. La matematica è una scienza “divina”, dichiarava John von Neumann nel 1954. E si può immaginare che egli alludesse alle dimensioni inaudite che, grazie alle sue ricerche, stava assumendo il calcolo scientifico. Un calcolo sempre più simile, da allora, a un’impresa titanica; «un’insolenza contro gli dèi», avrebbe commentato Norbert Wiener. Nelle equazioni della fisica matematica troviamo variabili continue, ma le loro soluzioni numeriche si esprimono in collezioni discrete di sequenze di zeri e di uni. Per calcolarle occorrono, nel discreto, complesse strutture matematiche di cui non si trova sempre l’equivalente nel continuo. Queste strutture sono strumenti operativi necessari per risolvere le equazioni, per venire a capo di uno smisurato sistema di calcoli e guadagnare un’effettiva comprensione della realtà fisica. Né in fisica né in matematica ci sono evidenze, sosteneva John A. Wheeler, grande studioso di teorie gravitazionali, che lascino supporre che esista un continuo. Autorevoli precedenti comprovavano la sua convinzione: credere al mondo trascendente dei campi numerici continui, affermava Hermann Weyl nel 1946, «mette alla prova la forza della nostra fede non meno delle dottrine dei primi Padri della Chiesa o dei filosofi scolastici del Medioevo».
Einstein, da parte sua, aveva ricondotto il tempo e lo spazio continui a entità fantomatiche, spiegando che «sono modi con cui pensiamo e non condizioni in cui viviamo». Wheeler era più radicale: non c’è nessuno spazio e nessun tempo. Egli studiava, negli anni ’80, i possibili nessi tra la meccanica quantistica e la scienza dell’informazione, un implicito annuncio dell’avvento di calcolatori quantistici, di operatività ancora incerta, in grado di risolvere problemi altrimenti intrattabili.
Oggi, fedele a un disegno riduzionista, la fisica tende a ricondurre la natura a una trama di complesse interazioni tra diverse particelle, elettroni e fotoni, quark e bosoni, gluoni e neutrini. Il mondo microscopico, alla scala di distanze di piccolezza inimmaginabile, è un vorticare irrequieto di elementi, un intreccio di collisioni e di forze, in cui la geometria varia costantemente, tempo e spazio si distinguono a fatica, e si susseguono capricciosi micro-eventi di durata impercettibile. C’è una precisa struttura matematica (il cosiddetto Modello Standard) che descrive la strana indeterminazione, il tremore granulare, quantistico, del mondo microscopico.
Nella formula nama-rupa della tradizione vedica e buddista, che esprime la complementarità di nome e forma, di mente e materia, il nome non è una sostanza, ma ne è il presupposto. Il celebre orientalista russo Theodore Stcherbatsky notava che gli elementi dell’esistenza, nel Buddhismo, sono manifestazioni effimere, lampeggiamenti momentanei che vengono al mondo da una sorgente sconosciuta. Essi appaiono e scompaiono in infinitesimi di tempo, separati nello spazio e non legati tra loro da alcuna sostanza. Il tempo è un’idea senza realtà, una vuota costruzione della mente.
La mistica ebraica, incentrata sull’idea di un nulla nell’intimo di ogni essere, offre analoghi spunti di riflessione. Donne e uomini viaggiano da un mondo all’altro e capita allora che proprio nelle condizioni di sospensione tra diversi stati, in punti di ramificazione tra due mondi, si svelino dimore celesti. La bella Jechidà, un’anima femminile condannata a incarnarsi, soltanto dormendo e sognando supera «l’illusione del tempo e dello spazio, della causa e dell’effetto, del numero e della relazione», avvicinandosi così alla verità del mondo delle origini.
mercoledì 26 agosto 2015
Corriere 26.8.15
I nessi tra fisica e biologia
La vita è un fiore fatto di molecole con le radici nel mondo quantistico
di Edoardo Boncinelli
Nonostante gli innumerevoli tentativi fatti dagli studiosi più diversi per trovare leggi e principi peculiari della materia vivente, diversi da quelli della fisica e della chimica, si è dovuto concludere che i fenomeni che osserviamo negli organismi possono benissimo essere spiegati con quello che si sa delle scienze fisiche. Il compito della scienza d’oggi è quindi solo quello di fare l’inventario di quali sono le leggi delle scienze fisiche sulle quali si basa la vita nel suo complesso, un compito non semplicissimo, ma estremamente interessante, se non divertente.
Da quasi un secolo è molto cambiato il panorama delle spiegazioni fornite dalle scienze fisiche — più che cambiato, in realtà si è aggiornato — e si è arricchito in particolare della meccanica quantistica, la fisica del piccolo e piccolissimo. Quanto è importante tutto questo per la spiegazione del fenomeno vita? È quanto ci raccontano Jim Al-Khalili e Johnjoe McFadden in La fisica della vita (Bollati Boringhieri), un’opera che suonerà come una sorpresa per molti.
Si dice comunemente — e lo dico anch’io — che non c’è bisogno di scomodare la fisica dei quanti per spiegare i fenomeni vitali: la vita si svolge soprattutto al livello delle molecole, e per questo bastano la fisica e la chimica ordinarie. La frase significa che non c’è alcun bisogno di spiegazioni quantistiche aggiuntive, ma è innegabile il fatto che la fisica e la chimica d’oggi già implicano un’enorme quantità di fenomeni che richiedono una spiegazione di tipo quantistico. Al punto che quasi non ce ne rendiamo conto. Il ruolo di un’opera come questa è proprio quello di esplicitare quanta fisica quantistica ci sia nella fisica del fenomeno vita. E ci riesce piuttosto bene, direi, tracciando e illustrando un lungo elenco dei fenomeni del vivente che per essere compresi appieno richiedono un approccio quantistico.
Così si parla di geni, di olfatto e di visione, di orientamento animale, di replicazione e dei processi nervosi, nonché di enzimi, di legami chimici, di membrane, di misurazioni, di fotosintesi, di sviluppo embrionale, di coscienza e di percezione, e infine dell’origine della vita, oltre che delle mirabilie del mondo dei quanti. Gli autori mostrano grande padronanza della fisica contemporanea, ma anche di molti temi della biologia avanzata di oggi. Il terreno interdisciplinare sul quale si muovono è per sua natura abbastanza scivoloso, ma loro non mettono mai un piede in fallo. Che non è poco.
È innegabile, d’altra parte, che la vita non potrebbe esistere, se il funzionamento di ogni cellula — ma anche ogni processo biologico, intracellulare o extracellulare — non si fondasse sull’azione di un grandissimo numero di molecole organiche, le quali devono essere piccole abbastanza da essere presenti sempre in gran numero, ma grandi abbastanza da comportarsi in maniera quasi classica, cioè quasi deterministica, e sfuggire così in parte alle bizzarrie dell’infinitamente piccolo.
Non del tutto però. Quello che conservano del mondo dell’infinitamente piccolo, cioè del comportamento quantistico, è essenziale: non si spezzano e non si consumano per l’uso. O cambiano completamente o restano se stesse nonostante tutto. La vita è tale proprio perché si articola in una coordinata serie di fenomeni che avvengono a carico delle molecole, entità che affondano le loro radici nel mondo dei quanti, ma che si ergono poi giusto al di sopra di quello, un po’ come il Farinata degli Uberti dell’ Inferno dantesco.
La vita quindi non mostra niente di anomalo, ma può fiorire solo in condizioni molto particolari, di temperatura, di pressione, di composizione e di dimensioni spaziali e temporali. È un fiore raro, e quanto raro lo stiamo scoprendo a poco a poco. Anche con l’aiuto di libri come questo.
I nessi tra fisica e biologia
La vita è un fiore fatto di molecole con le radici nel mondo quantistico
di Edoardo Boncinelli
Nonostante gli innumerevoli tentativi fatti dagli studiosi più diversi per trovare leggi e principi peculiari della materia vivente, diversi da quelli della fisica e della chimica, si è dovuto concludere che i fenomeni che osserviamo negli organismi possono benissimo essere spiegati con quello che si sa delle scienze fisiche. Il compito della scienza d’oggi è quindi solo quello di fare l’inventario di quali sono le leggi delle scienze fisiche sulle quali si basa la vita nel suo complesso, un compito non semplicissimo, ma estremamente interessante, se non divertente.
Da quasi un secolo è molto cambiato il panorama delle spiegazioni fornite dalle scienze fisiche — più che cambiato, in realtà si è aggiornato — e si è arricchito in particolare della meccanica quantistica, la fisica del piccolo e piccolissimo. Quanto è importante tutto questo per la spiegazione del fenomeno vita? È quanto ci raccontano Jim Al-Khalili e Johnjoe McFadden in La fisica della vita (Bollati Boringhieri), un’opera che suonerà come una sorpresa per molti.
Si dice comunemente — e lo dico anch’io — che non c’è bisogno di scomodare la fisica dei quanti per spiegare i fenomeni vitali: la vita si svolge soprattutto al livello delle molecole, e per questo bastano la fisica e la chimica ordinarie. La frase significa che non c’è alcun bisogno di spiegazioni quantistiche aggiuntive, ma è innegabile il fatto che la fisica e la chimica d’oggi già implicano un’enorme quantità di fenomeni che richiedono una spiegazione di tipo quantistico. Al punto che quasi non ce ne rendiamo conto. Il ruolo di un’opera come questa è proprio quello di esplicitare quanta fisica quantistica ci sia nella fisica del fenomeno vita. E ci riesce piuttosto bene, direi, tracciando e illustrando un lungo elenco dei fenomeni del vivente che per essere compresi appieno richiedono un approccio quantistico.
Così si parla di geni, di olfatto e di visione, di orientamento animale, di replicazione e dei processi nervosi, nonché di enzimi, di legami chimici, di membrane, di misurazioni, di fotosintesi, di sviluppo embrionale, di coscienza e di percezione, e infine dell’origine della vita, oltre che delle mirabilie del mondo dei quanti. Gli autori mostrano grande padronanza della fisica contemporanea, ma anche di molti temi della biologia avanzata di oggi. Il terreno interdisciplinare sul quale si muovono è per sua natura abbastanza scivoloso, ma loro non mettono mai un piede in fallo. Che non è poco.
È innegabile, d’altra parte, che la vita non potrebbe esistere, se il funzionamento di ogni cellula — ma anche ogni processo biologico, intracellulare o extracellulare — non si fondasse sull’azione di un grandissimo numero di molecole organiche, le quali devono essere piccole abbastanza da essere presenti sempre in gran numero, ma grandi abbastanza da comportarsi in maniera quasi classica, cioè quasi deterministica, e sfuggire così in parte alle bizzarrie dell’infinitamente piccolo.
Non del tutto però. Quello che conservano del mondo dell’infinitamente piccolo, cioè del comportamento quantistico, è essenziale: non si spezzano e non si consumano per l’uso. O cambiano completamente o restano se stesse nonostante tutto. La vita è tale proprio perché si articola in una coordinata serie di fenomeni che avvengono a carico delle molecole, entità che affondano le loro radici nel mondo dei quanti, ma che si ergono poi giusto al di sopra di quello, un po’ come il Farinata degli Uberti dell’ Inferno dantesco.
La vita quindi non mostra niente di anomalo, ma può fiorire solo in condizioni molto particolari, di temperatura, di pressione, di composizione e di dimensioni spaziali e temporali. È un fiore raro, e quanto raro lo stiamo scoprendo a poco a poco. Anche con l’aiuto di libri come questo.
Corriere 26.8.15
Il sogno dell’energia pulita (e senza fine)
Un esperimento copia il Sole e ricrea la fusione. La rivista «Science» stavolta ci crede
di Anna Meldolesi
Ricreare sulla Terra quello che accade nel Sole per produrre la fusione nucleare e avere l’energia pulita e, soprattutto, senza fine. Il sogno, inseguito da generazioni di scienziati, torna grazie all’esperimento di una società, la Tri Alpha Energy, che ha tra i suoi finanziatori il cofondatore di Microsoft, Paul Allen, e la società russa Rusnano. La rivista Science questa volta ci crede e parla di svolta.
Se i governi di mezzo mondo avessero la lampada di Aladino e un unico desiderio da esprimere, probabilmente sarebbe la fusione nucleare. L’energia così ottenuta unirebbe i vantaggi delle fonti rinnovabili con quelli del petrolio: sarebbe pulita, senza emissioni di anidride carbonica, disponibile giorno e notte, con il bello e il cattivo tempo. Per riuscirci bisognerebbe replicare sulla Terra ciò che accade nel Sole, ma i problemi tecnologici e ingegneristici sono imponenti. La comunità internazionale ha scommesso tutto o quasi sul gigantesco reattore ITER, finanziato da Europa, Cina, India, Giappone, Corea, Russia e Usa con 20 miliardi di dollari. I lavori per costruirlo sul suolo francese procedono, ma tra ritardi e costi che lievitano non entrerà in funzione prima del 2025.
Il Golia della fusione dovrà vedersela con un grosso concorrente americano (National Ignition Facility) e anche con una piccola pattuglia di Davide. Company private, finanziate da capitali di ventura, che inseguono approcci alternativi. Prima fra tutte la misteriosa Tri Alpha Energy: nessun sito web, un quartiere generale di basso profilo a sud di Los Angeles, nessuna chance di entrarvi senza firmare un accordo di riservatezza. Ha 150 impiegati e un gruzzolo di 150 milioni di dollari raccolti da investitori come il cofondatore di Microsoft Paul Allen e la società russa Rusnano.
La filosofia della Tri Alpha è stata a lungo improntata alla segretezza: poche pubblicazioni e molti brevetti, fino all’annuncio fatto in questi giorni al simposio organizzato per commemorare il fondatore Norman Rostoker, fisico dell’Università della California a Irvine morto a Natale. La company ha dichiarato di aver costruito una macchina detta C-2U capace di mantenere stabile a 10 milioni di gradi Celsius una massa di combustibile da fusione e di essere pronta ad abbattere il record. Cosa significa? Immaginate due cannoni puntati uno contro l’altro, ognuno lungo una decina di metri, pronti a sparare un anello di gas incandescente. I due anelli di plasma viaggiano a una velocità vicina a un milione di chilometri l’ora, fondendosi al centro in una massa a forma di sigaro. Con una serie di trucchi i ricercatori sono riusciti a stabilizzare questo fenomeno per 5 millisecondi e, volendo, avrebbero potuto andare oltre. Sembra un battito di ciglia ma è un balzo in avanti clamoroso se si pensa che per decenni ci si era fermati a 0,3 millisecondi ( Science usa la parola svolta, «breakthrough»). Nessun contenitore può sopportare il calore di simili esperimenti, perciò il plasma deve essere confinato. ITER lo farà dotando di magneti il suo reattore a ciambella, il classico tokamak. La company californiana, invece, lavora con un dispositivo lineare e sfrutta per l’imbottigliamento il campo magnetico prodotto dal flusso del plasma.
Il prossimo anno verrà messa alla prova una nuova macchina (C-2W), da cui la Tri Alpha si aspetta prestazioni ancora migliori. Un aumento di dieci volte della temperatura (a 100 milioni di gradi) basterebbe per innescare la fusione di un combustibile classico costituito da due isotopi dell’idrogeno (deuterio e trizio). L’obiettivo dichiarato però è raggiungere l’inferno di oltre 3 miliardi di gradi, per utilizzare un combustibile più facile da produrre e più docile: un mix di protoni e boro che darebbe come prodotti finali tre particelle alfa, quelle che hanno ispirato il nome della compagnia. «In questo modo si eviterebbe il problema dei neutroni che danneggiano le pareti del reattore. Ma il sistema è molto più dispendioso dal punto di vista energetico», commenta il vicepresidente dell’Istituto nazionale di Fisica nucleare Eugenio Nappi, che continua a preferire la fusione convenzionale.
L’Infn è coinvolto nello studio dei materiali per il tokamak di ITER, e Nappi coordina anche un altro progetto antagonista, Ignitor. «Il consorzio internazionale dovrebbe prendere a modello il Cern», sostiene il fisico. Probabilmente abbiamo bisogno sia della velocità di Davide che della solidità di Golia. Solo così possiamo sperare di portare sulla Terra un pezzetto di Sole.
Il sogno dell’energia pulita (e senza fine)
Un esperimento copia il Sole e ricrea la fusione. La rivista «Science» stavolta ci crede
di Anna Meldolesi
Ricreare sulla Terra quello che accade nel Sole per produrre la fusione nucleare e avere l’energia pulita e, soprattutto, senza fine. Il sogno, inseguito da generazioni di scienziati, torna grazie all’esperimento di una società, la Tri Alpha Energy, che ha tra i suoi finanziatori il cofondatore di Microsoft, Paul Allen, e la società russa Rusnano. La rivista Science questa volta ci crede e parla di svolta.
Se i governi di mezzo mondo avessero la lampada di Aladino e un unico desiderio da esprimere, probabilmente sarebbe la fusione nucleare. L’energia così ottenuta unirebbe i vantaggi delle fonti rinnovabili con quelli del petrolio: sarebbe pulita, senza emissioni di anidride carbonica, disponibile giorno e notte, con il bello e il cattivo tempo. Per riuscirci bisognerebbe replicare sulla Terra ciò che accade nel Sole, ma i problemi tecnologici e ingegneristici sono imponenti. La comunità internazionale ha scommesso tutto o quasi sul gigantesco reattore ITER, finanziato da Europa, Cina, India, Giappone, Corea, Russia e Usa con 20 miliardi di dollari. I lavori per costruirlo sul suolo francese procedono, ma tra ritardi e costi che lievitano non entrerà in funzione prima del 2025.
Il Golia della fusione dovrà vedersela con un grosso concorrente americano (National Ignition Facility) e anche con una piccola pattuglia di Davide. Company private, finanziate da capitali di ventura, che inseguono approcci alternativi. Prima fra tutte la misteriosa Tri Alpha Energy: nessun sito web, un quartiere generale di basso profilo a sud di Los Angeles, nessuna chance di entrarvi senza firmare un accordo di riservatezza. Ha 150 impiegati e un gruzzolo di 150 milioni di dollari raccolti da investitori come il cofondatore di Microsoft Paul Allen e la società russa Rusnano.
La filosofia della Tri Alpha è stata a lungo improntata alla segretezza: poche pubblicazioni e molti brevetti, fino all’annuncio fatto in questi giorni al simposio organizzato per commemorare il fondatore Norman Rostoker, fisico dell’Università della California a Irvine morto a Natale. La company ha dichiarato di aver costruito una macchina detta C-2U capace di mantenere stabile a 10 milioni di gradi Celsius una massa di combustibile da fusione e di essere pronta ad abbattere il record. Cosa significa? Immaginate due cannoni puntati uno contro l’altro, ognuno lungo una decina di metri, pronti a sparare un anello di gas incandescente. I due anelli di plasma viaggiano a una velocità vicina a un milione di chilometri l’ora, fondendosi al centro in una massa a forma di sigaro. Con una serie di trucchi i ricercatori sono riusciti a stabilizzare questo fenomeno per 5 millisecondi e, volendo, avrebbero potuto andare oltre. Sembra un battito di ciglia ma è un balzo in avanti clamoroso se si pensa che per decenni ci si era fermati a 0,3 millisecondi ( Science usa la parola svolta, «breakthrough»). Nessun contenitore può sopportare il calore di simili esperimenti, perciò il plasma deve essere confinato. ITER lo farà dotando di magneti il suo reattore a ciambella, il classico tokamak. La company californiana, invece, lavora con un dispositivo lineare e sfrutta per l’imbottigliamento il campo magnetico prodotto dal flusso del plasma.
Il prossimo anno verrà messa alla prova una nuova macchina (C-2W), da cui la Tri Alpha si aspetta prestazioni ancora migliori. Un aumento di dieci volte della temperatura (a 100 milioni di gradi) basterebbe per innescare la fusione di un combustibile classico costituito da due isotopi dell’idrogeno (deuterio e trizio). L’obiettivo dichiarato però è raggiungere l’inferno di oltre 3 miliardi di gradi, per utilizzare un combustibile più facile da produrre e più docile: un mix di protoni e boro che darebbe come prodotti finali tre particelle alfa, quelle che hanno ispirato il nome della compagnia. «In questo modo si eviterebbe il problema dei neutroni che danneggiano le pareti del reattore. Ma il sistema è molto più dispendioso dal punto di vista energetico», commenta il vicepresidente dell’Istituto nazionale di Fisica nucleare Eugenio Nappi, che continua a preferire la fusione convenzionale.
L’Infn è coinvolto nello studio dei materiali per il tokamak di ITER, e Nappi coordina anche un altro progetto antagonista, Ignitor. «Il consorzio internazionale dovrebbe prendere a modello il Cern», sostiene il fisico. Probabilmente abbiamo bisogno sia della velocità di Davide che della solidità di Golia. Solo così possiamo sperare di portare sulla Terra un pezzetto di Sole.
venerdì 21 agosto 2015
Il Sole Domenica 2.8.15
I settant’anni dell’era atomica
E la fisica conobbe il peccato
Tutto iniziò a fine 1938 con la scoperta della fissione nucleare La bomba nell’agosto 1945 era pronta e fu lanciata su Hiroshima
di Vincenzo Barone
«Capimmo che il mondo non sarebbe stato più lo stesso. Alcuni risero, altri piansero. Ma la maggior parte di noi rimase in silenzio. A me venne in mente un verso della Bhagavadg?t?. Vi??u cerca di convincere il Principe a fare il suo dovere e, per impressionarlo, assume la forma a quattro braccia e dice: “Sono la Morte, la distruttrice dei mondi”. Suppongo che pensassimo tutti qualcosa del genere, in un modo o nell’altro». Così, molti anni dopo, Robert Oppenheimer ricordò le reazioni di chi assistette all’esplosione della prima bomba atomica nel deserto del New Mexico, il 16 luglio 1945. Era il test decisivo del nuovo spaventoso ordigno. Poche settimane dopo, il 6 e il 9 agosto, due bombe, l’una all’uranio, l’altra al plutonio, furono fatte esplodere rispettivamente su Hiroshima e Nagasaki, provocando circa duecentomila vittime. Il 15 agosto, con la resa del Giappone, si concluse la seconda guerra mondiale.
La lunga catena di eventi che condusse alla distruzione delle due città giapponesi ebbe inizio alla fine del 1938, quando i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann scoprirono la fissione nucleare – la scissione di un nucleo pesante in nuclei più piccoli con rilascio di energia. I due scienziati non compresero subito il significato delle loro osservazioni. Furono Lise Meitner e suo nipote Otto Frisch a capire che gli elementi più leggeri che i loro colleghi avevano trovato dopo il bombardamento dell’uranio con neutroni erano la conseguenza del fatto che il nucleo di uranio si spezzava in due.
La notizia di questa scoperta fu portata negli Stati Uniti da Niels Bohr, nel gennaio del 1939. In quegli stessi giorni giungeva a New York da Stoccolma, dove aveva ritirato il premio Nobel, Enrico Fermi, che aveva deciso di abbandonare definitivamente l’Italia. Bohr e Fermi discussero subito con i fisici americani le implicazioni della fissione dell’uranio, e in particolare la possibilità di realizzare una reazione a catena, cioè una successione a cascata di fissioni. Assieme a un brillante scienziato di origine ungherese, Leo Szilárd, Fermi condusse una serie di esperimenti che mostrarono in modo inequivocabile che l’uranio, scindendosi, emetteva più neutroni di quanti ne assorbisse – una condizione necessaria per innescare la reazione a catena.
Nella primavera del 1939, la fattibilità del processo era dunque dimostrata e la prospettiva di un’arma nucleare appariva realistica. Szilárd e altri scienziati fuggiti come lui dal nazismo si resero conto del pericolo: il fatto che le prime ricerche sulla fissione nucleare fossero state svolte in Germania faceva ragionevolmente temere che potesse essere Hitler a dotarsi per primo della nuova arma. Per sensibilizzare il governo degli Stati Uniti, Szilárd decise di coinvolgere un suo vecchio amico, Albert Einstein. Questi capì subito la gravità della situazione e il 2 agosto 1939 scrisse una lettera al presidente Roosevelt per avvertirlo della possibilità di bombe «di tipo nuovo ed estremamente potenti» basate sulla fissione dell’uranio, e del rischio che la Germania nazista stesse già promuovendo ricerche in tal senso.
Per un paio di anni, il governo americano agì a rilento e con scarsa convinzione, fino a che, nell’estate del 1941, si venne a sapere che gli inglesi stavano conducendo studi analoghi, con risultati promettenti. Il progetto per la realizzazione della bomba subì allora una forte accelerazione. Dopo lunghe trattative, Roosevelt e Churchill decisero di combinare gli sforzi dei rispettivi paesi e di concentrare le ricerche negli Stati Uniti. Nacque il Progetto Manhattan, alla cui guida fu posto il generale Leslie Groves, il quale scelse come direttore scientifico il più noto fisico teorico americano, J. Robert Oppenheimer. La principale sede operativa fu collocata in una sperduta località su un altipiano del New Mexico, Los Alamos. Fu lì che, a partire dal 1943, cominciarono ad affluire materiali, strumenti e scienziati. Nel frattempo, alla fine del 1942, Fermi aveva realizzato a Chicago il primo reattore nucleare, che produceva energia in forma controllata dalla reazione a catena R.
I lavori per la costruzione della bomba atomica, sotto la guida dello stesso Fermi, procedettero rapidamente. Tutti avvertivano la necessità di battere i tedeschi sul tempo. Nella primavera del 1945, però, quando la bomba fu finalmente realizzata, la Germania era ormai vicina alla disfatta e divenne chiaro che non possedeva ordigni simili. La guerra continuava nel Pacifico, ma alcuni degli scienziati del Progetto Manhattan - Szilárd in primo luogo - presero posizione affinché la nuova arma non fosse utilizzata su quel fronte, almeno non prima di offrire al Giappone una possibilità di resa. Nel giugno 1945 un rapporto redatto da un gruppo di fisici guidati da James Franck propose di dare solo una dimostrazione pubblica della bomba in un luogo deserto. Ma l’Interim Committee, un comitato ristretto presieduto dal Segretario alla Guerra Henry Stimson, di cui facevano parte, come consulenti, anche Fermi e Oppenheimer, decise che la dimostrazione tecnica sarebbe stata inefficace e raccomandò che la bomba venisse impiegata direttamente contro il Giappone, senza preavviso. Il 16 luglio, nel deserto di Alamogordo, in New Mexico, ci fu la prima esplosione atomica di prova.
Nella lettera a Roosevelt del 1939 Einstein aveva scritto, tra l’altro, di ritenere improbabile che la bomba potesse essere trasportata da un aereo. Si sbagliava. Il 6 agosto, un bombardiere B-29 sganciò Little Boy sulla città di Hiroshima. Il 9 agosto fu la volta di Nagasaki. Questa città non era originariamente nell’elenco dei potenziali bersagli: vi entrò al posto di Kyoto, che Stimson insistette per escludere (non si sa se per l’importanza storico-artistica del luogo o per ragioni di opportunità politica – o forse perché ci era stato in viaggio di nozze, come sostenne qualcuno).
Il 28 agosto 1945 Fermi riprese i contatti con l’Italia. Al suo ex allievo e collaboratore Edoardo Amaldi, scrisse: «Dalla lettura dei giornali di qualche settimana fa avrai probabilmente capito a quale genere di lavoro ci siamo dedicati in questi ultimi anni. È stato un lavoro di notevole interesse scientifico e l’aver contribuito a troncare una guerra che minacciava di tirare avanti per mesi o per anni è stato indubbiamente motivo di una certa soddisfazione». Sono parole che sintetizzano molto bene lo spirito che animò il Progetto Manhattan. Dopo la sconfitta del nazismo, la motivazione che gli scienziati si diedero (e su cui gli storici ancora dibattono) fu di porre fine alla guerra con il Giappone, che si pensava potesse provocare ancora un gran numero di vittime. Ma è innegabile che fin dall’inizio molti di loro furono spinti anche dalla sfida scientifica che il progetto poneva. Come disse Oppenheimer, «quando sei alle prese con qualcosa di tecnicamente interessante, vai fino in fondo e, solo dopo aver conseguito il risultato, ti chiedi che uso farne». L’uso della bomba, tuttavia, fu deciso alla fine non dalle migliaia di persone che avevano contribuito a realizzarla, ma da un piccolo comitato di politici, tecnocrati e scienziati, i quali si assunsero la responsabilità di rigettare tutte le proposte alternative e di decidere il più grande eccidio di civili della storia.
Dopo aver «conosciuto il peccato» (parole ancora di Oppenheimer), gli scienziati reduci dal Progetto Manhattan si resero conto di aver acquisito una straordinaria rilevanza sociale, inimmaginabile fino a pochi anni prima, e di non poter più essere relegati a un ruolo meramente tecnico. Alcuni di loro, consapevoli del fatto che la bomba avrebbe dato avvio a una pericolosa corsa agli armamenti, esponendo l’umanità a un pericolo senza precedenti, diedero vita, nell’autunno del 1945, al Bulletin of the Atomic Scientists, che aveva – e ha tuttora - lo scopo di informare il pubblico e interloquire con i politici sulle questioni poste dall’esistenza e dalla diffusione delle armi nucleari. Nel 1947 sulla copertina del Bulletin apparve per la prima volta l’«orologio dell’apocalisse», un orologio che indica simbolicamente quanti minuti mancano alla mezzanotte – la catastrofe globale. Le lancette, poste inizialmente a sette minuti dalla mezzanotte, furono portate a tre minuti nel 1949, l’anno in cui l’Unione Sovietica realizzò anch’essa la bomba a fissione, e a due minuti nel 1953, quando, nell’arco di alcuni mesi, Usa e Urss si dotarono entrambe della bomba all’idrogeno. La massima distanza dalla mezzanotte (17 minuti) si ebbe nel 1991, l’anno che segnò la fine della guerra fredda. Da allora, sebbene gli arsenali nucleari si siano ridotti in misura notevole, le lancette sono state progressivamente spostate in avanti per varie ragioni: il perdurare di un alto numero di testate nucleari (attualmente si stima che ce ne siano ancora circa diecimila), il moltiplicarsi dei test nucleari (India, Pakistan, Corea del Nord), il pericolo terroristico. Ma l’ultimo avanzamento delle lancette, che le ha portate nel gennaio scorso a soli tre minuti dalla mezzanotte, è stato determinato non da fatti riguardanti gli armamenti, bensì dalla constatazione dell’inadeguatezza dei leader mondiali nella gestione delle emergenze planetarie (incluse quelle relative al clima).
Questa estate segna anche il sessantesimo anniversario del manifesto redatto da Bertrand Russell e Albert Einstein, e diffuso nel luglio 1955, in cui si sollecitavano i governi a bandire le armi nucleari e a trovare mezzi pacifici per la risoluzione dei conflitti (da questo documento sarebbe poi sorto il movimento internazionale per il disarmo Pugwash). La conclusione del manifesto, semplice e diretta, non ha perso la sua validità: «Davanti a noi può esserci, se lo scegliamo, un progresso continuo nella felicità, nella conoscenza e nella saggezza. Vogliamo invece scegliere la morte perché non siamo in grado di dimenticare le nostre dispute? Noi rivolgiamo un appello da essere umani a esseri umani: ricordate la vostra umanità e dimenticate il resto».
I settant’anni dell’era atomica
E la fisica conobbe il peccato
Tutto iniziò a fine 1938 con la scoperta della fissione nucleare La bomba nell’agosto 1945 era pronta e fu lanciata su Hiroshima
di Vincenzo Barone
«Capimmo che il mondo non sarebbe stato più lo stesso. Alcuni risero, altri piansero. Ma la maggior parte di noi rimase in silenzio. A me venne in mente un verso della Bhagavadg?t?. Vi??u cerca di convincere il Principe a fare il suo dovere e, per impressionarlo, assume la forma a quattro braccia e dice: “Sono la Morte, la distruttrice dei mondi”. Suppongo che pensassimo tutti qualcosa del genere, in un modo o nell’altro». Così, molti anni dopo, Robert Oppenheimer ricordò le reazioni di chi assistette all’esplosione della prima bomba atomica nel deserto del New Mexico, il 16 luglio 1945. Era il test decisivo del nuovo spaventoso ordigno. Poche settimane dopo, il 6 e il 9 agosto, due bombe, l’una all’uranio, l’altra al plutonio, furono fatte esplodere rispettivamente su Hiroshima e Nagasaki, provocando circa duecentomila vittime. Il 15 agosto, con la resa del Giappone, si concluse la seconda guerra mondiale.
La lunga catena di eventi che condusse alla distruzione delle due città giapponesi ebbe inizio alla fine del 1938, quando i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann scoprirono la fissione nucleare – la scissione di un nucleo pesante in nuclei più piccoli con rilascio di energia. I due scienziati non compresero subito il significato delle loro osservazioni. Furono Lise Meitner e suo nipote Otto Frisch a capire che gli elementi più leggeri che i loro colleghi avevano trovato dopo il bombardamento dell’uranio con neutroni erano la conseguenza del fatto che il nucleo di uranio si spezzava in due.
La notizia di questa scoperta fu portata negli Stati Uniti da Niels Bohr, nel gennaio del 1939. In quegli stessi giorni giungeva a New York da Stoccolma, dove aveva ritirato il premio Nobel, Enrico Fermi, che aveva deciso di abbandonare definitivamente l’Italia. Bohr e Fermi discussero subito con i fisici americani le implicazioni della fissione dell’uranio, e in particolare la possibilità di realizzare una reazione a catena, cioè una successione a cascata di fissioni. Assieme a un brillante scienziato di origine ungherese, Leo Szilárd, Fermi condusse una serie di esperimenti che mostrarono in modo inequivocabile che l’uranio, scindendosi, emetteva più neutroni di quanti ne assorbisse – una condizione necessaria per innescare la reazione a catena.
Nella primavera del 1939, la fattibilità del processo era dunque dimostrata e la prospettiva di un’arma nucleare appariva realistica. Szilárd e altri scienziati fuggiti come lui dal nazismo si resero conto del pericolo: il fatto che le prime ricerche sulla fissione nucleare fossero state svolte in Germania faceva ragionevolmente temere che potesse essere Hitler a dotarsi per primo della nuova arma. Per sensibilizzare il governo degli Stati Uniti, Szilárd decise di coinvolgere un suo vecchio amico, Albert Einstein. Questi capì subito la gravità della situazione e il 2 agosto 1939 scrisse una lettera al presidente Roosevelt per avvertirlo della possibilità di bombe «di tipo nuovo ed estremamente potenti» basate sulla fissione dell’uranio, e del rischio che la Germania nazista stesse già promuovendo ricerche in tal senso.
Per un paio di anni, il governo americano agì a rilento e con scarsa convinzione, fino a che, nell’estate del 1941, si venne a sapere che gli inglesi stavano conducendo studi analoghi, con risultati promettenti. Il progetto per la realizzazione della bomba subì allora una forte accelerazione. Dopo lunghe trattative, Roosevelt e Churchill decisero di combinare gli sforzi dei rispettivi paesi e di concentrare le ricerche negli Stati Uniti. Nacque il Progetto Manhattan, alla cui guida fu posto il generale Leslie Groves, il quale scelse come direttore scientifico il più noto fisico teorico americano, J. Robert Oppenheimer. La principale sede operativa fu collocata in una sperduta località su un altipiano del New Mexico, Los Alamos. Fu lì che, a partire dal 1943, cominciarono ad affluire materiali, strumenti e scienziati. Nel frattempo, alla fine del 1942, Fermi aveva realizzato a Chicago il primo reattore nucleare, che produceva energia in forma controllata dalla reazione a catena R.
I lavori per la costruzione della bomba atomica, sotto la guida dello stesso Fermi, procedettero rapidamente. Tutti avvertivano la necessità di battere i tedeschi sul tempo. Nella primavera del 1945, però, quando la bomba fu finalmente realizzata, la Germania era ormai vicina alla disfatta e divenne chiaro che non possedeva ordigni simili. La guerra continuava nel Pacifico, ma alcuni degli scienziati del Progetto Manhattan - Szilárd in primo luogo - presero posizione affinché la nuova arma non fosse utilizzata su quel fronte, almeno non prima di offrire al Giappone una possibilità di resa. Nel giugno 1945 un rapporto redatto da un gruppo di fisici guidati da James Franck propose di dare solo una dimostrazione pubblica della bomba in un luogo deserto. Ma l’Interim Committee, un comitato ristretto presieduto dal Segretario alla Guerra Henry Stimson, di cui facevano parte, come consulenti, anche Fermi e Oppenheimer, decise che la dimostrazione tecnica sarebbe stata inefficace e raccomandò che la bomba venisse impiegata direttamente contro il Giappone, senza preavviso. Il 16 luglio, nel deserto di Alamogordo, in New Mexico, ci fu la prima esplosione atomica di prova.
Nella lettera a Roosevelt del 1939 Einstein aveva scritto, tra l’altro, di ritenere improbabile che la bomba potesse essere trasportata da un aereo. Si sbagliava. Il 6 agosto, un bombardiere B-29 sganciò Little Boy sulla città di Hiroshima. Il 9 agosto fu la volta di Nagasaki. Questa città non era originariamente nell’elenco dei potenziali bersagli: vi entrò al posto di Kyoto, che Stimson insistette per escludere (non si sa se per l’importanza storico-artistica del luogo o per ragioni di opportunità politica – o forse perché ci era stato in viaggio di nozze, come sostenne qualcuno).
Il 28 agosto 1945 Fermi riprese i contatti con l’Italia. Al suo ex allievo e collaboratore Edoardo Amaldi, scrisse: «Dalla lettura dei giornali di qualche settimana fa avrai probabilmente capito a quale genere di lavoro ci siamo dedicati in questi ultimi anni. È stato un lavoro di notevole interesse scientifico e l’aver contribuito a troncare una guerra che minacciava di tirare avanti per mesi o per anni è stato indubbiamente motivo di una certa soddisfazione». Sono parole che sintetizzano molto bene lo spirito che animò il Progetto Manhattan. Dopo la sconfitta del nazismo, la motivazione che gli scienziati si diedero (e su cui gli storici ancora dibattono) fu di porre fine alla guerra con il Giappone, che si pensava potesse provocare ancora un gran numero di vittime. Ma è innegabile che fin dall’inizio molti di loro furono spinti anche dalla sfida scientifica che il progetto poneva. Come disse Oppenheimer, «quando sei alle prese con qualcosa di tecnicamente interessante, vai fino in fondo e, solo dopo aver conseguito il risultato, ti chiedi che uso farne». L’uso della bomba, tuttavia, fu deciso alla fine non dalle migliaia di persone che avevano contribuito a realizzarla, ma da un piccolo comitato di politici, tecnocrati e scienziati, i quali si assunsero la responsabilità di rigettare tutte le proposte alternative e di decidere il più grande eccidio di civili della storia.
Dopo aver «conosciuto il peccato» (parole ancora di Oppenheimer), gli scienziati reduci dal Progetto Manhattan si resero conto di aver acquisito una straordinaria rilevanza sociale, inimmaginabile fino a pochi anni prima, e di non poter più essere relegati a un ruolo meramente tecnico. Alcuni di loro, consapevoli del fatto che la bomba avrebbe dato avvio a una pericolosa corsa agli armamenti, esponendo l’umanità a un pericolo senza precedenti, diedero vita, nell’autunno del 1945, al Bulletin of the Atomic Scientists, che aveva – e ha tuttora - lo scopo di informare il pubblico e interloquire con i politici sulle questioni poste dall’esistenza e dalla diffusione delle armi nucleari. Nel 1947 sulla copertina del Bulletin apparve per la prima volta l’«orologio dell’apocalisse», un orologio che indica simbolicamente quanti minuti mancano alla mezzanotte – la catastrofe globale. Le lancette, poste inizialmente a sette minuti dalla mezzanotte, furono portate a tre minuti nel 1949, l’anno in cui l’Unione Sovietica realizzò anch’essa la bomba a fissione, e a due minuti nel 1953, quando, nell’arco di alcuni mesi, Usa e Urss si dotarono entrambe della bomba all’idrogeno. La massima distanza dalla mezzanotte (17 minuti) si ebbe nel 1991, l’anno che segnò la fine della guerra fredda. Da allora, sebbene gli arsenali nucleari si siano ridotti in misura notevole, le lancette sono state progressivamente spostate in avanti per varie ragioni: il perdurare di un alto numero di testate nucleari (attualmente si stima che ce ne siano ancora circa diecimila), il moltiplicarsi dei test nucleari (India, Pakistan, Corea del Nord), il pericolo terroristico. Ma l’ultimo avanzamento delle lancette, che le ha portate nel gennaio scorso a soli tre minuti dalla mezzanotte, è stato determinato non da fatti riguardanti gli armamenti, bensì dalla constatazione dell’inadeguatezza dei leader mondiali nella gestione delle emergenze planetarie (incluse quelle relative al clima).
Questa estate segna anche il sessantesimo anniversario del manifesto redatto da Bertrand Russell e Albert Einstein, e diffuso nel luglio 1955, in cui si sollecitavano i governi a bandire le armi nucleari e a trovare mezzi pacifici per la risoluzione dei conflitti (da questo documento sarebbe poi sorto il movimento internazionale per il disarmo Pugwash). La conclusione del manifesto, semplice e diretta, non ha perso la sua validità: «Davanti a noi può esserci, se lo scegliamo, un progresso continuo nella felicità, nella conoscenza e nella saggezza. Vogliamo invece scegliere la morte perché non siamo in grado di dimenticare le nostre dispute? Noi rivolgiamo un appello da essere umani a esseri umani: ricordate la vostra umanità e dimenticate il resto».
domenica 14 giugno 2015
Il Sole Domenica 14.6.15
I misteri dei neutrini/2
Una finestra sulla nuova fisica
di Vincenzo Barone
Ogni minuto, milioni di miliardi di neutrini (provenienti perlopiù dal Sole) attraversano il nostro corpo senza lasciare traccia – e senza ovviamente che ce ne accorgiamo. Queste misteriose particelle sono così riluttanti a interagire col resto del mondo che non hanno bisogno – come pensava una nostra ministra dell’istruzione – di un apposito tunnel per andare dal Cern di Ginevra, dove sono prodotte in collisioni subnucleari, fino ai laboratori del Gran Sasso, dove vengono osservate: compiono tranquillamente il viaggio tra la Svizzera e l’Abruzzo in due millisecondi e mezzo, attraversando indisturbate uno spicchio del nostro pianeta.
Ma non ci sono soltanto i neutrini solari e quelli degli acceleratori: ci sono anche i neutrini dei raggi cosmici e delle supernovae, quelli generati nei primissimi istanti dopo il Big Bang, che pervadono tutto lo spazio, quelli di altissima energia che arrivano chissà da dove, quelli provenienti dall’interno della Terra, e persino quelli «a kilometro zero», che produciamo noi stessi, circa 5000 al secondo – un po’ di più se mangiamo banane, perché sono emessi da un isotopo del potassio che abbonda in quel frutto. Tutti i neutrini che giungono fino a noi recano preziose informazioni sulle loro sorgenti e sui processi che li hanno originati - in definitiva, sul funzionamento dell’universo. Per osservare questi straordinari, ma elusivi, messaggeri, bisogna ricorrere a mezzi estremi: laboratori costruiti sotto terra per schermare i raggi cosmici (il più grande al mondo è quello dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sotto il Gran Sasso) e giganteschi “telescopi”, costituiti da reti di rivelatori disseminati in chilometri cubi di materia – ghiaccio in Antartide, acqua nelle profondità del Mediterraneo (uno di questi apparati è in costruzione al largo di Capo Passero in Sicilia).
La storia dei neutrini – che è legata a doppio filo a quella della fisica italiana, ed è ora raccontata, assieme all’attualità della ricerca, in un piacevole librino scritto da una delle nostre maggiori esperte, Lucia Votano – ha inizio negli anni Trenta del secolo scorso, quando i fisici si trovarono di fronte a un enigma: nel decadimento beta, un processo in cui un nucleo radioattivo si trasforma in un altro nucleo emettendo un elettrone, l’energia degli elettroni prodotti risultava in completo disaccordo con quella prevista. Il grande Niels Bohr, sempre pronto a soluzioni rivoluzionarie, ipotizzò che nei processi nucleari l’energia non si conservasse. Un altro genio della fisica, Wolfgang Pauli, ebbe un’idea diversa: suggerì che nel decadimento beta, oltre all’elettrone, venisse generata un’altra particella, neutra (cioè priva di carica elettrica) e non osservata. La chiamò “neutrone” (i veri neutroni, costituenti dei nuclei assieme ai protoni, non erano stati ancora scoperti), ma Fermi gli fece notare che in italiano il suffisso “-one” fa pensare a qualcosa di grosso, mentre alla nuova particella, che doveva essere estremamente leggera, si adattava meglio il diminutivo “neutrino”. Fu questo il nome che si impose e che è oggi usato in tutte le lingue. L’idea di Pauli, oltre a rivelarsi corretta, rappresentò anche una pietra miliare sul piano metodologico: per la prima volta, infatti, derogando al principio di parsimonia che vieta di far proliferare le entità naturali, veniva postulata l’esistenza di una nuova particella – una strategia teorica ripetuta poi più volte con successo (si pensi al bosone di Higgs, “inventato” mezzo secolo prima della sua scoperta).
Fermi costruì la teoria del decadimento beta e della forza che lo determina – la forza debole – aprendo la strada al Modello Standard, la moderna teoria delle particelle e delle interazioni fondamentali. Il neutrino di Pauli fu scoperto sperimentalmente solo nel 1956 da due ricercatori americani, Cowan e Reines. Negli stessi anni, il panorama si ampliò: l’ex allievo di Fermi Bruno Pontecorvo, uno dei «ragazzi di via Panisperna», trasferitosi in Unione Sovietica, suggerì l’esistenza di un secondo tipo di neutrino, e ipotizzò che i neutrini potessero “oscillare”, cioè cambiare periodicamente da un tipo all’altro. Il neutrino predetto da Pontecorvo fu osservato nel 1962, e un terzo tipo di neutrino venne scoperto nel 1975.
Negli ultimi decenni l’interesse per i neutrini è progressivamente aumentato, perché si è capito che essi portano dritto al cuore dei meccanismi fondamentali della natura. Una delle loro proprietà su cui si concentra maggiormente l’attenzione dei fisici è la massa. Se fino a qualche anno fa si pensava che i neutrini fossero particelle di massa nulla, oggi si sa invece che hanno masse piccolissime, milioni o miliardi di volte più piccole di quella dell’elettrone, che deteneva il record precedente di leggerezza. Lo si è scoperto proprio studiando il fenomeno dell’oscillazione previsto da Pontecorvo (che avviene solo se i neutrini hanno massa). Ma non sappiamo perché queste masse – ancora non precisamente determinate - sono così piccole, e non è chiaro come incorporarle nel Modello Standard, che originariamente non le prevedeva. La natura stessa dei neutrini rimane enigmatica. Una domanda che ci si pone è se siano particelle come le altre, con un’antiparticella associata (l’antineutrino), o particelle del tutto differenti, come quelle immaginate nel 1937 da Ettore Majorana, il geniale fisico siciliano misteriosamente scomparso. Un neutrino di Majorana coincide col proprio antineutrino (il che lo farebbe sparire da certe reazioni di decadimento, che i fisici sperano di osservare) e acquista massa con un meccanismo diverso da quello delle particelle ordinarie. È stata inoltre ipotizzata l’esistenza di un’ulteriore varietà di neutrini, i neutrini “sterili” (così chiamati perché non sentono nessuna delle forze subnucleari), che potrebbero essere tra i componenti della materia oscura, quella materia che non si può osservare direttamente ma che è quattro-cinque volte più abbondante della materia nota.
Il fatto che le particelle più leggere e più sfuggenti che conosciamo racchiudano così tanti segreti dell’universo non può non affascinare. E il bello deve ancora venire. Molti ritengono infatti che i neutrini rappresentino la più promettente finestra sulla “nuova fisica”, quella che ci si aspetta che esista al di là del Modello Standard. Il loro studio - che vede in posizione di primissimo piano i ricercatori italiani - potrebbe nei prossimi anni cambiare radicalmente la nostra visione del mondo fisico.
Lucia Votano, Il fantasma dell’universo. Che cos’è il neutrino , Carocci, Roma,pagg.166, € 13,00
I misteri dei neutrini/2
Una finestra sulla nuova fisica
di Vincenzo Barone
Ogni minuto, milioni di miliardi di neutrini (provenienti perlopiù dal Sole) attraversano il nostro corpo senza lasciare traccia – e senza ovviamente che ce ne accorgiamo. Queste misteriose particelle sono così riluttanti a interagire col resto del mondo che non hanno bisogno – come pensava una nostra ministra dell’istruzione – di un apposito tunnel per andare dal Cern di Ginevra, dove sono prodotte in collisioni subnucleari, fino ai laboratori del Gran Sasso, dove vengono osservate: compiono tranquillamente il viaggio tra la Svizzera e l’Abruzzo in due millisecondi e mezzo, attraversando indisturbate uno spicchio del nostro pianeta.
Ma non ci sono soltanto i neutrini solari e quelli degli acceleratori: ci sono anche i neutrini dei raggi cosmici e delle supernovae, quelli generati nei primissimi istanti dopo il Big Bang, che pervadono tutto lo spazio, quelli di altissima energia che arrivano chissà da dove, quelli provenienti dall’interno della Terra, e persino quelli «a kilometro zero», che produciamo noi stessi, circa 5000 al secondo – un po’ di più se mangiamo banane, perché sono emessi da un isotopo del potassio che abbonda in quel frutto. Tutti i neutrini che giungono fino a noi recano preziose informazioni sulle loro sorgenti e sui processi che li hanno originati - in definitiva, sul funzionamento dell’universo. Per osservare questi straordinari, ma elusivi, messaggeri, bisogna ricorrere a mezzi estremi: laboratori costruiti sotto terra per schermare i raggi cosmici (il più grande al mondo è quello dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sotto il Gran Sasso) e giganteschi “telescopi”, costituiti da reti di rivelatori disseminati in chilometri cubi di materia – ghiaccio in Antartide, acqua nelle profondità del Mediterraneo (uno di questi apparati è in costruzione al largo di Capo Passero in Sicilia).
La storia dei neutrini – che è legata a doppio filo a quella della fisica italiana, ed è ora raccontata, assieme all’attualità della ricerca, in un piacevole librino scritto da una delle nostre maggiori esperte, Lucia Votano – ha inizio negli anni Trenta del secolo scorso, quando i fisici si trovarono di fronte a un enigma: nel decadimento beta, un processo in cui un nucleo radioattivo si trasforma in un altro nucleo emettendo un elettrone, l’energia degli elettroni prodotti risultava in completo disaccordo con quella prevista. Il grande Niels Bohr, sempre pronto a soluzioni rivoluzionarie, ipotizzò che nei processi nucleari l’energia non si conservasse. Un altro genio della fisica, Wolfgang Pauli, ebbe un’idea diversa: suggerì che nel decadimento beta, oltre all’elettrone, venisse generata un’altra particella, neutra (cioè priva di carica elettrica) e non osservata. La chiamò “neutrone” (i veri neutroni, costituenti dei nuclei assieme ai protoni, non erano stati ancora scoperti), ma Fermi gli fece notare che in italiano il suffisso “-one” fa pensare a qualcosa di grosso, mentre alla nuova particella, che doveva essere estremamente leggera, si adattava meglio il diminutivo “neutrino”. Fu questo il nome che si impose e che è oggi usato in tutte le lingue. L’idea di Pauli, oltre a rivelarsi corretta, rappresentò anche una pietra miliare sul piano metodologico: per la prima volta, infatti, derogando al principio di parsimonia che vieta di far proliferare le entità naturali, veniva postulata l’esistenza di una nuova particella – una strategia teorica ripetuta poi più volte con successo (si pensi al bosone di Higgs, “inventato” mezzo secolo prima della sua scoperta).
Fermi costruì la teoria del decadimento beta e della forza che lo determina – la forza debole – aprendo la strada al Modello Standard, la moderna teoria delle particelle e delle interazioni fondamentali. Il neutrino di Pauli fu scoperto sperimentalmente solo nel 1956 da due ricercatori americani, Cowan e Reines. Negli stessi anni, il panorama si ampliò: l’ex allievo di Fermi Bruno Pontecorvo, uno dei «ragazzi di via Panisperna», trasferitosi in Unione Sovietica, suggerì l’esistenza di un secondo tipo di neutrino, e ipotizzò che i neutrini potessero “oscillare”, cioè cambiare periodicamente da un tipo all’altro. Il neutrino predetto da Pontecorvo fu osservato nel 1962, e un terzo tipo di neutrino venne scoperto nel 1975.
Negli ultimi decenni l’interesse per i neutrini è progressivamente aumentato, perché si è capito che essi portano dritto al cuore dei meccanismi fondamentali della natura. Una delle loro proprietà su cui si concentra maggiormente l’attenzione dei fisici è la massa. Se fino a qualche anno fa si pensava che i neutrini fossero particelle di massa nulla, oggi si sa invece che hanno masse piccolissime, milioni o miliardi di volte più piccole di quella dell’elettrone, che deteneva il record precedente di leggerezza. Lo si è scoperto proprio studiando il fenomeno dell’oscillazione previsto da Pontecorvo (che avviene solo se i neutrini hanno massa). Ma non sappiamo perché queste masse – ancora non precisamente determinate - sono così piccole, e non è chiaro come incorporarle nel Modello Standard, che originariamente non le prevedeva. La natura stessa dei neutrini rimane enigmatica. Una domanda che ci si pone è se siano particelle come le altre, con un’antiparticella associata (l’antineutrino), o particelle del tutto differenti, come quelle immaginate nel 1937 da Ettore Majorana, il geniale fisico siciliano misteriosamente scomparso. Un neutrino di Majorana coincide col proprio antineutrino (il che lo farebbe sparire da certe reazioni di decadimento, che i fisici sperano di osservare) e acquista massa con un meccanismo diverso da quello delle particelle ordinarie. È stata inoltre ipotizzata l’esistenza di un’ulteriore varietà di neutrini, i neutrini “sterili” (così chiamati perché non sentono nessuna delle forze subnucleari), che potrebbero essere tra i componenti della materia oscura, quella materia che non si può osservare direttamente ma che è quattro-cinque volte più abbondante della materia nota.
Il fatto che le particelle più leggere e più sfuggenti che conosciamo racchiudano così tanti segreti dell’universo non può non affascinare. E il bello deve ancora venire. Molti ritengono infatti che i neutrini rappresentino la più promettente finestra sulla “nuova fisica”, quella che ci si aspetta che esista al di là del Modello Standard. Il loro studio - che vede in posizione di primissimo piano i ricercatori italiani - potrebbe nei prossimi anni cambiare radicalmente la nostra visione del mondo fisico.
Lucia Votano, Il fantasma dell’universo. Che cos’è il neutrino , Carocci, Roma,pagg.166, € 13,00
Il Sole Domenica 14.6.15
I misteri dei neutrini/1
Enigmatici come Majorana
Oggi si fanno grandi investimenti in ricerca per verificare la teoria del geniale scienziato scomparso nel 1938 in modo misterioso
di Sylvie Coyaud
In febbraio si è appreso dal tribunale di Roma che tra il 1955 e il 1959 Ettore Majorana viveva in Venezuela in base a una foto che stando ai familiari non gli somiglia per nulla. In aprile, Il Giornale riferiva che dal 1958 fino alla morte nel 2005, all’età di 99 anni, Majorana costruiva insieme a Rolando Pelizza un generatore di antimateria o «raggio della morte»: alimentato con una pila da 12 volt, raggiunge i 5 miliardi di gradi in pochi «fermisecondi», dice l’ing. Cappiello di Milano che ne ha acquisito la proprietà intellettuale... In altri paesi la stessa leggenda metropolitana ha per protagonista Nicola Tesla o una celebrità locale. In Italia, era toccato a Guglielmo Marconi fino a Il raggio della morte, un libro degli agenti della finanza Gerardo Severino e Giancarlo Pavat uscito nel 2013, in cui l’inventore è sempre Marconi però Franco, il genio ventenne che prima di morire nel 1944 consegnò i piani del generatore al signor Pelizza. Ai cronisti giudiziari, il seguito è noto dagli anni Settanta come il «raggiro della morte» per i miliardi di lire girati in paradisi fiscali europei grazie all’interesse manifestato da governanti italiani e statunitensi e da membri dei rispettivi servizi segreti. Il signor Pelizza che ne deteneva l’esclusiva - a suo dire di allora la doveva a documenti di Marconi fu Guglielmo – era pregato di dimostrarne l’efficacia distruggendo un vecchio satellite americano. Purtroppo una nuvola s’intrometteva ogni volta tra il raggio e il bersaglio.
Fuori dalla fantascienza, Majorana aleggia sulla fisica odierna come in una citazione di Carlo Marx. Enti di ricerca investono milioni di euro, dollari, yen e yuan per verificare una sua teoria che dovrebbe chiarire i misteri del neutrino - i più importanti per la fisica del 21mo secolo secondo molti fisici – e che si scontra dal 1937 con quella di un altro gigante del Novecento, P.A.M. Dirac.
La fisica dei neutrini è nell’infanzia, scriveva Tommaso Dorigo in occasione di una conferenza dei «Neutrino Telescopes» (anche se gli strumenti non somigliano affatto a telescopi). Dal 1998 però, ha scoperto che oscillano tra un stato elettronico, uno muonico, uno tauonico e forse uno “sterile”. Che conservano l’impronta della loro origine, centro del Sole, galassia vicina o lontana, acceleratore di Ginevra o di Chicago. Siccome nulla li devia, se escono al Polo Sud è certo che sono entrati nel pianeta dal Polo Nord un attimo prima.
Lucia Votano, la prima donna a dirigere i laboratori dell’Infn sotto il Gran Sasso e ora in pensione, ha appena pubblicato Il fantasma dell’universo. Che cos’è il neutrino, breve e vivace fin dal titolo allusivo: uno dei ghost-buster del Gran Sasso si chiama Opera… «La domanda se il neutrino abbia le caratteristiche ipotizzate da Dirac o piuttosto da Majorana è ancora attualissima – dice - e la prova è che per risponderci si stanno costruendo apparati di sensibilità sempre maggiore. Gli esperimenti cercano un decadimento nucleare molto raro e ancora mai osservato: il decadimento doppio beta senza neutrini». Se questi fossero “di Majorana” sarebbero la propria antiparticella e svanirebbero, i neutroni del nucleo atomico si trasformerebbero in due protoni con l’emissione di due elettroni soltanto.
Anche le non osservazioni sono preziose. Nel luglio scorso, i fisici che da due anni lavorano con il rilevatore Exo-200 senza vedere nulla hanno posto alcuni vincoli al decadimento: il neutrino avrebbe una massa di 0,2-0,4 elettronvolt. Energia positiva poca, ma deve conservarsi e saltar fuori da qualche parte nelle briciole delle collisioni. Da teorico, Gaetano Salina dell’Infn è soddisfatto di questi risultati: «se sperimentalmente si trova un chiaro segnale di massa, la teoria di Majorana è più fisica di quella di Dirac», che prevede un’energia negativa. E poi «neutrini massivi danno speranza di nuova fisica oltre il modello standard. E si può andare oltre il funerale della fisica delle particelle celebrato con il Nobel a Peter Higgs».
A Lucia Votano viene in mente una culla al posto di una bara. «La questione Dirac o Majorana è importante anche per capire l’evoluzione dell’universo. Se il neutrino è di Majorana può avere contribuito a creare una disimmetria tra materia e antimateria. Al momento del Big Bang particelle e antiparticelle erano in uguale numero, ma durante l’evoluzione successiva è intervenuto qualcosa che ha favorito l’una rispetto all’altra».
Sotto l’Antartide sono stati intrappolati neutrini venuti dai confini del cosmo. E sulla stazione spaziale un mese fa, un esperimento del Cern al quale partecipava Samanta Cristoforetti ha raccolto nuovi dati sul rapporto tra protoni e anti-protoni nei raggi cosmici. Altri tasselli da incastrare, ma nell’ipotesi Dirac o Majorana? Abbiate pazienza, i neutroni sono «enigmatici quanto Majorana», onnipresenti eppure tremendamente schivi, dicono i fisici di Exo-200, di Orca, Minerva, Cuore, Icarus che insieme a Carlo Rubbia e al suo gruppo ha traslocato dall’Abruzzo al FermiLab di Chicago. Ignorano i campi magnetici, non interagiscono quasi mai con altre particelle. Nei ghiacci antartici o del lago Baikal, in fondo a miniere in Giappone e negli Stati Uniti, al largo della Sicilia o di Daya Bay in Cina, giganteschi rilevatori cercano di registrare almeno il lampo turchino - la «luce di Cerenkov» - del loro passaggio. Nell’esperimento Opera che provava a fermarne uno ogni tanto tra i miliardi di miliardi spediti dal Cern al Gran Sasso, lungo un percorso ormai noto come il «tunnel della ministra Gelmini», tra il 2008 e il 2012 si sono trovati quattro candidati a un’interazione da neutrino sterile che si mescola con uno tau. Un successo.
Decine di esperimenti a varie profondità terrestri e marine vorrebbero vedere se capita alle particelle di decadere come Dirac o Majorana comanda. In realtà non si occupavano di neutrini in sé, ma di fermioni non fermionici (i fisici sono negati per la filologia!), con una carica né positiva né negativa, ma neutrale, come il fotone, prive di alcune proprietà dei fermioni normali o con quelle opposte. Majorana semplificò le equazioni di Dirac, un bel regalo per gli sperimentalisti di oggi, anche quelli che studiano le proprietà di nuovi materiali.
Negli isolanti topografici, configurazioni che nessuno immaginava negli anni Trenta, si misurano – con probabilità statistica - dei quasi elettroni di Majorana, effimeri segnali in nanofili di metallo dopati, in materiali superconduttori o superfluidi. Manca però la prova definitiva, quel decadimento senza se e senza ma. Verrà dal Cern di Ginevra, dove il grande collisore di adroni ha raggiunto recentemente l’energia ideale, come pensano Goran Senjanovic e i suoi colleghi? O dall’Oriente?
Per non sentirsi disoccupata, Lucia Votano ha deciso di collaborare a un colossale acchiappa-fantasmi cinese di nome Juno, Giunone in inglese, ma l’acronimo sta per Jiangmen Underground Neutrino Observatory. Con una precisione quaranta volte maggiore, somiglia parecchio a Borexino, sotto il Gran Sasso, così non si sentirà spaesata. In gennaio ha assistito alla posa della prima pietra, tra cinque anni comincerà a fare la pendolare tra Roma e Jiangmen. Non vede l’ora.
I misteri dei neutrini/1
Enigmatici come Majorana
Oggi si fanno grandi investimenti in ricerca per verificare la teoria del geniale scienziato scomparso nel 1938 in modo misterioso
di Sylvie Coyaud
In febbraio si è appreso dal tribunale di Roma che tra il 1955 e il 1959 Ettore Majorana viveva in Venezuela in base a una foto che stando ai familiari non gli somiglia per nulla. In aprile, Il Giornale riferiva che dal 1958 fino alla morte nel 2005, all’età di 99 anni, Majorana costruiva insieme a Rolando Pelizza un generatore di antimateria o «raggio della morte»: alimentato con una pila da 12 volt, raggiunge i 5 miliardi di gradi in pochi «fermisecondi», dice l’ing. Cappiello di Milano che ne ha acquisito la proprietà intellettuale... In altri paesi la stessa leggenda metropolitana ha per protagonista Nicola Tesla o una celebrità locale. In Italia, era toccato a Guglielmo Marconi fino a Il raggio della morte, un libro degli agenti della finanza Gerardo Severino e Giancarlo Pavat uscito nel 2013, in cui l’inventore è sempre Marconi però Franco, il genio ventenne che prima di morire nel 1944 consegnò i piani del generatore al signor Pelizza. Ai cronisti giudiziari, il seguito è noto dagli anni Settanta come il «raggiro della morte» per i miliardi di lire girati in paradisi fiscali europei grazie all’interesse manifestato da governanti italiani e statunitensi e da membri dei rispettivi servizi segreti. Il signor Pelizza che ne deteneva l’esclusiva - a suo dire di allora la doveva a documenti di Marconi fu Guglielmo – era pregato di dimostrarne l’efficacia distruggendo un vecchio satellite americano. Purtroppo una nuvola s’intrometteva ogni volta tra il raggio e il bersaglio.
Fuori dalla fantascienza, Majorana aleggia sulla fisica odierna come in una citazione di Carlo Marx. Enti di ricerca investono milioni di euro, dollari, yen e yuan per verificare una sua teoria che dovrebbe chiarire i misteri del neutrino - i più importanti per la fisica del 21mo secolo secondo molti fisici – e che si scontra dal 1937 con quella di un altro gigante del Novecento, P.A.M. Dirac.
La fisica dei neutrini è nell’infanzia, scriveva Tommaso Dorigo in occasione di una conferenza dei «Neutrino Telescopes» (anche se gli strumenti non somigliano affatto a telescopi). Dal 1998 però, ha scoperto che oscillano tra un stato elettronico, uno muonico, uno tauonico e forse uno “sterile”. Che conservano l’impronta della loro origine, centro del Sole, galassia vicina o lontana, acceleratore di Ginevra o di Chicago. Siccome nulla li devia, se escono al Polo Sud è certo che sono entrati nel pianeta dal Polo Nord un attimo prima.
Lucia Votano, la prima donna a dirigere i laboratori dell’Infn sotto il Gran Sasso e ora in pensione, ha appena pubblicato Il fantasma dell’universo. Che cos’è il neutrino, breve e vivace fin dal titolo allusivo: uno dei ghost-buster del Gran Sasso si chiama Opera… «La domanda se il neutrino abbia le caratteristiche ipotizzate da Dirac o piuttosto da Majorana è ancora attualissima – dice - e la prova è che per risponderci si stanno costruendo apparati di sensibilità sempre maggiore. Gli esperimenti cercano un decadimento nucleare molto raro e ancora mai osservato: il decadimento doppio beta senza neutrini». Se questi fossero “di Majorana” sarebbero la propria antiparticella e svanirebbero, i neutroni del nucleo atomico si trasformerebbero in due protoni con l’emissione di due elettroni soltanto.
Anche le non osservazioni sono preziose. Nel luglio scorso, i fisici che da due anni lavorano con il rilevatore Exo-200 senza vedere nulla hanno posto alcuni vincoli al decadimento: il neutrino avrebbe una massa di 0,2-0,4 elettronvolt. Energia positiva poca, ma deve conservarsi e saltar fuori da qualche parte nelle briciole delle collisioni. Da teorico, Gaetano Salina dell’Infn è soddisfatto di questi risultati: «se sperimentalmente si trova un chiaro segnale di massa, la teoria di Majorana è più fisica di quella di Dirac», che prevede un’energia negativa. E poi «neutrini massivi danno speranza di nuova fisica oltre il modello standard. E si può andare oltre il funerale della fisica delle particelle celebrato con il Nobel a Peter Higgs».
A Lucia Votano viene in mente una culla al posto di una bara. «La questione Dirac o Majorana è importante anche per capire l’evoluzione dell’universo. Se il neutrino è di Majorana può avere contribuito a creare una disimmetria tra materia e antimateria. Al momento del Big Bang particelle e antiparticelle erano in uguale numero, ma durante l’evoluzione successiva è intervenuto qualcosa che ha favorito l’una rispetto all’altra».
Sotto l’Antartide sono stati intrappolati neutrini venuti dai confini del cosmo. E sulla stazione spaziale un mese fa, un esperimento del Cern al quale partecipava Samanta Cristoforetti ha raccolto nuovi dati sul rapporto tra protoni e anti-protoni nei raggi cosmici. Altri tasselli da incastrare, ma nell’ipotesi Dirac o Majorana? Abbiate pazienza, i neutroni sono «enigmatici quanto Majorana», onnipresenti eppure tremendamente schivi, dicono i fisici di Exo-200, di Orca, Minerva, Cuore, Icarus che insieme a Carlo Rubbia e al suo gruppo ha traslocato dall’Abruzzo al FermiLab di Chicago. Ignorano i campi magnetici, non interagiscono quasi mai con altre particelle. Nei ghiacci antartici o del lago Baikal, in fondo a miniere in Giappone e negli Stati Uniti, al largo della Sicilia o di Daya Bay in Cina, giganteschi rilevatori cercano di registrare almeno il lampo turchino - la «luce di Cerenkov» - del loro passaggio. Nell’esperimento Opera che provava a fermarne uno ogni tanto tra i miliardi di miliardi spediti dal Cern al Gran Sasso, lungo un percorso ormai noto come il «tunnel della ministra Gelmini», tra il 2008 e il 2012 si sono trovati quattro candidati a un’interazione da neutrino sterile che si mescola con uno tau. Un successo.
Decine di esperimenti a varie profondità terrestri e marine vorrebbero vedere se capita alle particelle di decadere come Dirac o Majorana comanda. In realtà non si occupavano di neutrini in sé, ma di fermioni non fermionici (i fisici sono negati per la filologia!), con una carica né positiva né negativa, ma neutrale, come il fotone, prive di alcune proprietà dei fermioni normali o con quelle opposte. Majorana semplificò le equazioni di Dirac, un bel regalo per gli sperimentalisti di oggi, anche quelli che studiano le proprietà di nuovi materiali.
Negli isolanti topografici, configurazioni che nessuno immaginava negli anni Trenta, si misurano – con probabilità statistica - dei quasi elettroni di Majorana, effimeri segnali in nanofili di metallo dopati, in materiali superconduttori o superfluidi. Manca però la prova definitiva, quel decadimento senza se e senza ma. Verrà dal Cern di Ginevra, dove il grande collisore di adroni ha raggiunto recentemente l’energia ideale, come pensano Goran Senjanovic e i suoi colleghi? O dall’Oriente?
Per non sentirsi disoccupata, Lucia Votano ha deciso di collaborare a un colossale acchiappa-fantasmi cinese di nome Juno, Giunone in inglese, ma l’acronimo sta per Jiangmen Underground Neutrino Observatory. Con una precisione quaranta volte maggiore, somiglia parecchio a Borexino, sotto il Gran Sasso, così non si sentirà spaesata. In gennaio ha assistito alla posa della prima pietra, tra cinque anni comincerà a fare la pendolare tra Roma e Jiangmen. Non vede l’ora.
Il Sole Domenica 14.6.15
Il microscopio e la camera oscura
Nati nel 1632, Vermeer e il filosofo naturale Van Leeuwenhoek lavorarono a Delft quando esplose l’uso degli strumenti ottici
di Franco Giudice
L’idea, oggi così ovvia, che gli strumenti siano un aiuto dei sensi è una conquista relativamente recente nella storia dell’umanità. Risale a circa quattrocento anni fa, all’epoca della cosiddetta rivoluzione scientifica del XVII secolo, quando iniziò ad affermarsi un modo di “guardare” la natura del tutto nuovo.
Il canone percettivo, fondato sul primato degli organi di senso, si rivelò improvvisamente inadeguato, tanto da sconvolgere la rassicurante immagine che l’uomo aveva dell’universo e di se stesso. E a mostrare questa inadeguatezza furono appunto gli strumenti inventati in quel periodo, soprattutto il telescopio e il microscopio, che per la prima volta consentivano di trascendere i limiti imposti dalla natura ai sensi e alla conoscenza umana.
Tra resistenze e polemiche, a farsi strada fu l’idea che il mondo visibile non coincideva più con quello catturato dallo sguardo naturale, a occhio nudo, e che bisognava pertanto ripensare l’azione stessa del vedere. Una svolta cruciale insomma, che capovolgeva lo statuto dell’osservatore e inaugurava una stagione senza precedenti.
È di questa «rivoluzione dello sguardo» che Laura J. Snyder racconta nel suo libro, facendo immergere il lettore nell’Olanda del secolo d’oro, dove sembra che gli strumenti ottici abbiano esercitato un’attrazione irresistibile e contagiosa. Al punto che se gli scienziati, per scrutare la natura, non potevano più rinunciare al telescopio e al microscopio, anche gli artisti consideravano ormai indispensabile servirsi di lenti, specchi e camere oscure, sia per creare immagini straordinariamente dettagliate di fiori e insetti, sia per ottenere scene con effetti realistici di luce, ombra e colore.
Più che altrove, dunque, nella Repubblica olandese del XVII secolo il nuovo modo indagare la natura trasformò non solo la scienza, ma anche l’arte. E nessun luogo, secondo Laura Snyder, ne offre uno spaccato migliore di Delft. Due protagonisti assoluti di tale cambiamento furono infatti il più grande pittore e il più grande filosofo naturale di questa piccola città: Johannes Vermeer e Antoni van Leeuwenhoek.
Il loro rapporto costituisce da sempre un problema seducente, anzi uno splendido mistero. Poiché entrambi condividevano lo stesso interesse per gli effetti visivi delle lenti, si è ipotizzato che si conoscessero bene e si scambiassero informazioni sull’ottica o su altri argomenti analoghi. Tanto più poi che essi sembrano uniti da un’intricata ragnatela di fili: nacquero tutti e due nel 1632, addirittura nella stessa settimana; da adulti vissero e lavorarono nei pressi della Piazza grande del mercato di Delft; ebbero amici in comune; e quando nel 1675 Vermeer morì, Leeuwenhoek fu nominato suo esecutore testamentario. Purtroppo, però, non esiste alcuna testimonianza che dimostri una loro effettiva frequentazione.
Alcuni storici dell’arte hanno suggerito che lo studioso raffigurato in due famosi dipinti di Vermeer – L’astronomo (1668) e Il geografo (1668-69 ca.) – sia Leeuwenhoek, e che possa essere stato proprio lui a commissionarli al pittore. Anche in questo caso, però, non c’è alcuna prova documentaria. E non aiuta di certo il confronto con i ritratti noti di Leeuwenhoek che, essendo di epoca successiva, risultano poco rassomiglianti con quelli eseguiti da Vermeer.
L’impossibilità di stabilire se Vermeer e Leeuwenhoek si conoscessero è un fatto ammesso dalla stessa Laura Snyder, che lo considera perfino secondario, convinta com’è che «il vero fascino della storia delle loro vite e delle loro opere consista nel ruolo centrale che entrambi ebbero nell’affermazione dell’idea moderna di visione». È in questa idea che, a suo avviso, va ricercato l’autentico legame tra i due geni di Delft.
Mercante di tessuti e piccolo funzionario pubblico, Leeuwenhoek iniziò a far uso di lenti per motivi professionali: per esaminare le trame delle stoffe. Non aveva ricevuto alcuna istruzione universitaria, non conosceva il latino, e non aveva particolari cognizioni di storia naturale o di filosofia. Fu in tutto e per tutto un autodidatta, che nel tempo libero imparò a molare, lucidare e montare lenti con notevoli capacità di ingrandimento. Quasi un passatempo, che finì però per trasformarsi in un secondo lavoro e in un’insaziabile curiosità per ogni aspetto della natura. Così, questo semplice uomo di commercio, nell’estate del 1674, poteva annunciare alla Royal Society qualcosa che aveva dell’incredibile: analizzando al microscopio l’acqua di un laghetto vicino a Delft, era riuscito a vedere una miriade di piccolissimi organismi viventi, ossia i protozoi. Era la prima di una serie di straordinarie scoperte, tra cui quella dei batteri e degli spermatozoi.
Anche se altri avevano già ottenuto importanti risultati con il microscopio, Leeuwenhoek finì per superarli tutti. Le sue osservazioni rivelavano una dimensione della vita sconosciuta e non percepibile ai sensi, un nuovo mondo di cui nessuno prima aveva immaginato l’esistenza: il mondo microscopico. E con la pubblicazione delle sue ricerche sulle «Philosophical Transactions», la rivista ufficiale della Royal Society, Leeuwenhoek divenne uno scienziato di fama internazionale. Studiosi, dignitari di corte e perfino sovrani, come Pietro il Grande di Russia, si recavano a Delft per assistere allo stupefacente spettacolo di minuscole creature viventi che Leewenhoek preparava per loro.
Vermeer, invece, un successo del genere non lo assaporò nemmeno. L’artista che ha creato alcune delle opere più ammirate e celebrate di tutti i tempi – dalla Veduta di Delft alla Fanciulla con perla all’orecchio, dalla Merlettaia all’Allegoria della pittura – rischiò quasi di essere cancellato dagli annali della storia dell’arte. Certo, durante la maggior parte della sua carriera si conquistò una buona fama a Delft ed era conosciuto anche al di fuori della sua città. Ma dipingeva con estrema lentezza, la sua produzione fu piuttosto esigua, e non diventò mai una figura di spicco nel mercato dell’arte. Quando nel 1672, in seguito alla guerra con la Francia, l’Olanda precipitò in una drammatica crisi economica, Vermeer ne fu letteralmente inghiottito. Alla sua morte, lasciò la moglie, dieci figli minorenni e un’ingente quantità di debiti. I suoi dipinti andarono dispersi e in molti casi attribuiti a pittori più noti di lui. La rivalutazione critica della sua opera iniziò soltanto a Settecento inoltrato.
Laura Snyder ripercorre ogni tappa di questa tragica vicenda, ma la sua attenzione si rivolge soprattutto a una delle questioni più complesse e dibattute tra gli studiosi: il ruolo della camera oscura nella pittura di Vermeer. Questo dispositivo, che nel XVII secolo era diventato ormai di ampio uso, si basa su un principio alquanto semplice: la luce che passa attraverso un piccolo foro ed entra in una stanza immersa nel buio proietta sulla parete opposta un’immagine capovolta di qualsiasi oggetto o scena si trovi all’esterno. L’immagine viene poi messa a fuoco con una lente convessa collocata in prossimità del foro e può, con l’aiuto di uno specchio, essere raddrizzata. Poiché però la camera oscura non lascia tracce visibili nei dipinti, è sempre difficile stabilirne l’impiego da parte di un artista.
Nel caso di Vermeer, dopo l’importante studio di Philip Steadman (Vermeer’s Camera, Oxford University Press, 2001), che ha dimostrato come, nella composizione di almeno dieci quadri, il pittore si sia avvalso di una camera oscura, la discussione poggia ora su un terreno più solido. Laura Snyder è molto critica – e un po’ ingenerosa – nei confronti di questo libro. Ma anche lei, pur sottolineando che «Vermeer non era schiavo dell’ottica della camera oscura», è certa che l’artista di Delft ne facesse uso e riuscisse così, come ripete più volte, a vedere «cose nuove», cose non visibili a occhio nudo. Sfugge tuttavia quali siano queste “cose” che soltanto la camera oscura rende visibili.
Ovviamente, la camera oscura, l’abbiamo detto, mostra in scala oggetti e fenomeni che ci circondano, ma non come quelli veramente invisibili, in quanto troppo lontani o troppo piccoli, rivelati dal telescopio e dal microscopio. Le suggestive descrizioni che fa Laura Snyder di alcuni effetti di colore, luce e ombra presenti nei dipinti di Vermeer, non bastano quindi a spiegare quale fosse, in concreto, il supplemento visivo che la camera oscura offriva all’artista. Il ricorso a questo dispositivo scaturiva infatti dalla sua capacità di trasformare scene tridimensionali in immagini bidimensionali, che potevano essere studiate in dettaglio e perfino ricalcate. Ma ciò che Vermeer apprezzava di più era che la camera oscura produceva immagini con un sensibile aumento del tono e del colore, permettendo di vedere, o di vedere meglio rispetto alla scena originale, le sfumature di luce e ombra.
Il libro di Laura Snyder è scritto con un’efficacia narrativa che non ha nulla da invidiare a un romanzo come quello che Tracy Chevalier ha dedicato a Vermeer (La ragazza con l’orecchino di perla, Neri Pozza). Questo pregio, che ne rende piacevole la lettura, non sempre però si concilia con il rigore storico che ci aspetterebbe da una studiosa. A stupire quindi non sono tanto certe sue interpretazioni, su cui si può essere d’accordo o meno, quanto alcuni scivoloni. Anche perché, soprattutto in epoca di Wikipedia, erano facilmente evitabili, come la sede dell’Accademia dei Lincei, che l’autrice colloca a Firenze e non a Roma, o come la traduzione dell’«occhialino» di Galileo con un improbabile little eye, anziché con il più appropriato small eyeglass.
Laura J. Snyder, Eye of the Beholder: Johannes Vermeer, Antoni van Leeuwenhoek, and the reinvention of seeing, W. W. Norton, New York, pagg. 432, $ 27.95
Il microscopio e la camera oscura
Nati nel 1632, Vermeer e il filosofo naturale Van Leeuwenhoek lavorarono a Delft quando esplose l’uso degli strumenti ottici
di Franco Giudice
L’idea, oggi così ovvia, che gli strumenti siano un aiuto dei sensi è una conquista relativamente recente nella storia dell’umanità. Risale a circa quattrocento anni fa, all’epoca della cosiddetta rivoluzione scientifica del XVII secolo, quando iniziò ad affermarsi un modo di “guardare” la natura del tutto nuovo.
Il canone percettivo, fondato sul primato degli organi di senso, si rivelò improvvisamente inadeguato, tanto da sconvolgere la rassicurante immagine che l’uomo aveva dell’universo e di se stesso. E a mostrare questa inadeguatezza furono appunto gli strumenti inventati in quel periodo, soprattutto il telescopio e il microscopio, che per la prima volta consentivano di trascendere i limiti imposti dalla natura ai sensi e alla conoscenza umana.
Tra resistenze e polemiche, a farsi strada fu l’idea che il mondo visibile non coincideva più con quello catturato dallo sguardo naturale, a occhio nudo, e che bisognava pertanto ripensare l’azione stessa del vedere. Una svolta cruciale insomma, che capovolgeva lo statuto dell’osservatore e inaugurava una stagione senza precedenti.
È di questa «rivoluzione dello sguardo» che Laura J. Snyder racconta nel suo libro, facendo immergere il lettore nell’Olanda del secolo d’oro, dove sembra che gli strumenti ottici abbiano esercitato un’attrazione irresistibile e contagiosa. Al punto che se gli scienziati, per scrutare la natura, non potevano più rinunciare al telescopio e al microscopio, anche gli artisti consideravano ormai indispensabile servirsi di lenti, specchi e camere oscure, sia per creare immagini straordinariamente dettagliate di fiori e insetti, sia per ottenere scene con effetti realistici di luce, ombra e colore.
Più che altrove, dunque, nella Repubblica olandese del XVII secolo il nuovo modo indagare la natura trasformò non solo la scienza, ma anche l’arte. E nessun luogo, secondo Laura Snyder, ne offre uno spaccato migliore di Delft. Due protagonisti assoluti di tale cambiamento furono infatti il più grande pittore e il più grande filosofo naturale di questa piccola città: Johannes Vermeer e Antoni van Leeuwenhoek.
Il loro rapporto costituisce da sempre un problema seducente, anzi uno splendido mistero. Poiché entrambi condividevano lo stesso interesse per gli effetti visivi delle lenti, si è ipotizzato che si conoscessero bene e si scambiassero informazioni sull’ottica o su altri argomenti analoghi. Tanto più poi che essi sembrano uniti da un’intricata ragnatela di fili: nacquero tutti e due nel 1632, addirittura nella stessa settimana; da adulti vissero e lavorarono nei pressi della Piazza grande del mercato di Delft; ebbero amici in comune; e quando nel 1675 Vermeer morì, Leeuwenhoek fu nominato suo esecutore testamentario. Purtroppo, però, non esiste alcuna testimonianza che dimostri una loro effettiva frequentazione.
Alcuni storici dell’arte hanno suggerito che lo studioso raffigurato in due famosi dipinti di Vermeer – L’astronomo (1668) e Il geografo (1668-69 ca.) – sia Leeuwenhoek, e che possa essere stato proprio lui a commissionarli al pittore. Anche in questo caso, però, non c’è alcuna prova documentaria. E non aiuta di certo il confronto con i ritratti noti di Leeuwenhoek che, essendo di epoca successiva, risultano poco rassomiglianti con quelli eseguiti da Vermeer.
L’impossibilità di stabilire se Vermeer e Leeuwenhoek si conoscessero è un fatto ammesso dalla stessa Laura Snyder, che lo considera perfino secondario, convinta com’è che «il vero fascino della storia delle loro vite e delle loro opere consista nel ruolo centrale che entrambi ebbero nell’affermazione dell’idea moderna di visione». È in questa idea che, a suo avviso, va ricercato l’autentico legame tra i due geni di Delft.
Mercante di tessuti e piccolo funzionario pubblico, Leeuwenhoek iniziò a far uso di lenti per motivi professionali: per esaminare le trame delle stoffe. Non aveva ricevuto alcuna istruzione universitaria, non conosceva il latino, e non aveva particolari cognizioni di storia naturale o di filosofia. Fu in tutto e per tutto un autodidatta, che nel tempo libero imparò a molare, lucidare e montare lenti con notevoli capacità di ingrandimento. Quasi un passatempo, che finì però per trasformarsi in un secondo lavoro e in un’insaziabile curiosità per ogni aspetto della natura. Così, questo semplice uomo di commercio, nell’estate del 1674, poteva annunciare alla Royal Society qualcosa che aveva dell’incredibile: analizzando al microscopio l’acqua di un laghetto vicino a Delft, era riuscito a vedere una miriade di piccolissimi organismi viventi, ossia i protozoi. Era la prima di una serie di straordinarie scoperte, tra cui quella dei batteri e degli spermatozoi.
Anche se altri avevano già ottenuto importanti risultati con il microscopio, Leeuwenhoek finì per superarli tutti. Le sue osservazioni rivelavano una dimensione della vita sconosciuta e non percepibile ai sensi, un nuovo mondo di cui nessuno prima aveva immaginato l’esistenza: il mondo microscopico. E con la pubblicazione delle sue ricerche sulle «Philosophical Transactions», la rivista ufficiale della Royal Society, Leeuwenhoek divenne uno scienziato di fama internazionale. Studiosi, dignitari di corte e perfino sovrani, come Pietro il Grande di Russia, si recavano a Delft per assistere allo stupefacente spettacolo di minuscole creature viventi che Leewenhoek preparava per loro.
Vermeer, invece, un successo del genere non lo assaporò nemmeno. L’artista che ha creato alcune delle opere più ammirate e celebrate di tutti i tempi – dalla Veduta di Delft alla Fanciulla con perla all’orecchio, dalla Merlettaia all’Allegoria della pittura – rischiò quasi di essere cancellato dagli annali della storia dell’arte. Certo, durante la maggior parte della sua carriera si conquistò una buona fama a Delft ed era conosciuto anche al di fuori della sua città. Ma dipingeva con estrema lentezza, la sua produzione fu piuttosto esigua, e non diventò mai una figura di spicco nel mercato dell’arte. Quando nel 1672, in seguito alla guerra con la Francia, l’Olanda precipitò in una drammatica crisi economica, Vermeer ne fu letteralmente inghiottito. Alla sua morte, lasciò la moglie, dieci figli minorenni e un’ingente quantità di debiti. I suoi dipinti andarono dispersi e in molti casi attribuiti a pittori più noti di lui. La rivalutazione critica della sua opera iniziò soltanto a Settecento inoltrato.
Laura Snyder ripercorre ogni tappa di questa tragica vicenda, ma la sua attenzione si rivolge soprattutto a una delle questioni più complesse e dibattute tra gli studiosi: il ruolo della camera oscura nella pittura di Vermeer. Questo dispositivo, che nel XVII secolo era diventato ormai di ampio uso, si basa su un principio alquanto semplice: la luce che passa attraverso un piccolo foro ed entra in una stanza immersa nel buio proietta sulla parete opposta un’immagine capovolta di qualsiasi oggetto o scena si trovi all’esterno. L’immagine viene poi messa a fuoco con una lente convessa collocata in prossimità del foro e può, con l’aiuto di uno specchio, essere raddrizzata. Poiché però la camera oscura non lascia tracce visibili nei dipinti, è sempre difficile stabilirne l’impiego da parte di un artista.
Nel caso di Vermeer, dopo l’importante studio di Philip Steadman (Vermeer’s Camera, Oxford University Press, 2001), che ha dimostrato come, nella composizione di almeno dieci quadri, il pittore si sia avvalso di una camera oscura, la discussione poggia ora su un terreno più solido. Laura Snyder è molto critica – e un po’ ingenerosa – nei confronti di questo libro. Ma anche lei, pur sottolineando che «Vermeer non era schiavo dell’ottica della camera oscura», è certa che l’artista di Delft ne facesse uso e riuscisse così, come ripete più volte, a vedere «cose nuove», cose non visibili a occhio nudo. Sfugge tuttavia quali siano queste “cose” che soltanto la camera oscura rende visibili.
Ovviamente, la camera oscura, l’abbiamo detto, mostra in scala oggetti e fenomeni che ci circondano, ma non come quelli veramente invisibili, in quanto troppo lontani o troppo piccoli, rivelati dal telescopio e dal microscopio. Le suggestive descrizioni che fa Laura Snyder di alcuni effetti di colore, luce e ombra presenti nei dipinti di Vermeer, non bastano quindi a spiegare quale fosse, in concreto, il supplemento visivo che la camera oscura offriva all’artista. Il ricorso a questo dispositivo scaturiva infatti dalla sua capacità di trasformare scene tridimensionali in immagini bidimensionali, che potevano essere studiate in dettaglio e perfino ricalcate. Ma ciò che Vermeer apprezzava di più era che la camera oscura produceva immagini con un sensibile aumento del tono e del colore, permettendo di vedere, o di vedere meglio rispetto alla scena originale, le sfumature di luce e ombra.
Il libro di Laura Snyder è scritto con un’efficacia narrativa che non ha nulla da invidiare a un romanzo come quello che Tracy Chevalier ha dedicato a Vermeer (La ragazza con l’orecchino di perla, Neri Pozza). Questo pregio, che ne rende piacevole la lettura, non sempre però si concilia con il rigore storico che ci aspetterebbe da una studiosa. A stupire quindi non sono tanto certe sue interpretazioni, su cui si può essere d’accordo o meno, quanto alcuni scivoloni. Anche perché, soprattutto in epoca di Wikipedia, erano facilmente evitabili, come la sede dell’Accademia dei Lincei, che l’autrice colloca a Firenze e non a Roma, o come la traduzione dell’«occhialino» di Galileo con un improbabile little eye, anziché con il più appropriato small eyeglass.
Laura J. Snyder, Eye of the Beholder: Johannes Vermeer, Antoni van Leeuwenhoek, and the reinvention of seeing, W. W. Norton, New York, pagg. 432, $ 27.95
martedì 9 giugno 2015
Repubblica 9.6.15
Esce il nuovo libro di Odifreddi Ecco un estratto
Quel duello senza fine tra scienza e buonsenso
L’evidenza inganna: se guardiamo verso l’alto sembra davvero che il Sole giri intorno alla Terra
Einstein ha distrutto la certezza che se due eventi sono simultanei per qualcuno, lo sono per tutti
di Piergiorgio Odifreddi
C’È forse qualcosa di più evidente del fatto che il Sole e la Luna girano attorno alla Terra, una volta al giorno? Basta un minimo di osservazione, per accorgersi che entrambi gli astri si alzano, si muovono e si abbassano nel cielo, in maniera perfettamente analoga. Eppure, oggi sappiamo che questo genere di “evidenze” è inconcludente, per un duplice motivo: non solo, com’è ovvio, per l’appello all’autorità, ma anche, e più sorprendentemente, per quello alla supposta prova dei fatti. In realtà, benché le osservazioni ci presentino dati paralleli per il Sole e la Luna, il moto del Sole è solo un’illusione ottica, mentre il moto della Luna è una vera deduzione logica.
In altre parole, i fatti sono solo indizi, e ci vuol altro per saltare alle conclusioni: sostanzialmente, serve una visione scientifica, che permetta di discernere il vero e il reale dal falso e dall’immaginario. La caratteristica principale di questa visione scientifica sta nella capacità di saper andare oltre le apparenze, per capire le ragioni profonde dei fenomeni, e vedere il quadro generale della Natura. Come si può facilmente immaginare, le ragioni profonde e il quadro generale contrastano sistematicamente con le ragioni superficiali e i quadri particolari, che costituiscono invece il cosiddetto “senso comune”. Il che spiega, allo stesso tempo, le resistenze e le difficoltà che gli scienziati incontrano nel diffondere le proprie scoperte tra la gente comune, appunto. Una lista delle idee più “evidenti” può addirittura fungere da indice per una ministoria della scienza, i cui capitoli raccontino come queste idee abbiano dovuto essere faticosamente scalzate, una a una, per venir rimpiazzate da altre che in origine erano semplicemente considerate “assurde”.
Cominciando dalla geologia, il computo dell’età della Terra basato sulle fantasiose genealogie bibliche portò nel 1650 il vescovo Ussher a una stima di circa 6.000 anni, ma salì vertiginosamente quando si cominciarono a usare metodi scientifici. Nel 1779 il conte di Buffon misurò il tempo di raffreddamento di una sfera di terra, e ne dedusse un’età del pianeta di circa 75.000 anni. Nel 1862 Lord Kelvin fece calcoli più sofisticati dello stesso genere, e arrivò a una stima tra i 20 e i 400 milioni di anni. Nel 1927 la scoperta della radioattività permise ad Arthur Holmes di alzare la soglia tra 1 miliardo e mezzo e 3 miliardi. E nel 1956 Clair Patterson sfruttò i meteoriti per arrivare alla stima attuale di 4 miliardi e mezzo. Il calcolo dell’età della Terra costituisce l’esempio archetipico del passaggio dal mito alla scienza: si sostituisce una favola con una teoria, che dapprima è enunciata in forma rudimentale e semplificata, e poi viene via via precisata.
Molte altre illusioni “evidenti” derivano invece da una visione antropocentrica, a misura d’uomo, che impedisce di guardare al mondo con il necessario senso delle proporzioni. Per accorgersi della rotondità della Terra, fu necessario allargare lo sguardo, fisico e mentale: ad esempio, osservare il progressivo apparire di una nave all’orizzonte, o il graduale mutamento delle costellazioni nei grandi viaggi in direzione Nord-Sud, o la forma dell’ombra prodotta dalla Terra durante le eclissi di Luna. E il trattato Sul cielo di Aristotele testimonia che la consapevolezza della sfericità della Terra era già stata acquisita ben prima della nostra Era. Si dovettero invece attendere i Princìpi di geologia di Charles Lyell, tra il 1830 e il 1833, per accorgersi che i tempi geologici erano incommensurabili con quelli storici, e che piccole cause potevano alla lunga produrre grandi effetti: ad esempio, scolpire globalmente la superficie terrestre, nella maniera che a noi oggi appare localmente immutabile. Il principio del lento accumularsi di piccole variazioni fu una delle ispirazioni per L’origine delle specie di Chartra les Darwin, nel 1859. Ed è proprio nella biologia che le idee “evidenti” opposero, e ancora continuano a opporre, la più disperata resistenza a quelle scientifiche: prima fra tutte, ovviamente, quella della fissità delle specie, che la Bibbia supponeva create una volta per tutte da un intervento diretto del Creatore. Scalzata quella, l’evoluzionismo produsse effetti a catena: in particolare, l’idea che l’uomo non fosse altro che una variazione delle scimmie, oltre che l’ultima insignificante comparsa di una lunga storia. In realtà, solo la sistemazione definitiva dell’evoluzionismo è opera di Darwin. L’idea che le specie potessero evolvere era stata introdotta molto prima: nella Lettera sui ciechi a uso dei vedenti di Denis Diderot, e nella Storia naturale generale e particolare del conte di Buffon, entrambe del 1749. E la prima teoria coerente e completa, ma sbagliata, era stata enunciata nel 1809 da Jean-Baptiste de Lamarck nella Filosofia zoologica.
Quest’ultimo introdusse anche un’al- idea “evidente” e dura a morire: l’ereditarietà dei caratteri acquisiti, condivisa anche da Darwin, e scalzata soltanto nel 1883 dalla distinzione tra fenotipo e genotipo di August Weismann.
L’idea non “evidente” che ha causato le più furiose e durature resistenze fu però, ovviamente, quella del moto della Terra negli spazi celesti. Che a muoversi non fosse il Sole attorno alla Terra, ma la Terra attorno al Sole, fu proposto per la prima volta da Aristarco verso il 300 prima della nostra Era, e l’ipotesi gli procurò da parte degli stoici le stesse accuse di empietà che i cristiani scaricarono addosso a Galileo duemila anni dopo, nel 1633. La soluzione del dilemma venne da un’altra idea non “evidente”, proposta da Cartesio e Galileo: il principio d’inerzia, secondo il quale le forze non servono a mantenere il movimento di un corpo, come suggerirebbe l’uso dell’acceleratore sulla nostra auto, ma a cambiarlo. Nelle mani di Galileo e Newton, il nuovo principio servì a eliminare una quantità di preconcetti della fisica: gli stessi che continuano tuttora ad alimentare la cosiddetta “fisica ingenua”, professata da tutti coloro che non sono dei professionisti. In base al principio d’inerzia, un corpo in movimento non tende a fermarsi, o a cambiare direzione, a meno che non intervengano delle forze a costringervelo, come l’attrito dell’aria, o la forza di gravità. È la combinazione fra l’inerzia e la gravità a spiegare fenomeni tra loro tanto diversi quanto la caduta perfettamente verticale delle mele dagli alberi, e il permanere della Luna nella sua orbita. La relatività di Einstein mandò invece in soffitta una delle idee più “evidenti” a proposito del tempo: che se due eventi appaiono simultanei a qualcuno, devono apparire simultanei a tutti. Invece non esiste un tempo universale, valido per tutti, e ciascuno di noi ha un tempo personale, valido solo per sé. Analogamente, hanno dovuto essere messe in soffitta molte idee della chimica, che per secoli e millenni hanno alimentato i pregiudizi degli alchimisti e dei loro ingenui seguaci. Ad esempio, nessuno dei quattro elementi classici (terra, acqua, aria e fuoco) è un vero elemento, così come d’altronde nessuno dei due “colori” bianco e nero è un vero colore. E il calore non è prodotto da qualche fantomatica sostanza, come il flogisto immaginato nel 1667 da Johann Becher, ma dal movimento delle particelle che costituiscono un corpo o un gas. Particelle che, in maniera per niente “evidente”, sono sempre nello stesso numero in un dato recipiente, qualunque sia il gas che lo riempie a una data pressione.
Alla base di queste, e molte altre, mancate evidenze sta un’idea rivoluzionaria proposta da Democrito, divulgata da Lucrezio e confermata dalla fisica e dalla chimica moderne: l’atomismo. Esso mostra che, se non «siamo fatti della sostanza dei sogni», poco ci manca: gli atomi che ci compongono, infatti, sono quasi tutti vuoti. Ma non completamente vuoti come le idee “evidenti”, che la scienza si è assunta il compito di smantellare una a una, per liberarci gradualmente dalle pastoie dell’ignoranza e della superstizione.
IL LIBRO Il testo che qui pubblichiamo è tratto da Il giro del mondo in 80 pensieri di Piergiorgio Odifreddi (Rizzoli pagg. 416, euro 20)
Esce il nuovo libro di Odifreddi Ecco un estratto
Quel duello senza fine tra scienza e buonsenso
L’evidenza inganna: se guardiamo verso l’alto sembra davvero che il Sole giri intorno alla Terra
Einstein ha distrutto la certezza che se due eventi sono simultanei per qualcuno, lo sono per tutti
di Piergiorgio Odifreddi
C’È forse qualcosa di più evidente del fatto che il Sole e la Luna girano attorno alla Terra, una volta al giorno? Basta un minimo di osservazione, per accorgersi che entrambi gli astri si alzano, si muovono e si abbassano nel cielo, in maniera perfettamente analoga. Eppure, oggi sappiamo che questo genere di “evidenze” è inconcludente, per un duplice motivo: non solo, com’è ovvio, per l’appello all’autorità, ma anche, e più sorprendentemente, per quello alla supposta prova dei fatti. In realtà, benché le osservazioni ci presentino dati paralleli per il Sole e la Luna, il moto del Sole è solo un’illusione ottica, mentre il moto della Luna è una vera deduzione logica.
In altre parole, i fatti sono solo indizi, e ci vuol altro per saltare alle conclusioni: sostanzialmente, serve una visione scientifica, che permetta di discernere il vero e il reale dal falso e dall’immaginario. La caratteristica principale di questa visione scientifica sta nella capacità di saper andare oltre le apparenze, per capire le ragioni profonde dei fenomeni, e vedere il quadro generale della Natura. Come si può facilmente immaginare, le ragioni profonde e il quadro generale contrastano sistematicamente con le ragioni superficiali e i quadri particolari, che costituiscono invece il cosiddetto “senso comune”. Il che spiega, allo stesso tempo, le resistenze e le difficoltà che gli scienziati incontrano nel diffondere le proprie scoperte tra la gente comune, appunto. Una lista delle idee più “evidenti” può addirittura fungere da indice per una ministoria della scienza, i cui capitoli raccontino come queste idee abbiano dovuto essere faticosamente scalzate, una a una, per venir rimpiazzate da altre che in origine erano semplicemente considerate “assurde”.
Cominciando dalla geologia, il computo dell’età della Terra basato sulle fantasiose genealogie bibliche portò nel 1650 il vescovo Ussher a una stima di circa 6.000 anni, ma salì vertiginosamente quando si cominciarono a usare metodi scientifici. Nel 1779 il conte di Buffon misurò il tempo di raffreddamento di una sfera di terra, e ne dedusse un’età del pianeta di circa 75.000 anni. Nel 1862 Lord Kelvin fece calcoli più sofisticati dello stesso genere, e arrivò a una stima tra i 20 e i 400 milioni di anni. Nel 1927 la scoperta della radioattività permise ad Arthur Holmes di alzare la soglia tra 1 miliardo e mezzo e 3 miliardi. E nel 1956 Clair Patterson sfruttò i meteoriti per arrivare alla stima attuale di 4 miliardi e mezzo. Il calcolo dell’età della Terra costituisce l’esempio archetipico del passaggio dal mito alla scienza: si sostituisce una favola con una teoria, che dapprima è enunciata in forma rudimentale e semplificata, e poi viene via via precisata.
Molte altre illusioni “evidenti” derivano invece da una visione antropocentrica, a misura d’uomo, che impedisce di guardare al mondo con il necessario senso delle proporzioni. Per accorgersi della rotondità della Terra, fu necessario allargare lo sguardo, fisico e mentale: ad esempio, osservare il progressivo apparire di una nave all’orizzonte, o il graduale mutamento delle costellazioni nei grandi viaggi in direzione Nord-Sud, o la forma dell’ombra prodotta dalla Terra durante le eclissi di Luna. E il trattato Sul cielo di Aristotele testimonia che la consapevolezza della sfericità della Terra era già stata acquisita ben prima della nostra Era. Si dovettero invece attendere i Princìpi di geologia di Charles Lyell, tra il 1830 e il 1833, per accorgersi che i tempi geologici erano incommensurabili con quelli storici, e che piccole cause potevano alla lunga produrre grandi effetti: ad esempio, scolpire globalmente la superficie terrestre, nella maniera che a noi oggi appare localmente immutabile. Il principio del lento accumularsi di piccole variazioni fu una delle ispirazioni per L’origine delle specie di Chartra les Darwin, nel 1859. Ed è proprio nella biologia che le idee “evidenti” opposero, e ancora continuano a opporre, la più disperata resistenza a quelle scientifiche: prima fra tutte, ovviamente, quella della fissità delle specie, che la Bibbia supponeva create una volta per tutte da un intervento diretto del Creatore. Scalzata quella, l’evoluzionismo produsse effetti a catena: in particolare, l’idea che l’uomo non fosse altro che una variazione delle scimmie, oltre che l’ultima insignificante comparsa di una lunga storia. In realtà, solo la sistemazione definitiva dell’evoluzionismo è opera di Darwin. L’idea che le specie potessero evolvere era stata introdotta molto prima: nella Lettera sui ciechi a uso dei vedenti di Denis Diderot, e nella Storia naturale generale e particolare del conte di Buffon, entrambe del 1749. E la prima teoria coerente e completa, ma sbagliata, era stata enunciata nel 1809 da Jean-Baptiste de Lamarck nella Filosofia zoologica.
Quest’ultimo introdusse anche un’al- idea “evidente” e dura a morire: l’ereditarietà dei caratteri acquisiti, condivisa anche da Darwin, e scalzata soltanto nel 1883 dalla distinzione tra fenotipo e genotipo di August Weismann.
L’idea non “evidente” che ha causato le più furiose e durature resistenze fu però, ovviamente, quella del moto della Terra negli spazi celesti. Che a muoversi non fosse il Sole attorno alla Terra, ma la Terra attorno al Sole, fu proposto per la prima volta da Aristarco verso il 300 prima della nostra Era, e l’ipotesi gli procurò da parte degli stoici le stesse accuse di empietà che i cristiani scaricarono addosso a Galileo duemila anni dopo, nel 1633. La soluzione del dilemma venne da un’altra idea non “evidente”, proposta da Cartesio e Galileo: il principio d’inerzia, secondo il quale le forze non servono a mantenere il movimento di un corpo, come suggerirebbe l’uso dell’acceleratore sulla nostra auto, ma a cambiarlo. Nelle mani di Galileo e Newton, il nuovo principio servì a eliminare una quantità di preconcetti della fisica: gli stessi che continuano tuttora ad alimentare la cosiddetta “fisica ingenua”, professata da tutti coloro che non sono dei professionisti. In base al principio d’inerzia, un corpo in movimento non tende a fermarsi, o a cambiare direzione, a meno che non intervengano delle forze a costringervelo, come l’attrito dell’aria, o la forza di gravità. È la combinazione fra l’inerzia e la gravità a spiegare fenomeni tra loro tanto diversi quanto la caduta perfettamente verticale delle mele dagli alberi, e il permanere della Luna nella sua orbita. La relatività di Einstein mandò invece in soffitta una delle idee più “evidenti” a proposito del tempo: che se due eventi appaiono simultanei a qualcuno, devono apparire simultanei a tutti. Invece non esiste un tempo universale, valido per tutti, e ciascuno di noi ha un tempo personale, valido solo per sé. Analogamente, hanno dovuto essere messe in soffitta molte idee della chimica, che per secoli e millenni hanno alimentato i pregiudizi degli alchimisti e dei loro ingenui seguaci. Ad esempio, nessuno dei quattro elementi classici (terra, acqua, aria e fuoco) è un vero elemento, così come d’altronde nessuno dei due “colori” bianco e nero è un vero colore. E il calore non è prodotto da qualche fantomatica sostanza, come il flogisto immaginato nel 1667 da Johann Becher, ma dal movimento delle particelle che costituiscono un corpo o un gas. Particelle che, in maniera per niente “evidente”, sono sempre nello stesso numero in un dato recipiente, qualunque sia il gas che lo riempie a una data pressione.
Alla base di queste, e molte altre, mancate evidenze sta un’idea rivoluzionaria proposta da Democrito, divulgata da Lucrezio e confermata dalla fisica e dalla chimica moderne: l’atomismo. Esso mostra che, se non «siamo fatti della sostanza dei sogni», poco ci manca: gli atomi che ci compongono, infatti, sono quasi tutti vuoti. Ma non completamente vuoti come le idee “evidenti”, che la scienza si è assunta il compito di smantellare una a una, per liberarci gradualmente dalle pastoie dell’ignoranza e della superstizione.
IL LIBRO Il testo che qui pubblichiamo è tratto da Il giro del mondo in 80 pensieri di Piergiorgio Odifreddi (Rizzoli pagg. 416, euro 20)
sabato 6 giugno 2015
Repubblica 6.6.15
Perché la società postumana mette a rischio le nostre libertà
Tecnoscienze, ricerca biomedica, lavoro affidato ai soli robot
di Stefano Rodotà
SIAMO già prigionieri di un futuro del quale, come ha scritto l’-Economist, dobbiamo “preoccuparci con saggezza”. Ma essere saggi è difficile quando ci viene promessa l’immortalità o viene minacciata la subordinazione dell’intero genere umano a macchine superintelligenti. Previsioni lontane, a giudizio di molti irrealizzabili, che tuttavia obbligano a contemplare un orizzonte nel quale il postumano, parola che descrive una nuova condizione, trova manifestazioni assai più vicine, che invadono il nostro presente e ci consegnano alle dinamiche della tecnoscienza. Fino a che punto, però, l’affidarsi fiducioso alla tecnoscienza può diventare delega? E la delega può degenerare in deresponsabilizzazione? Proviamo a interrogare i fatti. Dalla Cina arriva la notizia di una fabbrica interamente affidata ai robot, avanguardia di una trasformazione radicale dove la parola “lavoro” rischia di scomparire insieme alla realtà che ha sempre designato.
Ma, nel momento in cui si disegna un mondo in cui il lavoro umano comincia a essere considerato residuale, si avvia un mutamento qualitativo di cui ci si dovrebbe preoccupare fin da ora con saggezza. La riflessione sulla condizione postumana dovrebbe cominciare proprio da qui, dalla situazione materiale delle persone, senza saltare questo passaggio, come talvolta accade nella riflessione dei postumanisti, proiettandosi volontaristicamente in un futuro già pacificato. Non è una via semplice quella di un futuro segnato non da un generico appello alla tecnoscienza, ma più precisamente da un convergere di biologia, elettronica, intelligenza artificiale, robotica, nanotecnologie, neuroscienze, che ha fatto parlare del corpo come di un nuovo oggetto, una “nano-bio-info-neuro machine”. Ma questo allontanarsi dalla dimensione umana non è presentato come una sorta di congedo definitivo, ma piuttosto come “movimento intellettuale e culturale che afferma la possibilità e la desiderabilità di migliorare in maniera sostanziale la condizione umana, usando la tecnologia per eliminare l’invecchiamento ed esaltare al massimo le capacità intellettuali, fisiche e psicologiche”. Postumano è inteso come “meglio dell’umano”, sottolineando come la tecnoscienza consenta di uscire da una condizione segnata da caducità, finitezza, fragilità. Si mette così in evidenza una emancipazione, ma si segnala pure una insoddisfazione per l’umano nel tempo cambiato, che dovrebbe portare alla liberazione dal “pregiudizio” umanistico. L’uomo non più “misura di tutte le cose”, ma posto sullo stesso piano di tutti gli altri esseri viventi, attribuendo rilevanza costitutiva anche al suo rapporto con il mondo degli oggetti.
Ma la prospettiva postumanista incarna due dinamiche in conflitto, tra appropriazione e espropriazione: il diritto incondizionato di appropriarsi e di utilizzare tutte le opportunità offerte dalla tecnoscienza; l’espropriazione da parte del mondo delle macchine, della robotica, dell’intelligenza artificiale. Nasce qui la questione ricordata all’inizio, quasi una sfida definitiva. Non solo l’assunzione di sembianze di macchina da parte dell’umano, con i robot umanoidi. Ma la creazione di sistemi artificiali in grado di imparare, dotati di una forma di intelligenza propria che li metterebbe in grado di sopraffare l’intelligenza umana. E si è detto che la creazione della prima macchina superintelligente sarebbe l’ultima invenzione dell’uomo, a quel punto privato d’ogni libertà, che continuerebbe a popolare il mondo però destituito della sua propria umanità.
Abbandonando queste speculazioni sul futuro, il ritorno alle realtà presente indica una destituzione di umanità già prodotta dal ricorso alle “armi letali autonome”, dove si appanna la responsabilità della decisione, dove il fatto che un drone, impiegato per uccidere un capo terrorista, provochi una strage di civili, viene degradato a “effetto collaterale”. Preoccupandosi con saggezza, si suggerisce almeno una moratoria del ricorso a queste armi. Riflettendo più a fondo, si presenta come ineludibile guida quella riserva di umanità affidata a parole come dignità, eguaglianza, libertà, solidarietà, dalle quali lo stesso pensiero postumanista non riesce a liberarsi.
Perché la società postumana mette a rischio le nostre libertà
Tecnoscienze, ricerca biomedica, lavoro affidato ai soli robot
di Stefano Rodotà
SIAMO già prigionieri di un futuro del quale, come ha scritto l’-Economist, dobbiamo “preoccuparci con saggezza”. Ma essere saggi è difficile quando ci viene promessa l’immortalità o viene minacciata la subordinazione dell’intero genere umano a macchine superintelligenti. Previsioni lontane, a giudizio di molti irrealizzabili, che tuttavia obbligano a contemplare un orizzonte nel quale il postumano, parola che descrive una nuova condizione, trova manifestazioni assai più vicine, che invadono il nostro presente e ci consegnano alle dinamiche della tecnoscienza. Fino a che punto, però, l’affidarsi fiducioso alla tecnoscienza può diventare delega? E la delega può degenerare in deresponsabilizzazione? Proviamo a interrogare i fatti. Dalla Cina arriva la notizia di una fabbrica interamente affidata ai robot, avanguardia di una trasformazione radicale dove la parola “lavoro” rischia di scomparire insieme alla realtà che ha sempre designato.
Ma, nel momento in cui si disegna un mondo in cui il lavoro umano comincia a essere considerato residuale, si avvia un mutamento qualitativo di cui ci si dovrebbe preoccupare fin da ora con saggezza. La riflessione sulla condizione postumana dovrebbe cominciare proprio da qui, dalla situazione materiale delle persone, senza saltare questo passaggio, come talvolta accade nella riflessione dei postumanisti, proiettandosi volontaristicamente in un futuro già pacificato. Non è una via semplice quella di un futuro segnato non da un generico appello alla tecnoscienza, ma più precisamente da un convergere di biologia, elettronica, intelligenza artificiale, robotica, nanotecnologie, neuroscienze, che ha fatto parlare del corpo come di un nuovo oggetto, una “nano-bio-info-neuro machine”. Ma questo allontanarsi dalla dimensione umana non è presentato come una sorta di congedo definitivo, ma piuttosto come “movimento intellettuale e culturale che afferma la possibilità e la desiderabilità di migliorare in maniera sostanziale la condizione umana, usando la tecnologia per eliminare l’invecchiamento ed esaltare al massimo le capacità intellettuali, fisiche e psicologiche”. Postumano è inteso come “meglio dell’umano”, sottolineando come la tecnoscienza consenta di uscire da una condizione segnata da caducità, finitezza, fragilità. Si mette così in evidenza una emancipazione, ma si segnala pure una insoddisfazione per l’umano nel tempo cambiato, che dovrebbe portare alla liberazione dal “pregiudizio” umanistico. L’uomo non più “misura di tutte le cose”, ma posto sullo stesso piano di tutti gli altri esseri viventi, attribuendo rilevanza costitutiva anche al suo rapporto con il mondo degli oggetti.
Ma la prospettiva postumanista incarna due dinamiche in conflitto, tra appropriazione e espropriazione: il diritto incondizionato di appropriarsi e di utilizzare tutte le opportunità offerte dalla tecnoscienza; l’espropriazione da parte del mondo delle macchine, della robotica, dell’intelligenza artificiale. Nasce qui la questione ricordata all’inizio, quasi una sfida definitiva. Non solo l’assunzione di sembianze di macchina da parte dell’umano, con i robot umanoidi. Ma la creazione di sistemi artificiali in grado di imparare, dotati di una forma di intelligenza propria che li metterebbe in grado di sopraffare l’intelligenza umana. E si è detto che la creazione della prima macchina superintelligente sarebbe l’ultima invenzione dell’uomo, a quel punto privato d’ogni libertà, che continuerebbe a popolare il mondo però destituito della sua propria umanità.
Abbandonando queste speculazioni sul futuro, il ritorno alle realtà presente indica una destituzione di umanità già prodotta dal ricorso alle “armi letali autonome”, dove si appanna la responsabilità della decisione, dove il fatto che un drone, impiegato per uccidere un capo terrorista, provochi una strage di civili, viene degradato a “effetto collaterale”. Preoccupandosi con saggezza, si suggerisce almeno una moratoria del ricorso a queste armi. Riflettendo più a fondo, si presenta come ineludibile guida quella riserva di umanità affidata a parole come dignità, eguaglianza, libertà, solidarietà, dalle quali lo stesso pensiero postumanista non riesce a liberarsi.
giovedì 4 giugno 2015
Corriere 4.6.15
Perché siamo alla ricerca dei segreti nascosti in quegli istanti iniziali
Il fascino di un nuovo passo che proietta verso l’ignoto
di Paolo Giordano
«A mouth-watering prospect», una prospettiva da far venire l’acquolina in bocca: così, in una mail al personale, il direttore generale del Cern, Rolf Heuer, ha definito l’esplorazione della regione di energie fino a 13 TeV, inaugurata ieri a Lhc.
Il Large Hadron Collider venne concepito trent’anni fa (l’idea risale al 1984) proprio con l’intenzione di raggiungere questa scala di energie, quindi si può ben intuire il senso di trionfo, di commozione e di lieve sgomento che pervade nelle ultime ore le migliaia di persone coinvolte. L’evento non è molto diverso dal lancio in orbita di un nuovo veicolo spaziale, meno scenografico forse, perché qui tutto avviene nelle profondità della terra e in uno spazio minuscolo, invisibile agli occhi — ma non molto diverso —. Se una sonda spaziale ci permette di visitare regioni inesplorate dello spazio, infatti, aumentare l’energia delle collisioni in un acceleratore come Lhc ci permette di visitare regioni inesplorate del tempo. L’analogia è ben chiara a tutti i fisici e discende da una formula alquanto semplice. In sostanza, più si aumenta l’energia delle collisioni, più indietro nel tempo ci si spinge, ricreando artificialmente gli istanti fatidici successivi al Big Bang, come se si guadagnasse ogni volta qualche fotogramma di una pellicola che ha filmato l’evoluzione dell’Universo dal principio.
Nel caso di Lhc, decenni di lavoro, una quantità abnorme di tempo, di energie intellettuali, fisiche ed economiche ci permettono di guadagnare qualche frazione infinitesimale di secondo. Sembra poco, sembra non valerne quasi la pena, ma non è così. Il tempo non ha tutto lo stesso valore nell’evoluzione dell’Universo: per i fisici, ci sono forse più misteri cruciali da risolvere nel primo centesimo di secondo preistorico di quanti ce ne siano nei miliardi di anni seguenti. La fatica che agli scienziati è richiesta per strappare un’altra piccola porzione di passato aumenta esponenzialmente mano a mano che si procede all’indietro, come se il mistero dell’Inizio ci prendesse in giro, o volesse a tutti i costi restare inconoscibile. Ora, il salto dall’energia della prima presa dati di Lhc — 8 TeV, quanto è bastato per rivelare il bosone di Higgs — all’energia attuale servirà, forse, a chiarire di che cosa sia fatto quel venticinque percento di materia del cosmo che non vediamo, non percepiamo, ma sappiamo essere lì (venticinque percento: non proprio un’inezia). E servirà, forse, a svelare per quale meccanismo, dopo una fase brevissima di sostanziale parità, la materia abbia prevalso sulla sua gemella eterozigote, l’antimateria.
L’aspetto inedito, affascinante, di questo nuovo passo è che stavolta non si va a caccia di qualcosa di troppo definito. Il bosone di Higgs, l’ultimo pezzo nel puzzle della fisica «standard» delle particelle, era lì dove lo si aspettava, adesso si tratta di misurarne meglio le caratteristiche, ma delle energie più alte si conosce poco o nulla, si hanno a disposizione soltanto ipotesi discretamente vaghe, al punto da riassumerle tutte nell’espressione anodina «Nuova Fisica». Perlopiù, si cercherà di scovare qualche anomalia nei processi. Dopodiché, ammesso di trovarne, si farà di tutto per interpretare quelle anomalie con i vari modelli predisposti dai fisici teorici. È iniziata quindi una specie di peregrinazione in un luogo estraneo e imprevedibile, proprio il genere di attività che agli scienziati fa veni re «l’acquolina in bocca».
Una precisazione importante: 13 TeV non è di per sé un’energia spaventosa. Diviene tale quando è condensata in un volume di spazio ridotto quanto quello delle collisioni a Lhc, tanto da farci ipotizzare che negli scontri si raggiunga la temperatura più alta presente nell’Universo attuale.
È possibile che in futuro mancheranno i mezzi e la fiducia per realizzare una macchina capace di superare le prestazioni di Lhc, che le collisioni a 13 TeV restino il massimo mai osato dall’ingegno umano, ma i dati a nostra disposizione smentiscono una supposizione del genere. Finora, l’uomo ha sempre trovato il modo di spingersi ancora un po’ oltre — un po’ più lontano nello spazio, un po’ più indietro nel tempo.
Perché siamo alla ricerca dei segreti nascosti in quegli istanti iniziali
Il fascino di un nuovo passo che proietta verso l’ignoto
di Paolo Giordano
«A mouth-watering prospect», una prospettiva da far venire l’acquolina in bocca: così, in una mail al personale, il direttore generale del Cern, Rolf Heuer, ha definito l’esplorazione della regione di energie fino a 13 TeV, inaugurata ieri a Lhc.
Il Large Hadron Collider venne concepito trent’anni fa (l’idea risale al 1984) proprio con l’intenzione di raggiungere questa scala di energie, quindi si può ben intuire il senso di trionfo, di commozione e di lieve sgomento che pervade nelle ultime ore le migliaia di persone coinvolte. L’evento non è molto diverso dal lancio in orbita di un nuovo veicolo spaziale, meno scenografico forse, perché qui tutto avviene nelle profondità della terra e in uno spazio minuscolo, invisibile agli occhi — ma non molto diverso —. Se una sonda spaziale ci permette di visitare regioni inesplorate dello spazio, infatti, aumentare l’energia delle collisioni in un acceleratore come Lhc ci permette di visitare regioni inesplorate del tempo. L’analogia è ben chiara a tutti i fisici e discende da una formula alquanto semplice. In sostanza, più si aumenta l’energia delle collisioni, più indietro nel tempo ci si spinge, ricreando artificialmente gli istanti fatidici successivi al Big Bang, come se si guadagnasse ogni volta qualche fotogramma di una pellicola che ha filmato l’evoluzione dell’Universo dal principio.
Nel caso di Lhc, decenni di lavoro, una quantità abnorme di tempo, di energie intellettuali, fisiche ed economiche ci permettono di guadagnare qualche frazione infinitesimale di secondo. Sembra poco, sembra non valerne quasi la pena, ma non è così. Il tempo non ha tutto lo stesso valore nell’evoluzione dell’Universo: per i fisici, ci sono forse più misteri cruciali da risolvere nel primo centesimo di secondo preistorico di quanti ce ne siano nei miliardi di anni seguenti. La fatica che agli scienziati è richiesta per strappare un’altra piccola porzione di passato aumenta esponenzialmente mano a mano che si procede all’indietro, come se il mistero dell’Inizio ci prendesse in giro, o volesse a tutti i costi restare inconoscibile. Ora, il salto dall’energia della prima presa dati di Lhc — 8 TeV, quanto è bastato per rivelare il bosone di Higgs — all’energia attuale servirà, forse, a chiarire di che cosa sia fatto quel venticinque percento di materia del cosmo che non vediamo, non percepiamo, ma sappiamo essere lì (venticinque percento: non proprio un’inezia). E servirà, forse, a svelare per quale meccanismo, dopo una fase brevissima di sostanziale parità, la materia abbia prevalso sulla sua gemella eterozigote, l’antimateria.
L’aspetto inedito, affascinante, di questo nuovo passo è che stavolta non si va a caccia di qualcosa di troppo definito. Il bosone di Higgs, l’ultimo pezzo nel puzzle della fisica «standard» delle particelle, era lì dove lo si aspettava, adesso si tratta di misurarne meglio le caratteristiche, ma delle energie più alte si conosce poco o nulla, si hanno a disposizione soltanto ipotesi discretamente vaghe, al punto da riassumerle tutte nell’espressione anodina «Nuova Fisica». Perlopiù, si cercherà di scovare qualche anomalia nei processi. Dopodiché, ammesso di trovarne, si farà di tutto per interpretare quelle anomalie con i vari modelli predisposti dai fisici teorici. È iniziata quindi una specie di peregrinazione in un luogo estraneo e imprevedibile, proprio il genere di attività che agli scienziati fa veni re «l’acquolina in bocca».
Una precisazione importante: 13 TeV non è di per sé un’energia spaventosa. Diviene tale quando è condensata in un volume di spazio ridotto quanto quello delle collisioni a Lhc, tanto da farci ipotizzare che negli scontri si raggiunga la temperatura più alta presente nell’Universo attuale.
È possibile che in futuro mancheranno i mezzi e la fiducia per realizzare una macchina capace di superare le prestazioni di Lhc, che le collisioni a 13 TeV restino il massimo mai osato dall’ingegno umano, ma i dati a nostra disposizione smentiscono una supposizione del genere. Finora, l’uomo ha sempre trovato il modo di spingersi ancora un po’ oltre — un po’ più lontano nello spazio, un po’ più indietro nel tempo.
Corriere 4.6.15
Il sogno di Fabiola Gianotti
«Raggiunti i limiti della tecnologia. Esiti imprevedibili»
«Finalmente possiamo affrontare grandi questioni della fisica rimaste finora senza risposta» ammette soddisfatta Fabiola Gianotti, che dopo aver diretto uno dei due esperimenti chiave (Atlas) per la scoperta del bosone di Higgs nel 2012 (l’altro era Cms) ora si prepara alla guida del Cern, il laboratorio europeo oggi più importante al mondo per le ricerche sulla natura della materia, nato a Ginevra mezzo secolo fa.
Quali saranno le nuove opportunità offerte da Lhc?
«Guardando nel mondo primordiale ricostruito all’interno della macchina cercheremo di capire di che cosa sia formata la materia oscura che caratterizza il 25 per cento dell’Universo, oppure l’antimateria sulla quale all’inizio ha avuto il sopravvento la materia di cui anche noi siamo costituiti, e non sappiamo ancora il perché. Compiamo un viaggio alle origini entusiasmante solo al pensiero».
Tra le altre domande in attesa di risposta c’è anche l’esistenza o meno della supersimmetria.
«Questa è una teoria ipotizzata e dobbiamo vedere se, così come è stata formulata, corrisponda alla realtà. Magari non è corretta e ha bisogno di modifiche. Comunque se non l’abbiamo trovata nella prima fase degli studi potrebbe significare che le particelle di cui è formata come il neutralino o il fotino si manifestano a energie superiori. E adesso lo verificheremo».
Il fascino dei nuovi strumenti di indagine deriva anche dalla facoltà di portare dove nessuno aveva previsto.
«Infatti potremmo scoprire particelle nemmeno immaginate; delle realtà nuove perché Lhc, macchina meravigliosa, ci spalanca la porta di un giardino incantato nel quale le sorprese possono essere numerose. Siamo ricercatori. Cerchiamo, e le scoperte più belle sono quelle inattese. Di certo l’acceleratore consente di affrontare una nuova fisica per la quale ci siamo preparati in questi anni. Bisogna però ricordare che è la natura a decidere e spesso è in grado di sorprenderci con visioni a cui nessuno aveva pensato».
Prospettive esaltanti permesse da uno strumento unico al mondo. È lecito, dunque, attendersi risultati altrettanto eccezionali?
«Lhc e i quattro esperimenti sono ai limiti della tecnologia e consentono di indagare la natura al meglio, come mai era stato possibile. È come per un pittore disporre di nuovi colori, per uno sculture di un marmo eccezionale o per un musicista disporre di un nuovo Steinway a coda: i risultati sono potenzialmente straordinari».
Come si sente uno scienziato davanti a queste eccezionali possibilità?
«Posso dire di vivere assieme ai miei colleghi un’emozione profonda. Trovarsi in questo modo sulla soglia di una nuova epoca della conoscenza ti fa sentire anche la responsabilità di un’impegno che hai sognato a lungo e finalmente diventa una realtà».
Il sogno di Fabiola Gianotti
«Raggiunti i limiti della tecnologia. Esiti imprevedibili»
«Finalmente possiamo affrontare grandi questioni della fisica rimaste finora senza risposta» ammette soddisfatta Fabiola Gianotti, che dopo aver diretto uno dei due esperimenti chiave (Atlas) per la scoperta del bosone di Higgs nel 2012 (l’altro era Cms) ora si prepara alla guida del Cern, il laboratorio europeo oggi più importante al mondo per le ricerche sulla natura della materia, nato a Ginevra mezzo secolo fa.
Quali saranno le nuove opportunità offerte da Lhc?
«Guardando nel mondo primordiale ricostruito all’interno della macchina cercheremo di capire di che cosa sia formata la materia oscura che caratterizza il 25 per cento dell’Universo, oppure l’antimateria sulla quale all’inizio ha avuto il sopravvento la materia di cui anche noi siamo costituiti, e non sappiamo ancora il perché. Compiamo un viaggio alle origini entusiasmante solo al pensiero».
Tra le altre domande in attesa di risposta c’è anche l’esistenza o meno della supersimmetria.
«Questa è una teoria ipotizzata e dobbiamo vedere se, così come è stata formulata, corrisponda alla realtà. Magari non è corretta e ha bisogno di modifiche. Comunque se non l’abbiamo trovata nella prima fase degli studi potrebbe significare che le particelle di cui è formata come il neutralino o il fotino si manifestano a energie superiori. E adesso lo verificheremo».
Il fascino dei nuovi strumenti di indagine deriva anche dalla facoltà di portare dove nessuno aveva previsto.
«Infatti potremmo scoprire particelle nemmeno immaginate; delle realtà nuove perché Lhc, macchina meravigliosa, ci spalanca la porta di un giardino incantato nel quale le sorprese possono essere numerose. Siamo ricercatori. Cerchiamo, e le scoperte più belle sono quelle inattese. Di certo l’acceleratore consente di affrontare una nuova fisica per la quale ci siamo preparati in questi anni. Bisogna però ricordare che è la natura a decidere e spesso è in grado di sorprenderci con visioni a cui nessuno aveva pensato».
Prospettive esaltanti permesse da uno strumento unico al mondo. È lecito, dunque, attendersi risultati altrettanto eccezionali?
«Lhc e i quattro esperimenti sono ai limiti della tecnologia e consentono di indagare la natura al meglio, come mai era stato possibile. È come per un pittore disporre di nuovi colori, per uno sculture di un marmo eccezionale o per un musicista disporre di un nuovo Steinway a coda: i risultati sono potenzialmente straordinari».
Come si sente uno scienziato davanti a queste eccezionali possibilità?
«Posso dire di vivere assieme ai miei colleghi un’emozione profonda. Trovarsi in questo modo sulla soglia di una nuova epoca della conoscenza ti fa sentire anche la responsabilità di un’impegno che hai sognato a lungo e finalmente diventa una realtà».
La Stampa 4.6.15
“Ora potremo scoprire i segreti di materia oscura e antimateria”
Ferroni, presidente dell’Infn: ci aspetta uno zoo di particelle sconosciute
intervista di Gabriele Beccaria
Tredici Tev. Professor Fernando Ferroni, lei è il presidente dell’Infn, l’Istituto nazionale di fisica nucleare: che cosa significa tutta quell’energia?
«Una singola zanzara o un Frecciarossa in piena corsa».
Spieghi.
«Il singolo protone può essere noioso come una zanzara, ma un intero “pacchetto”, composto da miliardi di protoni, come quelli che girano nell’acceleratore Lhc, equivale a un treno veloce lanciato contro un muro. Può fare decisamente male».
È il massimo possibile?
«Lhc è stato progettato per 14. Poi non si può andare oltre, a meno di non fare cambiamenti sostanziali».
Voi studiosi siete così eccitati da annunciare l’inizio di una «Nuova Fisica»: che cosa significa?
«Di sicuro la vecchia è finita!».
E quindi?
«Si sa che ci dev’essere una nuova... Perché la materia oscura esiste e perché ci sono fenomeni incomprensibili per i quali, purtroppo, non abbiamo una teoria solida».
La scoperta del famoso Bosone di Higgs, la particella che «dà» la massa, ha concluso un ciclo?
«La carta geografica che ci ha portati al Bosone è simile a quella che ha condotto Colombo verso le Indie. Poi - si sa - lui ha incontrato l’America: è stato un colpo di fortuna che noi non abbiamo ancora avuto».
Siete a corto di mappe?
«La mappa per la nuova fisica non c’è. Non sappiamo dove sta la Nuova Fisica. È Terra Incognita».
Però ci sono i vostri 13 Tev.
«I 13 Tev ci dicono che siamo sbarcati da qualche parte: ora siamo in grado di produrre particelle - se esistono - di massa maggiore di quelle generate finora».
Il problema?
«È se ci sono o non ci sono. La scommessa è trovare particelle che finora si sono ben nascoste. Perché abbiamo di fronte due problemi grandi come macigni».
Quali sono?
«Il primo è l’esistenza della materia oscura e il secondo è il motivo per cui noi ci siamo. E questa non è una questione filosofica: ci siamo - per fortuna - perché a un certo punto l’antimateria è scomparsa, lasciando il posto alla materia».
Avete tante ipotesi?
«Ci eravamo cullati nell’illusione che teorie come la supersimmetria ci dessero delle spiegazioni. Ora c’è un po’ più di cautela, dopo che all’energia di 8 Tev non si è visto niente, anche se ora abbiamo spalancato una porta e speriamo di vedere meglio».
Cosa le piacerebbe vedere?
«Animali sconosciuti di questo nuovo zoo di particelle».
Che tempi vi siete dati?
«Due anni».
E poi?
«Se entro due anni non abbiamo trovato niente, abbiamo un grosso problema: saranno 48 mesi di sofferenza o di gioia. Il mondo della ricerca è fatto così. Ci vuole la speranza di trovare e anche il coraggio di saper dire che, se non si è trovato nulla, abbiamo comunque fatto il nostro dovere».
Materia oscura e materia-antimateria: quanto sono legate le due questioni?
«Per quanto ne capiamo, non sono correlate, ma al momento la Teoria del Tutto non ce l’abbiamo proprio. Ecco perché c’è Lhc, che si deve considerare come una macchina di scoperta».
Che cosa significa che Lhc fa collidere protoni?
«Un protone di 13 Tev equivale a 13 mila masse di uno singolo: buona parte dell’energia si può trasformare in massa, creando così particelle di massa molto più grande rispetto ai protoni stessi».
Conseguenza?
«Se ci sono particelle di questa natura, si dovrebbero poter creare e quindi osservare».
Osservare con i quattro esperimenti di Lhc: cosa cercano in dettaglio?
«Due sono “tuttologi”, Atlas e Cms. Poi c’è Lhcb, che studia la materia-antimateria, e Alice, che si concentra sulle origini del cosmo, la “zuppa cosmica”».
Capiremo meglio l’Universo?
«È il nostro scopo ultimo».
Anche la sua fine?
«Quella la sappiamo già: è in espansione accelerata e si disintegrerà nel buio e nel freddo».
Tra quanto?
«Cento miliardi di anni».
C’è da preoccuparsi?
«No. La Terra uscirà dalla regione di abitabilità tra un paio di miliardi di anni. Per quella data ce ne saremo andati altrove o saremo già cotti».
“Ora potremo scoprire i segreti di materia oscura e antimateria”
Ferroni, presidente dell’Infn: ci aspetta uno zoo di particelle sconosciute
intervista di Gabriele Beccaria
Tredici Tev. Professor Fernando Ferroni, lei è il presidente dell’Infn, l’Istituto nazionale di fisica nucleare: che cosa significa tutta quell’energia?
«Una singola zanzara o un Frecciarossa in piena corsa».
Spieghi.
«Il singolo protone può essere noioso come una zanzara, ma un intero “pacchetto”, composto da miliardi di protoni, come quelli che girano nell’acceleratore Lhc, equivale a un treno veloce lanciato contro un muro. Può fare decisamente male».
È il massimo possibile?
«Lhc è stato progettato per 14. Poi non si può andare oltre, a meno di non fare cambiamenti sostanziali».
Voi studiosi siete così eccitati da annunciare l’inizio di una «Nuova Fisica»: che cosa significa?
«Di sicuro la vecchia è finita!».
E quindi?
«Si sa che ci dev’essere una nuova... Perché la materia oscura esiste e perché ci sono fenomeni incomprensibili per i quali, purtroppo, non abbiamo una teoria solida».
La scoperta del famoso Bosone di Higgs, la particella che «dà» la massa, ha concluso un ciclo?
«La carta geografica che ci ha portati al Bosone è simile a quella che ha condotto Colombo verso le Indie. Poi - si sa - lui ha incontrato l’America: è stato un colpo di fortuna che noi non abbiamo ancora avuto».
Siete a corto di mappe?
«La mappa per la nuova fisica non c’è. Non sappiamo dove sta la Nuova Fisica. È Terra Incognita».
Però ci sono i vostri 13 Tev.
«I 13 Tev ci dicono che siamo sbarcati da qualche parte: ora siamo in grado di produrre particelle - se esistono - di massa maggiore di quelle generate finora».
Il problema?
«È se ci sono o non ci sono. La scommessa è trovare particelle che finora si sono ben nascoste. Perché abbiamo di fronte due problemi grandi come macigni».
Quali sono?
«Il primo è l’esistenza della materia oscura e il secondo è il motivo per cui noi ci siamo. E questa non è una questione filosofica: ci siamo - per fortuna - perché a un certo punto l’antimateria è scomparsa, lasciando il posto alla materia».
Avete tante ipotesi?
«Ci eravamo cullati nell’illusione che teorie come la supersimmetria ci dessero delle spiegazioni. Ora c’è un po’ più di cautela, dopo che all’energia di 8 Tev non si è visto niente, anche se ora abbiamo spalancato una porta e speriamo di vedere meglio».
Cosa le piacerebbe vedere?
«Animali sconosciuti di questo nuovo zoo di particelle».
Che tempi vi siete dati?
«Due anni».
E poi?
«Se entro due anni non abbiamo trovato niente, abbiamo un grosso problema: saranno 48 mesi di sofferenza o di gioia. Il mondo della ricerca è fatto così. Ci vuole la speranza di trovare e anche il coraggio di saper dire che, se non si è trovato nulla, abbiamo comunque fatto il nostro dovere».
Materia oscura e materia-antimateria: quanto sono legate le due questioni?
«Per quanto ne capiamo, non sono correlate, ma al momento la Teoria del Tutto non ce l’abbiamo proprio. Ecco perché c’è Lhc, che si deve considerare come una macchina di scoperta».
Che cosa significa che Lhc fa collidere protoni?
«Un protone di 13 Tev equivale a 13 mila masse di uno singolo: buona parte dell’energia si può trasformare in massa, creando così particelle di massa molto più grande rispetto ai protoni stessi».
Conseguenza?
«Se ci sono particelle di questa natura, si dovrebbero poter creare e quindi osservare».
Osservare con i quattro esperimenti di Lhc: cosa cercano in dettaglio?
«Due sono “tuttologi”, Atlas e Cms. Poi c’è Lhcb, che studia la materia-antimateria, e Alice, che si concentra sulle origini del cosmo, la “zuppa cosmica”».
Capiremo meglio l’Universo?
«È il nostro scopo ultimo».
Anche la sua fine?
«Quella la sappiamo già: è in espansione accelerata e si disintegrerà nel buio e nel freddo».
Tra quanto?
«Cento miliardi di anni».
C’è da preoccuparsi?
«No. La Terra uscirà dalla regione di abitabilità tra un paio di miliardi di anni. Per quella data ce ne saremo andati altrove o saremo già cotti».
La Stampa 4.6.15
Collisioni record al Cern, inizia la nuova fisica
Il Large Hadron Collider arriva alla potenza più alta di sempre e promette scoperte straordinarie
di Valentina Arcovio
E’ iniziata la nuova avventura della macchina più potente mai costruita dall’uomo. Il Large Hadron Collider (Lhc) ha dato il via alle prime collisioni di particelle all’energia record di 13mila miliardi di elettronvolt (13 TeV), quasi il doppio di quella che nel 2012 ha portato alla «cattura» del Bosone di Higgs.
Raccogliere dati
Insieme con i primi scontri tra protoni, lungo l’anello di 27 km del super-acceleratore del Cern di Ginevra, anche i quattro esperimenti del gigante della fisica delle particelle - Atlas, Cms, Alice e Lhcb - hanno cominciato a raccogliere i dati che potrebbero riscrivere la fisica. E, anche se nei prossimi anni si continuerà a raccogliere dati, da ora in poi ogni momento è buono per nuovi ed emozionanti colpi di scena. Il viaggio nell’infinitamente piccolo, infatti, permetterà di compiere un tuffo indietro nel tempo, a oltre 13 miliardi di anni, quando il cosmo era costituito da una zuppa incandescente e densa di quark e gluoni.
La «nuova fisica», che ci aspetta oltre il Modello Standard, la teoria che oggi descrive nel modo più efficace le particelle e le loro interazioni, potrebbe essere fatta di dimensioni spazio-temporali nascoste, arrotolate su se stesse. Oppure potrebbe essere costituita da uno zoo di particelle supersimmetriche capaci, tra l’altro, di spiegare la natura di un quarto di ciò che compone l’Universo, la cosiddetta materia oscura.
«Non abbiamo fretta»
«Un risultato fantastico!», è stato il commento entusiasta del direttore generale del Cern, Rolf Heuer, dopo le prime collisioni. «Adesso - aggiunge - non dobbiamo avere fretta: i risultati non arriveranno domani né fra una settimana, ma sicuramente arriveranno e saranno straordinari». Per Fabiola Gianotti, direttore designato del Cern, è «un passo storico per la fisica e la tecnologia. Un passo reso possibile anche dall’importante contributo dell’Italia con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e con l’Ansaldo, che ha costruito oltre un terzo dei magneti superconduttori dell’acceleratore».
Soddisfatto anche Mirko Pojer, tra i responsabili delle operazioni di Lhc. «Questa è una nuova giornata storica - commenta -. Non solo per il Cern, ma per la fisica delle particelle in generale, e soprattutto rappresenta il coronamento del duro lavoro di tante persone che durante i due anni appena trascorsi si è impegnata intensamente per migliorare questa macchina».
Collisioni record al Cern, inizia la nuova fisica
Il Large Hadron Collider arriva alla potenza più alta di sempre e promette scoperte straordinarie
di Valentina Arcovio
E’ iniziata la nuova avventura della macchina più potente mai costruita dall’uomo. Il Large Hadron Collider (Lhc) ha dato il via alle prime collisioni di particelle all’energia record di 13mila miliardi di elettronvolt (13 TeV), quasi il doppio di quella che nel 2012 ha portato alla «cattura» del Bosone di Higgs.
Raccogliere dati
Insieme con i primi scontri tra protoni, lungo l’anello di 27 km del super-acceleratore del Cern di Ginevra, anche i quattro esperimenti del gigante della fisica delle particelle - Atlas, Cms, Alice e Lhcb - hanno cominciato a raccogliere i dati che potrebbero riscrivere la fisica. E, anche se nei prossimi anni si continuerà a raccogliere dati, da ora in poi ogni momento è buono per nuovi ed emozionanti colpi di scena. Il viaggio nell’infinitamente piccolo, infatti, permetterà di compiere un tuffo indietro nel tempo, a oltre 13 miliardi di anni, quando il cosmo era costituito da una zuppa incandescente e densa di quark e gluoni.
La «nuova fisica», che ci aspetta oltre il Modello Standard, la teoria che oggi descrive nel modo più efficace le particelle e le loro interazioni, potrebbe essere fatta di dimensioni spazio-temporali nascoste, arrotolate su se stesse. Oppure potrebbe essere costituita da uno zoo di particelle supersimmetriche capaci, tra l’altro, di spiegare la natura di un quarto di ciò che compone l’Universo, la cosiddetta materia oscura.
«Non abbiamo fretta»
«Un risultato fantastico!», è stato il commento entusiasta del direttore generale del Cern, Rolf Heuer, dopo le prime collisioni. «Adesso - aggiunge - non dobbiamo avere fretta: i risultati non arriveranno domani né fra una settimana, ma sicuramente arriveranno e saranno straordinari». Per Fabiola Gianotti, direttore designato del Cern, è «un passo storico per la fisica e la tecnologia. Un passo reso possibile anche dall’importante contributo dell’Italia con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e con l’Ansaldo, che ha costruito oltre un terzo dei magneti superconduttori dell’acceleratore».
Soddisfatto anche Mirko Pojer, tra i responsabili delle operazioni di Lhc. «Questa è una nuova giornata storica - commenta -. Non solo per il Cern, ma per la fisica delle particelle in generale, e soprattutto rappresenta il coronamento del duro lavoro di tante persone che durante i due anni appena trascorsi si è impegnata intensamente per migliorare questa macchina».
Repubblica 4.6.15
Il Cern come Galileo alla massima potenza nei segreti della materia
di Carlo Rovelli
NEL 1993, nonostante il fatto che in Texas parte del tunnel sotterraneo fosse già stata scavata, il Senato americano taglia i fondi per la costruzione del grande acceleratore di particelle che i fisici chiedevano. Il progetto americano si ferma e la fiaccola della ricerca sperimentale estrema in fisica fondamentale passa nelle mani dell’Europa. La costruzione della grande macchina di Ginevra, che rappresenta la punta avanzata di questa ricerca, è stata lunga e sofferta, ma ha funzionato.
GIÀ alla prima accensione, a metà potenza, il “Large hadron collider”, cioè il “Grande scontratore di particelle subatomiche” — Lhc per gli amici — ha dato un bellissimo risultato: la rivelazione del “bosone di Higgs”, che conferma una predizione di trent’anni prima. Oggi finalmente l’Lhc parte a piena potenza, pronto per esplorare qualcosa di veramente nuovo: aspetti della Natura che non abbiamo mai osservato prima.
L’attesa fra i fisici è forte. È la stessa emozione di quelle sere di Padova di quattro secoli fa, quando Galileo Galilei ha alzato uno dei primi rudimentali cannocchiali verso il cielo, per vedere cose che nessun occhio umano aveva prima mai visto. Galileo vide le fasi di Venere, le lune di Giove, le montagne della Luna, le macchie sul Sole… Cosa vedremo noi? Non lo sappiamo e questa è la vera magia dell’avventura di Ginevra. La Natura ci sorprende. Non si adatta ai nostri pensieri.
L’Lhc ci ha già sorpreso. Alla sua prima accensione, tre anni fa, non ha prodotto quello che molti fisici si aspettavano. Ricordo una visita al Cern poco prima dell’accensione e una lunga chiacchierata con un collega della divisione teorica, uno dei più bravi. Mi diceva: “Vedrai, Carlo, appena partiamo con l’Lhc troviamo le particelle supersimmetriche”. E invece no, le particelle supersimmetriche non sono saltate fuori. L’Lhc ha confermato con spettacolare puntualità quello che già sapevamo della Natura: il cosiddetto “modello standard delle particelle elementari”, ma per ora si è rifiutato ostinatamente di confermare anche uno solo dei tentativi dei fisici teorici di indovinare cosa succede più in là.
La grande pubblicità che è stata data alla rivelazione della particella di Higgs è servita ai fisici per dire al mondo che i soldi spesi non sono stati inutili (tutto sommato, confrontato con una portaerei, un’autostrada o un’olimpiade, l’Lhc costa spiccioli), ma forse ancora di più per coprire la delusione di non aver trovato quello che molti si aspettavano: le particelle supersimmetriche. Intere costruzioni teoriche, la vita di ricerca di molti scienziati, è appesa all’esistenza di queste particelle: se ora l’Lhc le trova, molti potranno dire “visto, avevamo ragione”. Se non le troviamo, gli argomenti per prendere sul serio molte teorie si indeboliranno. È questa incertezza che rende viva la scienza.
I comunicati ufficiali del Cern suonano qualche volta un po’ trionfalistici e magniloquenti: “Studiamo i lati oscuri dell’universo! Esploriamo l’inizio del Cosmo!”. La realtà, vista da vicino, è più sobria. Per molti la vera questione è: “Queste equazioni su cui ho passato la vita, hanno qualcosa a che vedere con la realtà, oppure niente?” Le troveremo oggi, le particelle supersimmetriche? Vedremo qualcosa di nuovo, forse inaspettato, oltre a quello che già è ben descritto dal modello standard? Non lo sappiamo, restiamo in attesa. Andiamo a vedere. È proprio perché chiede conferma alle risposte della Natura, che il sapere della scienza è poi così affidabile. È proprio perché non sappiamo cosa vedremo che tutto questo è interessante.
Il Cern come Galileo alla massima potenza nei segreti della materia
di Carlo Rovelli
NEL 1993, nonostante il fatto che in Texas parte del tunnel sotterraneo fosse già stata scavata, il Senato americano taglia i fondi per la costruzione del grande acceleratore di particelle che i fisici chiedevano. Il progetto americano si ferma e la fiaccola della ricerca sperimentale estrema in fisica fondamentale passa nelle mani dell’Europa. La costruzione della grande macchina di Ginevra, che rappresenta la punta avanzata di questa ricerca, è stata lunga e sofferta, ma ha funzionato.
GIÀ alla prima accensione, a metà potenza, il “Large hadron collider”, cioè il “Grande scontratore di particelle subatomiche” — Lhc per gli amici — ha dato un bellissimo risultato: la rivelazione del “bosone di Higgs”, che conferma una predizione di trent’anni prima. Oggi finalmente l’Lhc parte a piena potenza, pronto per esplorare qualcosa di veramente nuovo: aspetti della Natura che non abbiamo mai osservato prima.
L’attesa fra i fisici è forte. È la stessa emozione di quelle sere di Padova di quattro secoli fa, quando Galileo Galilei ha alzato uno dei primi rudimentali cannocchiali verso il cielo, per vedere cose che nessun occhio umano aveva prima mai visto. Galileo vide le fasi di Venere, le lune di Giove, le montagne della Luna, le macchie sul Sole… Cosa vedremo noi? Non lo sappiamo e questa è la vera magia dell’avventura di Ginevra. La Natura ci sorprende. Non si adatta ai nostri pensieri.
L’Lhc ci ha già sorpreso. Alla sua prima accensione, tre anni fa, non ha prodotto quello che molti fisici si aspettavano. Ricordo una visita al Cern poco prima dell’accensione e una lunga chiacchierata con un collega della divisione teorica, uno dei più bravi. Mi diceva: “Vedrai, Carlo, appena partiamo con l’Lhc troviamo le particelle supersimmetriche”. E invece no, le particelle supersimmetriche non sono saltate fuori. L’Lhc ha confermato con spettacolare puntualità quello che già sapevamo della Natura: il cosiddetto “modello standard delle particelle elementari”, ma per ora si è rifiutato ostinatamente di confermare anche uno solo dei tentativi dei fisici teorici di indovinare cosa succede più in là.
La grande pubblicità che è stata data alla rivelazione della particella di Higgs è servita ai fisici per dire al mondo che i soldi spesi non sono stati inutili (tutto sommato, confrontato con una portaerei, un’autostrada o un’olimpiade, l’Lhc costa spiccioli), ma forse ancora di più per coprire la delusione di non aver trovato quello che molti si aspettavano: le particelle supersimmetriche. Intere costruzioni teoriche, la vita di ricerca di molti scienziati, è appesa all’esistenza di queste particelle: se ora l’Lhc le trova, molti potranno dire “visto, avevamo ragione”. Se non le troviamo, gli argomenti per prendere sul serio molte teorie si indeboliranno. È questa incertezza che rende viva la scienza.
I comunicati ufficiali del Cern suonano qualche volta un po’ trionfalistici e magniloquenti: “Studiamo i lati oscuri dell’universo! Esploriamo l’inizio del Cosmo!”. La realtà, vista da vicino, è più sobria. Per molti la vera questione è: “Queste equazioni su cui ho passato la vita, hanno qualcosa a che vedere con la realtà, oppure niente?” Le troveremo oggi, le particelle supersimmetriche? Vedremo qualcosa di nuovo, forse inaspettato, oltre a quello che già è ben descritto dal modello standard? Non lo sappiamo, restiamo in attesa. Andiamo a vedere. È proprio perché chiede conferma alle risposte della Natura, che il sapere della scienza è poi così affidabile. È proprio perché non sappiamo cosa vedremo che tutto questo è interessante.
domenica 31 maggio 2015
Il Sole Nova 31.5.15
Nel backstage scientifico di Tokamak
Il più grande laboratorio del mondo a supporto di Iter si trova a Padova
di Ale. V.
C'è un'enorme quantità di ricerca, dietro la costruzione di Iter. Una moltitudine di esperimenti, scoperte, verifiche. Incastri di un gigantesco puzzle scientifico e tecnologico che vengono messi insieme ogni giorno nei laboratori di mezzo mondo. C'è per esempio Jet, il più grande tokamak esistente, che in Inghilterra studia come ottenere le migliori prestazioni dal plasma; e c'è l'esperimento Asdex, in Germania, che studia il controllo della stabilità dei plasmi. In Giappone, con un grosso contributo europeo, è in costruzione il tokamak Jt-60SA, mentre la Cina ha in programma di costruire una macchina estremamente avanzata entro un decennio.
Il più grande laboratorio del mondo a supporto di Iter però si trova a Padova, ed è gestito dal Consorzio Rfx (Enea, Cnr, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università di Padova e Acciaierie Venete). Un progetto da duecento milioni di euro.
«Stiamo realizzando il potente acceleratore che sarà il principale “accendino” del futuro reattore - spiega Francesco Gnesotto, presidente del Consorzio Rfx e vicerettore dell'Università di Padova -. Il plasma di Iter verrà riscaldato in due modi: da microonde simili a quelle dei forni per uso domestico e da fasci di particelle molto veloci, che grazie alla loro neutralità elettrica riusciranno ad attraversare il campo magnetico che confina il plasma arrivando a depositare lì la loro energia. I fasci di particelle nascono elettricamente carichi: neutralizzare i fasci è un'operazione molto complessa. Una grande sfida tecnologica, anche perché i più potenti al mondo oggi hanno una potenza di alcuni milioni di Watt, e il nostro sarà da diciassette milioni. I fasci attuali poi lavorano per impulsi da alcune decine di secondi, mentre quelli di Rfx lavoreranno in continuità, fino ad un'ora. Il sistema quindi dovrà essere totalmente raffreddato, proprio come nei futuri reattori commerciali. E proprio per affrontare il problema della grande potenza termica prodotta dal reattore, l'Italia promuove la costruzione di un nuovo esperimento».
Il riferimento è al Dtt (Divertor Test Tokamak), progetto con capofila l'Enea che il governo italiano ha inserito nell'elenco di quelli da finanziare con il Piano Juncker. Non è solo questione di ricerca (dove pure l'Italia è uno dei paesi più avanzati al mondo), ma anche di calcolo economico: l'effetto leva di simili esperimenti è notoriamente rilevantissimo, sia per il tessuto imprenditoriale che per il territorio. Il Dtt, che potrebbe essere costruito a Frascati, oltre a fornire elementi cruciali per il progetto della futura centrale a fusione porterebbe infatti nuova linfa alle aziende italiane di alta tecnologia, consentendo loro di sviluppare le competenze necessarie per aggiudicarsi commesse industriali per miliardi di euro quando verrà costruito Demo (il reattore che produrrà energia elettrica in rete verso il 2050).
«L'energia da fusione è ancora lontana soprattutto perché si costruiscono troppo poche macchine sperimentali - continua Gnesotto -. Il progetto di Iter era stato avviato molti anni fa, negli anni Ottanta. Poi il prezzo del petrolio è sceso e gli investimenti sulle nuove fonti di energia sono rallentati. Costoso? Iter costa come dodici ore di consumi energetici mondiali: si potrebbe certo fare di più». Ne è convinto anche Piero Martin, fisico dell'Università di Padova e responsabile della task force sui Medium size tokamaks di EuroFusion, il consorzio che coordina la ricerca sulla fusione in Europa e gestisce i fondi destinati a 29 laboratori di ventisette paesi, indirizzando il programma fusione dell'intero continente.
«I principali esperimenti proposti dai laboratori italiani sono stati tutti selezionati per la prossima campagna (che inizierà tra poche settimane, ndr), il che testimonia il valore del contributo portato dai nostri ricercatori. Costruire una nuova macchina in Italia significa non solo ricerca e tecnologia di punta e più peso decisionale in Europa e nel mondo, ma formare in casa chi lavorerà su Iter e Demo, offrendo una prospettiva agli eccellenti laureati delle nostre università. Dal 2008 al 2014 è emigrato all'estero un gruppo di italiani la cui istruzione complessivamente è costata allo Stato 23 miliardi di euro. C'erano tra loro molti fisici.
La fusione è un'occasione preziosissima per ridare al Paese il ruolo che merita».
Nel backstage scientifico di Tokamak
Il più grande laboratorio del mondo a supporto di Iter si trova a Padova
di Ale. V.
C'è un'enorme quantità di ricerca, dietro la costruzione di Iter. Una moltitudine di esperimenti, scoperte, verifiche. Incastri di un gigantesco puzzle scientifico e tecnologico che vengono messi insieme ogni giorno nei laboratori di mezzo mondo. C'è per esempio Jet, il più grande tokamak esistente, che in Inghilterra studia come ottenere le migliori prestazioni dal plasma; e c'è l'esperimento Asdex, in Germania, che studia il controllo della stabilità dei plasmi. In Giappone, con un grosso contributo europeo, è in costruzione il tokamak Jt-60SA, mentre la Cina ha in programma di costruire una macchina estremamente avanzata entro un decennio.
Il più grande laboratorio del mondo a supporto di Iter però si trova a Padova, ed è gestito dal Consorzio Rfx (Enea, Cnr, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università di Padova e Acciaierie Venete). Un progetto da duecento milioni di euro.
«Stiamo realizzando il potente acceleratore che sarà il principale “accendino” del futuro reattore - spiega Francesco Gnesotto, presidente del Consorzio Rfx e vicerettore dell'Università di Padova -. Il plasma di Iter verrà riscaldato in due modi: da microonde simili a quelle dei forni per uso domestico e da fasci di particelle molto veloci, che grazie alla loro neutralità elettrica riusciranno ad attraversare il campo magnetico che confina il plasma arrivando a depositare lì la loro energia. I fasci di particelle nascono elettricamente carichi: neutralizzare i fasci è un'operazione molto complessa. Una grande sfida tecnologica, anche perché i più potenti al mondo oggi hanno una potenza di alcuni milioni di Watt, e il nostro sarà da diciassette milioni. I fasci attuali poi lavorano per impulsi da alcune decine di secondi, mentre quelli di Rfx lavoreranno in continuità, fino ad un'ora. Il sistema quindi dovrà essere totalmente raffreddato, proprio come nei futuri reattori commerciali. E proprio per affrontare il problema della grande potenza termica prodotta dal reattore, l'Italia promuove la costruzione di un nuovo esperimento».
Il riferimento è al Dtt (Divertor Test Tokamak), progetto con capofila l'Enea che il governo italiano ha inserito nell'elenco di quelli da finanziare con il Piano Juncker. Non è solo questione di ricerca (dove pure l'Italia è uno dei paesi più avanzati al mondo), ma anche di calcolo economico: l'effetto leva di simili esperimenti è notoriamente rilevantissimo, sia per il tessuto imprenditoriale che per il territorio. Il Dtt, che potrebbe essere costruito a Frascati, oltre a fornire elementi cruciali per il progetto della futura centrale a fusione porterebbe infatti nuova linfa alle aziende italiane di alta tecnologia, consentendo loro di sviluppare le competenze necessarie per aggiudicarsi commesse industriali per miliardi di euro quando verrà costruito Demo (il reattore che produrrà energia elettrica in rete verso il 2050).
«L'energia da fusione è ancora lontana soprattutto perché si costruiscono troppo poche macchine sperimentali - continua Gnesotto -. Il progetto di Iter era stato avviato molti anni fa, negli anni Ottanta. Poi il prezzo del petrolio è sceso e gli investimenti sulle nuove fonti di energia sono rallentati. Costoso? Iter costa come dodici ore di consumi energetici mondiali: si potrebbe certo fare di più». Ne è convinto anche Piero Martin, fisico dell'Università di Padova e responsabile della task force sui Medium size tokamaks di EuroFusion, il consorzio che coordina la ricerca sulla fusione in Europa e gestisce i fondi destinati a 29 laboratori di ventisette paesi, indirizzando il programma fusione dell'intero continente.
«I principali esperimenti proposti dai laboratori italiani sono stati tutti selezionati per la prossima campagna (che inizierà tra poche settimane, ndr), il che testimonia il valore del contributo portato dai nostri ricercatori. Costruire una nuova macchina in Italia significa non solo ricerca e tecnologia di punta e più peso decisionale in Europa e nel mondo, ma formare in casa chi lavorerà su Iter e Demo, offrendo una prospettiva agli eccellenti laureati delle nostre università. Dal 2008 al 2014 è emigrato all'estero un gruppo di italiani la cui istruzione complessivamente è costata allo Stato 23 miliardi di euro. C'erano tra loro molti fisici.
La fusione è un'occasione preziosissima per ridare al Paese il ruolo che merita».