Il suono del vinile

In questi giorni, ho ricevuto diverse mail da parte dei nostri lettori, tutte con domande veramente interessanti. Mi scuso da subito con queste persone se non ho risposto immediatamente ma, viste le domande, preferisco pubblicare una serie di post “corti” con le domande e le risposte. Credo che questi argomenti, proprio per la loro particolarità, potrebbero essere di interesse anche per altri lettori.

La prima domanda è apparentemente molto semplice: “come funziona un disco in vinile?”

Ovviamente, tutti conoscono i dischi in vinile e quelli più avanti con l’età, ma neanche troppo, avranno sicuramente cari ricordi legati a questi oggetti che, negli ultimi anni, anche se questo non è esattamente vero come vedremo in seguito, sono stati sostituiti da altri supporti tra cui CD e memorie di massa portatili.

Rispondiamo subito alla domanda, come fa un disco a suonare?

Detto molto semplicemente, i dischi hanno un solco a spirale che parte dall’interno e arriva fino al bordo. Questo solco presenta delle irregolarità ben precise. Quando la puntina passa nel solco, viene messa in vibrazione appunto da queste irregolarità e queste vibrazioni vengono trasformate in un suono.

Semplice!

Come tutti sanno, esistono diverse tipologie di dischi. L’ultima e più diffusa è sicuramente quella dei 33 giri. Questo numero, in realtà 33 e 1/3, indica il numero di giri al minuto fatti dal disco sul piatto. I dischi a 33 giri hanno una struttura detta a microsolco e in un centimetro di raggio si trovano ben 275 solchi.

Come potete facilmente immaginare, la combinazione di velocità di rotazione, numero di solchi e diametro definisce in prima battuta la lunghezza della registrazione che è possibile contenere in un singolo disco.

Per darvi un’idea, i 33 giri, che permettono una durata di 30 minuti per lato, hanno sostituito i 45 giri su cui è possibile registrare solo per la metà del tempo. Se torniamo ancora più indietro nel tempo, i 78 giri consentivano registrazioni di soli 3 minuti!

Anche il materiale utilizzato per i dischi ha subito diverse evoluzioni nel corso del tempo e alla fine si è giunti al vinile perchè questo materiale consente una buona qualità del solco accompagnata anche con una discreta resistenza meccanica e di durata nel tempo.

Come viene realizzato un vinile?

In realtà, il processo di produzione è molto semplice. Si crea un “master” di registrazione che altro non è che il negativo del vinile che dobbiamo creare. Il master viene poi messo in contatto con il vinile per creare la struttura a microsolco e produrre il disco.

Oggi, dopo qualche anno di assenza, i dischi in vinile stanno tornando sul mercato per diversi motivi. Prima di tutto, secondo molti, la qualità del suono del vinile non è assolutamente paragonabile con quella dei CD. Inutile che stia qui a raccontarvi le innumerevoli disquisizioni tra banda passante e frequenze di taglio tra i cultori dell’ascolto musicale. Inoltre, un disco in vinile assicura, se ben mantenuto, una durata notevole nel tempo.

Esistono poi alcuni motivi più artistici al matenimento del vinile. Prima di tutto, la superficie maggiore della copertina dei dischi permette la creazione di vere e proprie opere d’arte per i collezionisti. Solo per darvi un’idea, esiste un mercato enomre di appassionati che scambiano e acquistano dischi in vinile con cifre che raggiungono numeri da capogiro!

Il 33 giri più costoso al mondo e “yesterday and today” dei Beatles nella Butcher Cover che vedete nella parte bassa di questa immagine:

Nella parte bassa, “Yesterday and Today” dei Beatles nella Butcher Cover

Dimenticavo, il valore del disco è stimato intorno ai 45000 dollari!

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

La bufala dell’Apollo 20, un evergreen!

Perdona, monna Terra, se io ti rispondo un poco più liberamente che forse non converrebbe a una tua suddita o fantesca, come io sono. Ma in vero che tu mi riesci peggio che vanerella a pensare che tutte le cose di qualunque parte del mondo sieno conformi alle tue; come se la natura non avesse avuto altra intenzione che di copiarti puntualmente da per tutto. Io dico di essere abitata, e tu da questo conchiudi che gli abitatori miei debbono essere uomini. Ti avverto che non sono; e tu consentendo che sieno altre creature, non dubiti che non abbiano le stesse qualità e gli stessi casi de’ tuoi popoli; e mi alleghi i cannocchiali di non so che fisico. Ma se cotesti cannocchiali non veggono meglio in altre cose, io crederò che abbiano la buona vista de’ tuoi fanciulli; che scuoprono in me gli occhi, la bocca, il naso, che io non so dove me gli abbia.

Giacomo Leopardi, estratto da “Dialogo della Terra e della Luna”, Operette Morali.

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Sono davvero impazzito? Cosa c’entra Leopardi con le bufale che ogni giorno si rincorrono sul web? In questo pezzo che ho estratto è la Luna che sta parlando alla Terra ed in particolare la accusa di pensare che tutto ciò che esiste in Natura sia conforme a quello che avviene sul nostro pianeta. In particolare, solo poche battute prima, la Luna raccontava alla Terra di essere abitata ma di abitanti che non sono uomini, che non possono essere immaginati da chi è chiuso nel suo pensiero e che la bellezza della creazione è anche nella diversità delle realtà e degli ambienti creati.

Perché ho voluto iniziare questo articolo con questa citazione? Data la sua vicinanza che la rende perfettamente visibile agli occhi, la Luna è uno dei corpi del Sistema Solare che da sempre ha stimolato la fantasia degli esseri umani. Fantasie che spaziano su temi diversi ma che, come è ovvio, sono sempre concentrate soprattutto sul fatto che il nostro satellite possa essere abitato da esseri intelligenti. Questo, ovviamente, complice anche il fatto che siamo riusciti a raggiungere e camminare sulla sua superficie, ha da sempre creato moltissime speculazioni su segreti celati dai potenti ai poveri mortali.

Apro e chiudo una breve parentesi. Dal momento che ho appena scritto “siamo riusciti a camminare sulla sua superficie”, vi ricordo che in questo articolo:

– Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

abbiamo già parlato dell’assurdità delle affermazioni sui viaggi lunari e sulla certezza che l’uomo è stato sulla Luna. Questo giusto per essere precisi ed evitare polemiche a cui abbiamo già dato una risposta.

Detto questo, proprio negli ultimi giorni, alcuni siti complottisti hanno rispolverato uno dei temi che possiamo definire un evergreen della teoria del complotto che è quello della Missione Apollo 20.

Apollo 20? Forse c’è un errore. Tutti sanno che i programmi Apollo sono arrivati fino a 17. Perché si parla di 20?

In realtà, le missioni Apollo 18, 19 e 20 sono state inizialmente messe in programma, ma poi cancellate per assenza di fondi. Il motivo di questa scelta è presto detto: la conquista della Luna rappresentava certamente una sfida tecnologica e scientifica molto importante per diversi settori della ricerca, ma il tutto fu accelerato da motivi politici contestualizzabili al periodo storico a cui ci riferiamo. La conquista dello spazio era uno dei campi di battaglia non armata su cui si fronteggiavano i due grandi blocchi della guerra fredda: Stati Uniti da un lato e Unione Sovietica dall’altro. Quando l’Apollo 11 si posò sulla superficie e i suoi occupanti poterono fare la prima passeggiata fu un momento storico che decretò anche il vincitore della corsa allo spazio e, in altra chiave di lettura, il predominio di una filosofia rispetto all’altra. Le missioni successive, a parte Apollo 13 a causa delle problematiche note a tutti, videro scemare molto velocemente l’interesse dell’opinione pubblica anche perché, come spesso mi sento dire, di “sassi” ne avevamo raccolti a sufficienza. Questa breve parentesi storica spiega bene il perché le ultime tre missioni vennero cancellate e le risorse e le tecnologie impiegate per altri programmi di maggiore interesse.

Nonostante questo, negli anni diverse storie si sono rincorse sulle ultime tre missioni ed in particolare su Apollo 20 che non solo sarebbe partito grazie ad una collaborazione congiunta USA-URSS ma lo avrebbe fatto con un chiaro scopo: recuperare una nave aliena fotografata dalle missioni precedenti.

Certo, detto in questo modo, nessuno, almeno spero, avrebbe creduto a queste fantasie da quattro soldi. Perché allora la storia dell’Apollo 20 è divenuta così famosa negli anni al punto da essere ritirata fuori a cadenza regolare?

Come sempre avviene, in storie di questo tipo la rete ha il suo ruolo da protagonista. Nel 2007, un utente caricò su Youtube un video in cui mostrava alcuni fotogrammi raccolti dalla missione Apollo 15, concentrandosi in particolare su una zona in cui si osserva una struttura abbastanza regolare di forma allungata. Secondo l’utente, la costruzione sarebbe un’astronave abbandonata sulla Luna e proprio grazie a questa identificazione, ed in completo segreto, le due agenzie spaziali più avanzate al mondo decisero di unirsi in una missione congiunta per andare ad esplorare e recuperare il reperto. Per completezza di cronaca, vi riporto l’immagine incriminata:

AS15-P-9625

ma, soprattutto, uno zoom della regione in cui si troverebbe l’astronave aliena:

Zoom dell’immagine precedente con il “dettaglio” della nave aliena

Chi era questo utente? Il misterioso personaggio si identificò come William Rutledge, a suo dire uno degli uomini dell’equipaggio dell’Apollo 20 che ora vivrebbe in Ruanda. Oltre alla misteriosa struttura, nel video caricato si vede anche l’interno della nave, perfettamente conservata, e, indovinate un po’, alieni dormienti. In particolare, uno di questi corpi umanoidi, di sesso femminile, è noto alle cronache come “Monna Lisa”. Eccovi una parte del video in questione in cui si vede l’interno dell’astronave e appunto l’alieno femmina che dorme:

Priam di continuare, lasciatemi fare qualche considerazione personale su cui potete o no essere d’accordo. In questo blog ci siamo occupati davvero di molte bufale e molte di queste erano assolutamente più credibili di questa sull’Apollo 20. Le argomentazioni a sostegno di questo complotto sono davvero molto deboli e assolutamente poco credibili. Perché allora è divenuta così famosa? In primis, perché si tratta di una delle prime costruite e pubblicizzate via rete ma, soprattutto, perché diverse volte è stata citata anche da fonti, almeno secondo il pensiero di molti, autorevoli. Alcuni esempi: giornali nazionali come il Corriere della Sera e la trasmissione Mistero. Come sempre ripetiamo, credibili o meno dal punto di vista scientifico, canali di informazione come TV e giornali hanno un enorme potere sulle persone che spesso prendono per buono quello che gli viene raccontato fidandosi del canale con cui questo viene propinato.

Ragionando insieme, è possibile che ci siano state missioni Apollo tenute nascoste all’opinione pubblica? Per lanciare le missioni, venivano usati razzi Saturn V. Per chi non li conoscesse si tratta di “giocattoli” alti quasi 100 metri. Secondo voi, come avrebbero fatto a tenere nascosta una costruzione del genere? Tra l’altro, sempre secondo il presunto membro dell’equipaggio, il lancio sarebbe avvenuto a Vandemberg in California, questo per tenere nascoste tutte le fasi preparatorie utilizzando una base diversa rispetto al solito. Questo particolare, che può sembrare un’inezia ci conferma invece l’assurdità delle affermazioni e, soprattutto, che questo utente ne sa veramente poco di lanci nello spazio.

Perché dico questo? Per poter lanciare qualcosa nello spazio, prima di tutto si “spara” sfruttando il verso di rotazione della Terra. Questo, per un concetto di moti relativi, ci fa guadagnare sulla spinta e dunque risparmiare sul dispendio di energia per il lancio. Inoltre, normalmente, i lanci vengono fatti sulla costa orientale degli Stati Uniti mai su quella occidentale. Il perché di questo è di facile comprensione: se ci dovesse essere qualsiasi problema nelle prime fasi della salita, tenendo a mente il discorso sulla rotazione terrestre, il lanciatore finirebbe in mezzo all’oceano e non certo sulla terra ferma con il rischio di provocare una strage. Detto questo, il signore che ha caricato il video è tutt’altro che un astronauta.

Altre considerazioni semplici. La foto da cui siamo partiti che mostra dove si troverebbe il relitto dell’astronave è un documento pubblico scaricabile da chiunque, così come ha fatto l’autore del video originale. Sempre secondo voi, se Stati Uniti e URSS avessero identificato qualcosa di anomalo nelle foto e avessero voluto mantener il segreto più assoluto, avrebbero lasciato la foto in bella mostra visibile a tutti?

Inoltre, anche se il lancio fosse riuscito in pieno silenzio e senza essere scoperti, nessuno si sarebbe accorto di una Saturn V che vola verso l’esterno uscendo dalla nostra atmosfera? Così come avvenne nelle precedenti missioni Apollo, il lancio venne seguito anche da molti astrofili amatoriali che potevano vedere molto bene la scia del razzo che usciva dall’atmosfera. In questo caso, giusto per essere chiari, parliamo di centinaia di persone assolutamente estranee ai fatti e che sarebbero impossibili da controllare. Detto in altri termini, se avessero visto qualcosa si sarebbe saputo all’istante!

Dunque, la storia dell’Apollo 20 è, e resta, una bufala bella e buona. Purtroppo, resto sempre amareggiato nel constatare come storie di questo tipo possano riaffiorare a distanza di anni ma mai con particolari interessanti o almeno aggiornati. La cosa più preoccupante, come detto, è che ci sono tanti mezzi di comunicazione che da anni hanno lasciato la strada dell’informazione per un mero discorso commerciale e di manipolazione delle idee. Così come sappiamo bene: il complottismo vende e vende bene, troppo spesso molto di più della verità.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Tutti i movimenti della Terra

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

– Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

– Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

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Flusso oscuro e grandi attrattori

Nella ormai celebre sezione:

– Hai domande o dubbi?

in cui sono usciti fuori davvero gli argomenti piu’ disparati ma sempre contraddistinti da curiosita’ e voglia di discutere, una nostra cara lettrice ci ha chiesto maggiori lumi sul cosiddetto “dark flow” o flusso oscuro. Una richiesta del genere non puo’ che farci piacere, dal momento che ci permette di parlare nuovamente di scienza e, in particolare, di universo.

Prima di poterci addentrare in questo argomento scientifico ma, anche a livello di ricerca, poco conosciuto, e’ necessario fare una piccolissima premessa iniziale che serve per riprendere in mano concetti sicuramente conosciuti ma su cui spesso non si riflette abbastanza.

Per iniziare la discussione, voglio mostrarvi una foto:

Quello che vedete non e’ un semplice libro, ma uno dei tre volumi che compongono il Philosophiae Naturalis Principia Mathematica o, tradotto in italiano, “I principi naturali della filosofia naturale”. Quest’opera e’ stata pubblicata il 5 luglio 1687 da Isaac Newton.

Perche’ e’ cosi’ importante questa opera?

Questi tre volumi sono considerati l trattato piu’ importante del pensiero scientifico. Prima di tutto, contengono la dinamica formulata da Newton che per primo ha posto le basi per lo studio delle cause del moto ma, soprattutto, perche’ contengono quella che oggi e’ nota come “Teoria della Gravitazione Universale”.

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare della gravitazione di Newton riferita al famoso episodio della mela che si stacco’ dall’albero e cadde sulla testa del celebre scienziato. Come racconta la leggenda, da questo insignificante episodio, Newton capi’ l’esistenza della forza di gravita’ e da qui la sua estensione all’universo. Se vogliamo pero’ essere precisi, Newton non venne folgorato sulla via di Damasco dalla mela che cadeva, ma questo episodio fu quello che fece scattare la molla nella testa di un Newton che gia’ da tempo studiava questo tipo di interazioni.

Volendo essere brevi, la teoria della gravitazione di Newton afferma che nello spazio ogni punto materiale attrae ogni altro punto materiale con una forza che e’ proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In soldoni, esiste una forza solo attrattiva che si esercita tra ogni coppia di corpi dotati di massa e questa interazione e’ tanto maggiore quanto piu’ grandi sono le masse e diminuisce con il quadrato della loro distanza.

Semplice? Direi proprio di si, sia dal punto di vista fisico che matematico. Perche’ allora chiamare questa legge addirittura con l’aggettivo “universale”?

Se prendete la male di Newton che cade dall’albero, la Luna che ruota intorno alla Terra, la Terra che ruota intorno al Sole, il sistema solare che ruota intorno al centro della Galassia, tutti questi fenomeni, che avvengono su scale completamente diverse, avvengono proprio grazie unicamente alla forza di gravita’. Credo che questo assunto sia sufficiente a far capire l’universalita’ di questa legge.

Bene, sulla base di questo, l’interazione che regola l’equilibrio delle masse nell’universo e’ dunque la forza di gravita’. Tutto quello che vediamo e’ solo una conseguenza della sovrapposizione delle singole forze che avvengono su ciascuna coppia di masse.

Detto questo, torniamo all’argomento principale del post. Cosa sarebbe il “flusso oscuro”? Detto molto semplicemente, si tratta del movimento a grande velocita’ di alcune galassie in una direzione ben precisa, situata tra le costellazioni del Centauro e della Vela. Questo movimento direzionale avviene con velocita’ dell’ordine di 900 Km al secondo e sembrerebbe tirare le galassie in un punto ben preciso al di fuori di quello che definiamo universo osservabile.

Aspettate, che significa che qualcosa tira le galassie fuori dall’universo osservabile?

Per prima cosa, dobbiamo definire cosa significa “universo osservabile”. Come sappiamo, l’universo si sta espandendo e se lo osserviamo da Terra siamo in grado di vedere le immagini che arrivano a noi grazie al moto dei fotoni che, anche se si muovono alla velocita’ della luce, si spostano impiegando un certo tempo per percorrere delle distanze precise. Se sommiamo questi due effetti, dalla nostra posizione di osservazione, cioe’ la Terra, possiamo vedere solo quello che e’ contenuto entro una sfera con un raggio di 93 miliardi anni luce. Come potete capire, l’effetto dell’espansione provoca un aumento di quello che possiamo osservare. Se l’universo ha 14.7 miliardi di anni, ci si potrebbe aspettare di poter vedere dalla terra la luce partita 14.7 miliardi di anni fa, cioe’ fino ad una distanza di 14.7 miliardi di anni luce. In realta’, come detto, il fatto che l’universo sia in continua espansione fa si che quello che vediamo oggi non si trova piu’ in quella posizione, ma si e’ spostato a causa dell’espansione. Altro aspetto importante, la definizione di sfera osservabile e’ vera per ogni punto dell’universo, non solo per quella sfera centrata sulla Terra che rappresenta cquello che noi possiamo vedere.

Bene, dunque si sarebbe osservato un flusso di alcune galassie verso un punto preciso fuori dall’universo osservabile. Proprio dal fatto che questo flusso e’ all’esterno del nostro universo osservabile, si e’ chiamato questo movimento con l’aggettivo oscuro.

Aspettate un attimo pero’, se le galassie sono tirate verso un punto ben preciso, cos’e’ che provoca questo movimento? Riprendendo l’introduzione sulla forza di gravitazione, se le galassie, che sono oggetti massivi, sono tirate verso un punto, significa che c’e’ una massa che sta esercitando una forza. Poiche’ la forza di gravitazione si esercita mutuamente tra i corpi, questo qualcosa deve anche essere molto massivo.

Prima di capire di cosa potrebbe trattarsi, e’ importante spiegare come questo flusso oscuro e’ stato individuato.

Secondo le teorie cosmologiche riconosciute, e come spesso si dice, l’universo sarebbe omogeneo e isotropo cioe’ sarebbe uguale in media in qualsiasi direzione lo guardiamo. Detto in altri termini, non esiste una direzione privilegiata, almeno su grandi scale, in cui ci sarebbero effetti diversi. Sempre su grandi scale, non esisterebbe neanche un movimento preciso verso una direzione ma l’isotropia produrrebbe moti casuali in tutte le direzioni.

Gia’ nel 1973 pero’, si osservo’ un movimento particolare di alcune galassie in una direzione precisa. In altri termini, un’anomalia nell’espansione uniforme dell’universo. In questo caso, il punto di attrazione e’ all’interno del nostro universo osservabile e localizzato in prossimita’ del cosiddetto “ammasso del Regolo”, una zona di spazio dominata da un’alta concentrazione di galassie vecchie e massive. Questa prima anomalia gravitazionale viene chiamata “Grande Attrattore”. In questa immagine si vede appunto una porzione di universo osservabile da Terra ed in basso a destra trovate l’indicazione del Grande Attrattore:

Questa prima anomalia dell’espansione venne osservata tramite quello che e’ definito lo spostamento verso il rosso. Cosa significa? Se osservate un oggetto che e’ in movimento, o meglio se esiste un movimento relativo tra l’osservatore e il bersaglio, la luce che arriva subisce uno spostamento della lunghezza d’onda dovuto al movimento stesso. Questo e’ dovuto all’effetto Doppler valido, ad esempio, anche per le onde sonore e di cui ci accorgiamo facilmente ascoltando il diverso suono di una sirena quando questa si avvicina o si allontana da noi.

Bene, tornando alle onde luminose, se la sorgente si allontana, si osserva uno spostamento verso lunghezze d’onda piu’ alte, redshift, se si avvicina la lunghezza d’onda diminuisce, blueshift. Mediate questo semplice effetto, si sono potuti osservare molti aspetti del nostro universo e soprattutto i movimenti che avvengono.

Tornando al grnde attrattore, questa zona massiva verso cui si osserva un moto coerente delle galassie del gruppo e’ localizzato a circa 250 milioni di anni luce da noi nella direzione delle costellazioni dell’Hydra e del Centauro e avrebbe una massa di circa 5×10^15 masse solari, cioe’ 5 milioni di miliardi di volte il nostro Sole. Questa, come anticipato, e’ soltanto una anomalia dell’espansione dell’universo che ha creato una zona piu’ massiva in cui c’e’ una concentrazione di galassie che, sempre grazie alla gravita’, attraggono quello che hanno intorno.

Discorso diverso e’ invece quello del Dark Flow. Perche’? Prima di tutto, come detto, questo centro di massa si trova talmente lontano da essere al di fuori del nostro universo osservabile. Visto da Terra poi, la zona di spazio che crea il flusso oscuro si trova piu’ o meno nella stessa direzione del Grande Attrattore, ma molto piu’ lontana. Se per il Grande Attrattore possiamo ipotizzare, detto in modo improprio, un grumo di massa nell’universo omogeneo, il flusso oscuro sembrerebbe generato da una massa molto piu’ grande ed in grado anche di attrarre a se lo stesso Grande Attrattore.

Il flusso oscuro venne osservato per la prima volta nel 2000 e descritto poi a partire dal 2008 mediante misure di precisione su galassie lontane. In questo caso, l’identificazione del flusso e’ stata possibile sfruttando il cosiddetto effetto Sunyaev-Zel’dovich cioe’ la modificazione della temperatura dei fotoni della radiazione cosmica di fondo provocata dai raggi X emessi dalle galassie che si spostano. Sembra complicato, ma non lo e’.

Di radiazione di fondo, o CMB, abbiamo parlato in questi articoli:

– Il primo vagito dell’universo

– E parliamo di questo Big Bang

Come visto, si tratta di una radiazione presente in tutto l’universo residuo del Big Bang iniziale. Bene, lo spostamento coerente delle galassie produce raggi X, questi raggi X disturbano i fotoni della radiazione di fondo e noi da terra osservando queste variazioni ricostruiamo mappe dei movimenti delle Galassie. Proprio grazie a queste misure, a partire dal 2000, e’ stato osservato per la prima volta questo movimento coerente verso un punto al di fuori dell’universo osservabile.

Cosa potrebbe provocare il Flusso Oscuro? Bella domanda, la risposta non la sappiamo proprio perche’ questo punto, se esiste, come discuteremo tra un po’, e’ al di fuori del nostro universo osservabile. Di ipotesi a riguardo ne sono ovviamente state fatte una miriade a partire gia’ dalle prime osservazioni.

Inizialmente si era ipotizzato che il movimento potrebbe essere causato da un ammasso di materia oscura o energia oscura. Concetti di cui abbiamo parlato in questi post:

– La materia oscura

– Materia oscura intorno alla Terra?

– Se il vuoto non e’ vuoto

– Universo: foto da piccolo

Queste ipotesi sono pero’ state rigettate perche’ non si osserva la presenza di materia oscura nella direzione del Dark Flow e, come gia’ discusso, per l’energia oscura il modello prevede una distribuzione uniforme in tutto l’universo.

Cosi’ come per il Grande Attrattore, si potrebbe trattare di un qualche ammasso molto massivo in una zona non osservabile da Terra. Sulla base di questo, qualcuno, non tra gli scienziati, aveva ipotizzato che questo effetto fosse dovuto ad un altro universo confinante con il nostro e che provoca l’attrazione. Questa ipotesi non e’ realistica perche’ prima di tutto, la gravitazione e’ frutto dello spazio tempo proprio del nostro universo. Se anche prendessimo in considerazione la teoria dei Multiversi, cioe’ universi confinanti, l’evoluzione di questi sarebbe completamente diversa. Il flusso oscuro provoca effetti gravitazionali propri del nostro universo e dovuti all’attrazione gravitazionale. Il fatto che sia fuori dalla nostra sfera osservabile e’ solo dovuto ai concetti citati in precedenza figli dell’accelerazione dell’espansione.

Prima di tutto pero’, siamo cosi’ sicuri che questo Flusso Oscuro esista veramente?

Come anticipato, non c’e’ assolutamente la certezza e gli scienziati sono ancora fortemente divisi non solo sulle ipotesi, ma sull’esistenza stessa del Flusso Oscuro.

Per farvi capire la diatriba in corso, questo e’ il link all’articolo originale con cui si ipotizzava l’esistenza del Flusso Oscuro:

– Dark Flow

Subito dopo pero’, e’ stato pubblicato un altro articolo che criticava questo sostenendo che i metodi di misura applicati non erano corretti:

– Wright risposta al Dark Flow

Dopo di che, una lunga serie di articoli, conferme e smentite, sono stati pubblicati da tantissimi cosmologi. Questo per mostrare quanto controversa sia l’esistenza o meno di questo flusso oscuro di Galassie verso un determinato punto dell’universo.

Venendo ai giorni nostri, nel 2013 e’ stato pubblicato un articolo di analisi degli ultimi dati raccolti dal telescopio Planck. In questo paper viene nuovamente smentita l’esistenza del dark flow sulla base delle misure delle velocita’ effettuate nella regione di spazio in esame:

– Planck, 2013

Dunque? Dark Flow definitivamente archiviato? Neanche per sogno. Un altro gruppo di cosmologi ha pubblicato questo ulteriore articolo:

– Smentita alla smentita

in cui attacca i metodi statistici utilizzati nel primo articolo e propone un’analisi diversa dei dati da cui si mostra l’assoluta compatibilita’ di questi dati con quelli di un altro satellite, WMAP, da cui venne evidenziata l’esistenza del dark flow.

Credo che a questo punto, sia chiaro a tutti la forte discussione ancora in corso sull’esistenza o meno di questo Dark Flow. Come potete capire, e’ importante prima di tutto continuare le analisi dei dati e determinare se questo flusso sia o meno una realta’ del nostro universo. Fatto questo, e se il movimento venisse confermato, allora potremmo fare delle ipotesi sulla natura di questo punto di attrazione molto massivo e cercare di capire di cosa potrebbe trattarsi. Ovviamente, sempre che venisse confermata la sua esistenza, stiamo ragionando su qualcosa talmente lontano da noi da essere al di fuori della nostra sfera osservabile. Trattare questo argomento ci ha permesso prima di tutto di aprire una finestra scientifica su un argomento di forte e continua attualita’ per la comunita’ scientifica. Come sappiamo, trattando argomenti di questo tipo, non troviamo risposte certe perche’ gli studi sono ancora in corso e, cosi’ come deve avvenire, ci sono discussioni tra gli scienziati che propongono ipotesi, le smentiscono, ne discutono, ecc, come la vera scienza deve essere. Qualora ci fossero ulteriori novita’ a riguardo, ne parleremo in un futuro articolo.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Azione fantasmatica a distanza

Nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

ci e’ stata fatta una richiesta particolare e assolutamente non semplice. Come potete leggere, un nostro caro lettore ci ha chiesto maggiori informazioni sull’Entanglement Quantistico. Per alcuni, questo termine potrebbe non significare nulla, anche se si tratta di una delle evidenze piu’ discusse e difficili da comprendere della meccanica quantistica.

Cerchiamo di andare con ordine e di capire meglio di cosa stiamo parlando.

Supponete di avere due corpi che sono collegati in qualche modo tra loro. Per fare un esempio semplice, supponiamo che questi corpi siano persone che si possono guardare tra loro. Dunque, se una si mette in piedi, l’altra deve sedersi, in modo tale che le due persone non sono mai nello stesso stato allo stesso istante. Fin qui e’ facile. Ora pero’, prendiamo queste due persone e portiamo molto distanti tra loro in modo tale che non possano vedersi ne’ parlarsi. Bene, anche in questo caso, ed in questa nuova condizione, i due corpi restano tra loro connessi in qualche modo e se una si alza, l’altra si abbassa.

Detto in questo modo, l’esempio sembra abbastanza sciocco, anche se, in realta’, questo e’ il concetto basilare dell’entanglement quantistico. Trattandosi di meccanica quantistica, per scoprire le reale potenza di questo processo, e’ necessario parlare di particelle.

Dunque, prendiamo ad esempio due elettroni che occupano un orbitale atomico. Per poter essere sullo stesso orbitale, le due particelle devono avere spin opposto. Cosa sarebbe lo spin? Detto in modo molto impropio, vediamo lo spin come una rotazione. Per semplificare, supponiamo che le due particelle possano avere solo due valori dello spin, corrispondenti ad una rotazione oraria o antioraria. Dunque, se le due particelle sono nello stesso orbitale, una ruota in un verso e l’altra nel verso opposto. Se una delle due cambia verso di rotazione, l’altra deve immediatamente invertire il suo. Ora, prendiamo queste due particelle e portiamole ad una distanza grande a piacere. Bene, anche in questo nuovo stato, e’ come se le due particelle rimanessero in contatto tra loro. A distanza potenzialmente infinita, se invertiamo lo spin di una, nello stesso preciso istante, anche a distanza infinita, l’altra deve invertire il suo verso di rotazione. Detto in parole povere, e’ come se le particelle ricordassero la loro origine e lo stato di una influenzi irrimediabilmente lo stato dell’altra. Einstein defini’ questa interazione misteriosa tra le particelle una “azione fantasmatica a distanza”.

Nell’esempio riportato, le due particelle si dicono entangled tra loro. Volendo tradurre questo termine, potremmo dire che le particelle sono “intrecciate” tra loro.

Come e’ facile immaginare, non esiste un analogo classico di questo fenomeno puramente quantistico. L’introduzione di questa particolare proprieta’, porto’ ad un’infinita discussione tra le piu’ grandi menti del XX secolo, da Einstein a Bohr. In particolare, Einstein vedeva questo fenomeno come una chiara prova della non correttezza della meccanica quantistica. Perche’? Molto semplice, per potersi influenzare, le due particelle entangled devono scambiarsi in qualche modo informazione. Se le due particelle sono a distanza molto grande e ogni variazione di una deve immediatamente influenzare l’altra, significa che questa informazione deve viaggiare piu’ velocemente della luce. Come e’ facile capire, questo risultato cozza del tutto con la teoria della relativita’ che pone il limite superiore della velocita’ a quella della luce nel vuoto.

Per poter smentire l’entanglement, Einstein provo’ in diverse occasioni a far crollare le certezze della meccanica quantistica. In particolare, nel 1935, pubblico’ un celebre articolo in cui porto’ all’attenzione della comunita’ di fisici il cosiddetto paradosso EPR, il cui nome sta per le iniziali di Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen, cioe’ i tre fisici che lo proposero. In cosa consiste? Si tratta di un cosiddetto esperimento mentale, volto a dimostrare l’assurdita’, o meglio la “non completezza” della meccanica quantistica. Riprendiamo l’esperimento di prima con le due particelle di spin opposto. Ora, separiamo le due particelle e le inviamo in punti lontani dello spazio dove vengono ricevute da due utenti diversi, che chiamiamo A e B. Al momento, non sappiamo quale particella abbia uno spin o l’altro, sappiamo solo che i due corpuscoli sono entangled tra loro. A questo punto pero’, se A misura lo spin della sua particella, senza neanche dover misurare l’altro, sappiamo gia’, per come e’ definito l’entanglement, che B troverebbe lo stato opposto a quello misurato da A.

Cosa c’e’ di strano?

Per capire perche’ parliamo di paradosso, dobbiamo scoprire un’altra proprieta’ della meccanica quantistica. Secondo queta teoria, una particella assume un determinato numero quantico, cioe’ un valore, solo nel momento in cui andiamo a misurarlo. In termini fisici, si dice che nell’atto della misura, la funzione d’onda collassa in un determinato stato quantico. Questa frase alquanto assurda e incomprensibile, significa, in parole povere, che una particella non possiede un valore fintanto che non andiamo a misurarlo. Prima di questo istante, tutte le misure possibili sono sovrapposte con una certa probabilita’. Capiamo meglio. Vogliamo misurare la lunghezza di un tavolino. Come facciamo? Prendiamo il metro e misuriamo un valore. Prima di andare fisicamente a fare questa misura, che lunghezza aveva il tavolino? Voi direste, quella che poi ho misurato. In meccanica quantistica non e’ cosi’. Prima della misura, il nostro tavolino aveva tutte le lunghezze possibili con una certa probabilita’. Nel momento in cui la misurate, la sua lunghezza diviene quella che trovate.

Ora, ritorniamo al paradosso EPR. La particella che e’ andata verso B non viene misurata, dunque dovrebbe assumere tutti i possibili valori di spin sovrapposti tra loro. Soltanto misurando A, avete determinato con una accuratezza del 100% qual e’ il valore di B. Ecco perche’ parliamo di “paradosso”.

Einstein conclude dunque il suo ragionamento assumendo che la meccanica quantistica fosse una teoria non completa, cioe’ in cui c’erano tutta una serie di variabili nascoste che non venivano considerate nella sua formulazione.

Cosa dire dunque? Oggi, tutti i fisici concordano che la meccanica quantistica sia in realta’ una teoria completa e che il paradosso EPR sia appunto solo un paradosso perche’ si limita a considerare aspetti macroscopici della materia. Dunque l’entanglement, questa teoria cosi’ esotica e assurda da comprendere, e’ possibile? Non solo e’ possibile, e’ anche stata osservata con diverse esperienze di laboratorio.

In particolare, sono stati realizzati esperimenti mirati proprio ad evidenziare l’esistenza e le proprieta’ di particelle entangled. Per essere precisi, questo effetto e’ stato anche evidenziato su sistemi macroscopici come diamanti in grado di trasferire l’informazione tra loro anche a distanze elevate.

Anche se vi sembrera’ assurdo, l’entanglement quantistico e’ anche alla base del teletrasporto quantico realizzato in laboratorio. Non pensate subito a qualcosa di fantascientifico, ma il termine “quantistico” ci indica proprio la sua applicazione su particelle. Le proprieta’ viste dell’entanglement fanno si che un’informazione possa essere trasferita tra due particelle molto lontane tra loro. Questa proprieta’ e’ stata usata per “replicare”, attenzione non teletrasportare, le caratteristiche di una particella ad un’altra posta a distanza.

Ancora oggi, lo studio del’entanglement quantistico rappresenta un campo molto promettente e che merita di essere studiato. Vi faccio un esempio molto semplice ma che ci fa capire le reali potenzialita’ di questi risultati. Immaginate di avere sistemi posti a distanza che pero’ possono scambiarsi informazioni in un tempo nullo. Bene, idealmente potremmo pensare di costruire elaboratori potentissimi che sfruttano il calcolo parallelo mandando informazioni su parti entangled tra loro. Queste, come visto, lavorerebbero parallelamente in un tempo nullo sapendo sempre, in ogni istante, lo stato di ogni altra parte del sistema.

Ovviamente, oggi, si tratta ancora di applicazioni abbastanza fantascientifiche. Come visto, abbiamo la dimostrazione sperimentale di queste proprieta’ su sistemi microscopici. Per poter arrivare a qualcosa di applicabile su larga scala ci vorranno ancora anni e anni di lavoro e di ricerca. Sicuramente, ci sono molti aspetti della meccanica quantistica che non hanno un corrispettivo classico e che sembrano “magici” quando vengono mostrati. Nonostante questo, da tutte le misure e verifiche effettuate, la meccanica quantistica ha resistito mostrando di essere una teoria completa e verificabile sperimentalmente. Certo, da qui ad applicazioni su larga scala ci vorranno ancora degli anni, ma i risultati potrebbero essere davvero “fantascientifici”.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

E quindi uscimmo a riveder le stelle

Nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

e’ stata fatta una richiesta davvero molto interessante. Come potete leggere, si chiede come vengano ricostruite le immagini astronomiche che spesso ci vengono mostrate e catturate dai tanti telescopi a terra e in orbita. Questa richiesta sembra apparentemente molto semplice, ma nasconde in realta’ una vera e propria professione. Oggi come oggi, molti astronomi dedicano il loro lavoro proprio alla visione e all’elaborazione di immagini astronomiche. Cerchiamo di capire meglio come funzionano queste tecniche per poter meglio apprezzare anche il lavoro che c’e’ dietro una bella immagine che troviamo sulla rete.

Come sapete bene, al giorno d’oggi, per esplorare l’universo non si utilizzano piu’ solo telescopi nel visibile. In questo caso, come facilmente immaginabile, questi sistemi catturano immagini esattamente come farebbe il nostro occhio. Oltre a questi, si utilizzano telescopi, sia a terra che in orbita, sensibili all’infrarosso, ai raggi X, all’ultravioletto, oltre ad enormi antenne pensate per catturare segnali radio provenienti dal cosmo.

Che differenza c’e’ tra queste radiazioni?

Per capire bene il concetto, vi mostro quello che normalmente si chiama lo spettro della radiazione elettromagnetica:

Diverse lunghezze d’onda vengono accorpate in famiglie. Come vedete, la parte visibile, cioe’ quella a cui i nostri occhi sono sensibili, e’ in realta’ solo una strettra frazione dell’intero spettro. Per fare un esempio, tutti conosciamo le immagini infrarosse utilizzate per esempio per identificare le fonti di calore. Bene, questo e’ un esempio di immagine fuori dallo spettro visibile. Si tratta di particolari che i nostri occhi non sarebbero in grado di vedere, ma che riusciamo a visualizzare utilizzando tecnologie appositamente costruite. Non si tratta di immagini false o che non esistono, semplicemente, mediante l’ausilio di strumentazione, riusciamo a “vedere” quello che i nostri occhi non sono in grado di osservare.

Bene, il principio dietro l’astronomia nelle diverse lunghezze d’onda e’ proprio questo. Sfruttando parti dello spettro normalmente non visibili, si riesce ad osservare dettagli che altrimenti sarebbero invisibili.

Per dirla tutta, anche le normali immagini visibili, subiscono un’opera di elaborazione pensata per ricostruire i dettagli e per ottimizzare la visione. Cosa significa? Nella concezione comune, un telescopio nel visibile e’ paragonabile ad una normale macchina digitale. Questo non e’ esattamente vero. Molto spesso, le immagini catturate da questi sistemi sono ottenute mediante una sovrapposizione di dati raccolti utilizzando filtri diversi.

Cosa significa?

Prendiamo come esempio il telescopio Hubble. In questo caso, il sistema acquisisce immagini a diverse lunghezze d’onda, o isolando una particolare frequenza piuttosto che altre. Si tratta di immagini in bianco e nero che poi vengono colorate artificialmente e sovrapposte per formare l’immagine finale. Attenzione, non dovete pensare che la colorazione artificiale sia un trucco per far apparire piu’ belle le foto. Questa tecnica e’ di fondamentale importanza per far esaltare dei particolari che altrimenti verrebbero confusi con il resto. Questa tecnica si chiama dei “falsi colori”, proprio perche’ la colorazione non e’ quella originale ma e’ stata creata artificialmente.

Per capire meglio, proviamo a fare un esempio.

Prendiamo una delle foto piu’ famose di Hubble, quella della galassia ESO 510-G13:

Questa immagine e’ ottenuta con la tecnica del “colore naturale”, cioe’ esattamente come la vedrebbero i nostri occhi se fossero potenti come quelli di Hubble. In questo caso dunque, la colorazione e’ quella che potremmo vedere anche noi ma anche questa immagine e’ stata ottenuta sovrapponendo singoli scatti ripresi dal telescopio.

In particolare, si sono sovrapposte tre immagini in bianco e nero, ognuna ottenuta selezionando solo la radiazione visibile blu, rossa e verde:

Perche’ viene fatto questo?

Selezionando solo una piccola parte dello spettro visibile, cioe’ il singolo colore, e’ possibile sfruttare il sistema per catturare al meglio i singoli dettagli. In questo modo, come visibile nelle foto, ciascuna immagine e’ relativa ad un solo colore, ma al meglio della risoluzione. Sommando poi le singole parti, si ottiene il bellissimo risultato finale che abbiamo visto.

Analogamente, in alcuni casi, si amplificano determinate lunghezze d’onda rispetto ad altre, per rendere piu’ visibili alcuni dettagli. Anche in questo caso vi voglio fare un esempio. Questa e’ una bellissima immagine della Nebulosa dell’Aquila:

Cosa significa amplificare alcuni colori?

Nella foto riportata, oltre ad ammirarla, gli astronomi riescono a vedere le emissioni di luce da parte dei singoli gas costituenti la nebulosa. Questo studio e’ importante per determinare la concentrazione di singoli elementi, e dunque identificare particolari tipologie di corpi celesti. Per capire meglio, nella ricostruzione a posteriori dell’immagine, e’ stato assegnato il colore verde all’emissione degli atomi di idrogeno, il rosso agli ioni di zolfo e il blu alla luce emessa dall’ossigeno ionizzato. Perche’ questo artificio grafico? Se non venisse elaborata, nell’immagine la luce emessa dalla zolfo e dall’idrogeno sarebbero indistinguibili tra loro. Se ora rileggete l’assegnazione dei colori riportata e rivedete l’immagine della nebulosa, siete anche voi in grado di determinare quali gas sono piu’ presenti in una zona piuttosto che in un’altra. Ovviamente questi sono processi che devono essere fatti analiticamente, elaborando le informazioni di ogni singolo pixel.

Analogo discorso puo’ essere fatto per la radioastronomia. In questo caso, come sapete e come anticipato, quelli che vengono registrati sono dei segnali radio provenienti dai diversi settori in cui viene diviso l’universo. Non avendo delle immagini, nei radiotelescopi si hanno degli impulsi radio che devono essere interpretati per identificare il tipo di sorgente, ma soprattutto la zona da cui il segnale proviene.

Per farvi capire meglio questo concetto, vi racconto la storia dell’inizio della radioastronomia. Nel 1929 un radiotecnico americano che lavorava in una stazione di Manila, mentre era al lavoro per eliminare disturbi dalle trasmissioni, si accorse che vi era un particolare rumore di fondo che si intensifica in determinati momenti della giornata. Nello stesso anno, Jansky, un ingegnere della compagnia americana Bell, anche lui al lavoro per cercare di migliorare le comunicazioni transoceaniche, arrivo’ alla stessa conclusione del radiotecnico. L’ingegnere pero’ calcolo’ il momento preciso in cui questi disturbi aumentavano, trovando che il periodo che intercorreva tra i massimi corrispondeva esattamente alla durata del giorno sidereo, 23 ore e 56 minuti. Solo anni piu’ tardi, riprendendo in mano questi dati, ci si accorse che la fonte di questo disturbo era il centro della nostra galassia. I segnali radio captati erano massimi quando il ricevitore passava davanti al centro della galassia, emettitore molto importante di segnali radio.

Oggi, mediante i nostri radiotelescopi, riusciamo ad identificare moltissime sorgenti radio presenti nell’universo e, proprio studiando questi spettri, riusciamo a capire quali tipologie di sorgenti si osservano e da quale punto dell’universo e’ stato inviato il segnale. A titolo di esempio, vi mostro uno spettro corrispondente ai segnali radio captati nell’arco del giorno con un semplice radiotelescopio:

Come vedete, sono chiaramente distinguibili i momenti di alba e tramonto, il passaggio davanti al centro galattico e quello corrispondente al braccio di Perseo. Come potete facilmente capire, si tratta di misure, chiamiamole, indirette in cui i nostri occhi sono proprio le antenne dei telescopi.

Concludendo, ci sono diversi metodi per pulire, migliorare o amplificare le immagini raccolte dai telescopi sia a terra che in orbita. Quello che facciamo e’ amplificare la nostra vista o utilizzando sistemi molto potenti, oppure ampliando lo spettro delle radiazioni che altrimenti non sarebbero visibili. I telescopi divengono dunque degli occhi sull’universo molto piu’ potenti e precisi dei nostri. Metodi diversi, ottico, UV, IR, radio, ecc, possono aiutare a capire dettagli o strutture che altrimenti sarebbero invisibili in condizioni normali. Detto questo, capite quanto lavoro c’e’ dietro una bella immagine che trovate su internet e soprattutto perche’ la foto ha una specifica colorazione o particolari sfumature.

 

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Se la ISON non e’ una cometa, allora e’…

A grande richiesta, torniamo a parlare della cometa ISON. Di questo corpo celeste abbiamo gia’ abbondantemente discusso in questi post:

– 2013 o ancora piu’ oltre?

– E se ci salvassimo?

– Che la ISON abbia pieta’ di noi!

Come sappiamo bene, si tratta di una cometa che passera’ al perielio intorno alla fine dell’anno, novembre 2013, e che, se mantenesse le premesse ottenute dagli studi sull’orbita, potrebbe riservarci uno spettacolo senza precedenti, al punto che la ISON e’ gia’ stata ribattezzata la cometa del secolo. Perche’ questo? Come detto tante volte, il motivo e’ molto semplice, la cometa passera’ ad una distanza relativamente breve dalla superficie del Sole e, sempre se tutto verra’ confermato dopo il passaggio al perielio, potrebbe apparire estremamente luminosa in cielo, al punto da essere visibile anche in pieno giorno ad occhio nudo.

Detto questo, la cometa ISON ha richiamato l’attenzione non solo di tanti osservatori sparsi nel mondo, interessati a seguire in dettaglio questo passaggio per comprendere caratteristiche ancora poco note delle comete, ma soprattutto di tanti appassionati astrofili che aspettano questo passaggio per poter immortalare questo spettacolo.

Ovviamente, tra i tanti “appassionati” che aspettano il passaggio della ISON non potevano certo mancare i tanti catastrofisti che gia’ stanno costruendo un bel circo mediatico su questa cometa. Solo pcohi giorni fa avevamo parlato della nuova ipotetica data per la fine del mondo, attesa per il 16 Dicembre 2013:

– Ci risiamo: 16 dicembre 2013 …

In questo caso, la data viene fuori da interpretazioni diverse rispetto al 2012 per la fine del lungo computo Maya, ma il tutto viene poi rinforzato aggiungendo anche il passaggio della cometa ISON.

Detto questo, come anticipato, la speculazione sulla ISON comincia a crescere a dismisura. Nelle settimane precedenti, sono arrivate foto davvero molto belle della cometa, ripresa da telescopi in orbita, tra cui il sempre presente Hubble. Proprio da queste foto, si e’ alzato il polverone che vorrei raccontarvi.

Vi mostro prima di tutto una foto della ISON ripresa da Hubble, quando questa si trovava al di fuori dell’orbita di Marte:

La Ison ripresa da Hubble

In questi ultimi giorni, molto sta facendo discutere un’altra foto catturata sempre da Hubble. Prima di dire qualsiasi cosa, vi voglio mostrare proprio questa immagine:

Foto della ISON ottenuta scurendo l’immagine

Secondo le fonti, l’immagine di sinistra sarebbe quella originale, mentre la foto a destra e’ ottenuta scurendo la prima. Come vedete, in quella rielaborata si distinguono chiaramente 3 oggetti. Se consideriamo che quello al centro potrebbe essere il nucleo della cometa, cosa sono gli altri due? Su questa domanda, ovviamente, la rete si e’ scatenata. Per prima cosa, sentite parlare di cometa con tre nuclei, cosa scientificamente assurda. Altri poi parlano di nucleo centrale e di oggetti diversi che gli orbitano intorno.

Secondo voi, cosa sarebbero questi oggetti che gli ruotano intorno?

La risposta e’ molto semplice, si tratta di due navi aliene sigariformi che stanno guidando la cometa verso il sistema centrale interno. Vi sembra assurda come affermazione? Non vi preoccupate c’e di peggio. Qualcuno ha addirittura spiegato cosa ci fanno quelle navicelle aliene intorno alla cometa. Non si tratterebbe di due navi qualsiasi ma di due astronavi di contatto della federazione galattica. Le navi sarebbero state inviate per prendere un primo contatto con gli abitanti della Terra. Secondo altri invece, le navi seguirebbero la cometa per impedire che questa colpisca la Terra.

E pensare che molti psicologici dicono che la fantasia negli adulti viene messa da parte. Se Freud fosse vissuto ai giorni nostri, avrebbe scritto decine di saggi solo sul catastrofismo dilagante degli ultimi tempi.

Senza dar ancora seguito a queste ipotesi fantastiche, chiariamo cosa sarebbero questi segmenti che si vedono nell’immagine. Per chi non lo sapesse, Hubble ruota molto velocemente intorno alla Terra cosi’ come la ISON si sposta molto velocemente lungo la sua orbita. Al fine di avere immagini meglio risolte e piu’ precise, diversi scatti, anche prolungati nel tempo, vengono sovrapposti tra loro anche se presi in momenti differenti. Bene, quello strano disegno che abbiamo visto nell’immagine della ISON altro non e’ che l’effetto di questa sovrapposizione.

Non ci credete? Allora vi mostro le immagini originali:

Le tre foto di Hubble che sovrapposte danno l’effetto visto

L’immagine risultante altro non e’ che la sovrapposizione di queste tre esposizioni. I segmenti vengono soltanto dal movimento relativo tra telescopio e cometa, mentre nell’immagine in cui il corpo sembra puntiforme e’ perche’ il movimento e’ in verso opposto (come se fosse entrante o uscente dal nostro schermo).

Cosa c’e’ di strano in tutto questo? A mio avviso assolutamente nulla. Pensate che in rete c’e’ addirittura chi ha visto in questa foto un antico simbolo sumero. Detto fatto, la ISON allora e’ una formazione di antichi astronauti che tornano sulla Terra, no e’ Nibiru con intorno un sistema planetario, no e’ Nibiru con un astronave e dei pianeti. Insomma, tanta fantasia e tanto tempo da perdere in ipotesi completamente assurde.

Se non bastasse poi, su altri siti si parla invece di alcune foto scattate da satelliti cinesi per telecomunicazioni e che mostrerebbero forme anomale per il nucleo della ISON. Avete capito bene, satelliti per telecomunicazioni che in realta’ sarebbe stati messi in orbita per monitorare Ison/Nibiru.

Altra ipotesi assurda trovata in rete e’ quella che vorrebbe il nucleo della cometa grande migliaia di kilometri. Premesso che questo e’ assurdo per le normali teorie scientifiche che conosciamo e che abbiamo piu’ volte confermato, l’origine di questa ipotesi viene solo da osservazioni della cometa che includono ovviamente nucleo, chioma e coda. A queste distanze, complice anche la notevole emissione di gas, e’ impossibile vedere singolarmente il nucleo della cometa. In casi di questo tipo, come visto in questo articolo:

– Cos’e’ una cometa

parliamo di un nucleo dell’ordine di qualche decina di kilometri.

Concludendo, ancora non sappiamo se la ISON offrira’ lo spettacolo astronomico che stiamo aspettando e che ha promesso. Al momento pero’, una promessa l’ha gia’ mantenuta, tutte le ipotesi catastrofiste, antiscientifiche e assurde che pensavamo potessero arrivare, stanno arrivando nei tempi e nei modi stabiliti. Da oggi a dicembre, chissa’ quante altre storie racconteranno i tanti siti internet che vivono di queste assurdita’. A noi, non resta che sperare nello spettacolo astronomico.

 

 

Aggiornamento sulla ISON dopo il passaggio al perielio del 28 Novembre:

– Ce la fa o non ce la fa?

 

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Ci risiamo: 16 dicembre 2013 ….

Immaginate questa situazione: riuscite a creare un business molto redditizio che pero’, fin dall’inizio, sapete che ha una scadenza certa. Dopo questa data, le vostre rendite si annulleranno e non potrete piu’ andare avanti. Che problema c’e’, intanto facciamo cassa e poi si vedra’. Nell’animo umano pero’, scatta una molla tale per cui, anche se partiamo con un’idea, e’ facile che in corso d’opera la si cambi. Perche’ dovrei rinunciare agli affari? Per colpa di una scadenza? Dunque, in prossimita’ di questa data, cominciamo a pensare come superare questo problema. La cosa piu’ ovvia da fare e’ rimandare sempre piu’ oltre la scadenza. Sappiamo che prima o poi la cosa non funzionera’, ma intanto possiamo allungare, e se siamo bravi, anche di molto tempo il prolungamento dei nostri affari.

Vi e’ piaciuta questa storia? Realistica ma forse troppo impersonale. Ora sostituisco i soggetti rendendo la storia piu’ veritiera. Qualcuno vi dice che il 21 dicmbre 2012 finira’ il calendario Maya. Non sapete nemmeno perche’, pero’ questa storiella vi affascina. Vi mettete seduti e pensate a come sfruttare questa storia che affascina come voi molte altre persone. Inventate tempeste solari, scontri con pianeti mai visti, inventate che ci sara’ un terribile terremoto perche’ riuscite a far credere che i terremoti nel mondo stiano aumentando e tante altre storie di questo calibro.

Ora avete in mano il vostro business. Poco importa se molte persone ci credono e ne sono spaventate. C’e’ anche chi e’ costretto ad andare in cura per l’ansia che siete riusciti a trasmettere. Ma a voi cosa importa? Assolutamente niente. Create siti talmente pieni di pubblicita’ da sembrare macchine di formula 1, scrivete libri barzelletta ma con un titolo accattivante, parlate male di scienza e ricerca perche’ quello e’ il male del secolo. Ora avete i vostri introiti. Come si dice in questi anni di crisi, il lavoro bisogna crearselo e voi ci siete riusciti in pieno. Complimenti. Siete degni di un manuale di new economy. Forse, con una cattiveria peggiore degli squali dell’alta finanza ma anche di questo poco importa.

Attenzione pero’, riprendiamo il discorso scadenza. Quel tizio che vi ha suggerito la storia vi ha detto che il calendario finira’ il 21 dicembre 2012. Man mano che vi avvicinate a questa data, e sapete che non succedera’ niente, cominciate a pensare al vostro futuro. Dovete trovare il modo per allungare il brodo. Qual e’ la soluzione piu’ semplice? Ovvio, dire che c’e’ stato un errore di calcolo e che quindi la data e’ spostata.

Altro punto fondamentale: di quanto la spostiamo? Ci sono due fratelli che hanno proposto una soluzione diversa, ma questa farebbe ricadere la fine del calendario Maya nel 2116:

– 2012? No, volevamo dire 2116 …

Parliamoci chiaro, non possiamo spaventare le persone parlando di 2116. La gente non riesce nemmeno ad arrivare a fine mese, pensa quanto gliene fregherebbe del 2116.

Ci vuole una soluzione differente, ma qualcosa di astuto supportato da qualche evento naturale per rendere il tutto piu’ credibile.

Alla fine l’idea viene ed e’ veramente geniale. Sentite questa, come sapete, esiste il problema della correlazione, di cui abbiamo parlato in questi post:

– Perche’ il mondo dovrebbe finire

– 2013 o ancora piu’ oltre?

Come detto, quando si cerca di “convertire” le date del lungo computo nel nostro calendario gregoriano, anche se abbiamo capito come funziona il conteggio Maya, dobbiamo trovare dei punti fissi. Detto in altre parole, abbiamo capito come contare e di quanto contare ma per sapere dove finisce il conteggio dobbiamo sapere da dove partire. Ovviamente, non staro’ di nuovo qui a spiegare per filo e per segno come funzionava il sistema di calendari dei Maya. Di questo abbiamo parlato abbondantemente sia nel libro Psicosi 2012 che nel blog.

Torniamo a noi, come sappiamo, per risolvere il problema della correlazione ci si basa sulle iscrizioni lasciate dal popolo centro americano. Molte iscrizioni riguardano eventi astronomici di cui i Maya erano ottimi osservatori. In tal senso, trovate ad esempio riportate le eclissi, i passaggi di Venere, ecc accompagnati da una data espressa nel sistema del lungo computo. Ora pero’, questi eventi sono ciclici per cui con un singolo evento non riuscite a risolvere l’equazione. Purtroppo, le iscrizioni arrivate fino a noi non sono tantissime. Come e’ noto, durante la conquista di queste terre, si e’ pensato bene di distruggere molti edifici e documenti perche’ pensati come “pagani”. Poiche’ quindi abbiamo un numero basso di documenti non riusciamo a trovare una sola soluzione per il problema della correlazione, ma tante possibilita’ diverse. La data del 21 dicembre 2012 e’ solo una delle possibili. Ne esistono poi altre decine che spaziano nell’arco anche di centinaia di anni. Per fare un esempio, la soluzione Calleman prevedeva la fine del lungo computo per il 2011, poi c’era quella per il 2012 e tante altre ancora fino, come nel caso dell’articolo riportato prima, al 2116.

Capite che il problema della correlazione non da un buon appiglio ai catastrofisti. Ormai si e’ sparsa la voce, la gente ha capito che le date possibili sono decine non saremmo credibili se ad ogni data riproponessimo le stesse argomentazioni. L’idea geniale e’ dunque questa: per prima cosa, nel calendario gregoriano non esiste l’anno zero ma si passa dal I sec. a.C al I sec. d.C. Siamo sicuri che l’anno zero non sia stato contato? In realta’, gli studiosi Maya si sono interrogati per anni su quale fosse la data di inizio del lungo computo. La data finale si ottiene semplicemente aggiungendo i giorni che completano il conteggio del lungo computo.

Questo particolare pero’ e’ ignorato da alcuni siti che vi propongono nuove date ragionando su queste argomentazioni. Sapete perche’? Perche’ qualcuno ha tirato fuori una nuova data: 16 Dicembre 2013. si, proprio alla fine di quest’anno e molto simile a quella precedente che ha fatto impazzire il mondo.

Purtroppo qualcuno non capendo come si ottiene ha inventato il discorso dell’anno zero gregoriano. E’ ovvio che se anche avessi contato lo zero la data si sposterebbe di un anno preciso invece, come vedete confrontando le date, c’e’ anche una differenza di una manciata di giorni.

Da dove viene allora questa nuova data? Ragionate cosi’, quando e’ iniziato il terzo millennio? Di colpo, si direbbe il 1 gennaio 2000. Attenzione pero’, poiche’ non contiamo l’anno zero, duemila anni finiscono al 31 dicembre 2000 quindi il nuovo millennio comincia il 1 gennaio 2001. Cerchiamo di rendere il tutto piu’ chiaro, ragioniamo con una decade. Partendo da 1, completate 10 anni al termine dell’anno 10 quindi la nuova decade cominciera’ al 1 gennaio 11.

Se questo e’ vero, allora lo facciamo valere anche per il calendario Maya. Nel momento in cui si azzera il lungo computo, analogo del 31 dicembre 1999, poi non comincia il nuovo conteggio, o nel nostro esempio il nuovo millennio, ma dobbiamo aspettare un altro ciclo (1 gennaio 2001).

Bene, oltre al lungo computo, i Maya conteggiavano i giorni dell’anno utilizzando il calendario Haab. Questo era un calendario civile basato sulle stagioni e con una durata di 360 giorni. Nell’analogo dell’esempio del millennio, se al 21/12/2012 inizia l’ultimo giro, la fine del lungo computo sara’ dopo 360 giorni, dunque 16 dicembre 2013.

Ecco spiegata l’origine di questa data.

Fate pero’ attenzione ad una cosa. Seguendo la correlazione piu’ accettata, in formato lungo computo, il 21 dicembre 2012 si scriveva 13.0.0.0.0, dove per la prima cifra il 13 equivale allo zero, mentre il 16 dicembre 2013 si scrive 13.0.1.0.0. Poiche’, come detto, per la prima cifra il 13 e’ lo zero, personalmene non vedo nessuna particolarita’ nella nuova data proposta. Mentre la prima azzerava il conteggio, la seconda non ha nulla di speciale a parte cadere un ciclo Haab dopo la fine del lungo computo. Ripeto pero’, l’origine e’ nell’analogo fatto con il conteggio gregoriano. Altra considerazione, qui non stiamo contando i millenni per capire quando iniziano o finiscono, qui abbiamo, grazie a degli studi non univoci, delle possibili date di inizio del calendario, dopo di che contiamo i giorni previsti dal lungo computo. Personalmente, il ragonamento fatto, oltre a non affascinarmi, non mostra nessuna base oggettivamente discutibile. Come detto all’inizio mi sembra solo di osservare un animale morente che si dimena in tutti i modi per prolungare la sua agonia.

Per rendere il tutto piu’ credibile, servirebbe un evento naturale tale da far concentrare l’attenzione sulla nuova data. Anche su questo abbiamo, nel vero senso della parola, una “manna dal cielo”: la cometa ISON. Questa solchera’ i nostri cieli proprio a dicembre di quest’anno e, come sembrerebbe dalla premesse, offrira’ uno spettacolo straordinario per la luminosit’a che si potrebbe raggiungere, tale da rendere la cometa visibile anche in pieno giorno. Cosa ci inventiamo sulla ISON? Semplice, i Maya avevano previsto il suo passaggio e a dicembre la cometa impattera’ sulla Terra distruggendo gran parte della vita. Poi ci mettiamo anche che la ISON non e’ una cometa ma un mini sistema planetario che ruota intorno a Nibiru. Ecco fatto, ora abbiamo allungato il brdo in modo affascinante, per di piu’ non dobbiamo nemmeno sforzarci troppo, le argomentazioni portate al 21/12/2012 possono essere riproposte per la nuova data. Della ISON abbiamo parlato qui:

– E se ci salvassimo?

– Che la ISON abbia pieta’ di noi!

Mostrando l’assurdita’ di quanto affermato sulla rete e l’assoluto non pericolo di impatto per questa cometa.

Concludendo, la nuova data del 16 dicembre 2013 viene da considerazioni fatte paragonando il lungo computo Maya con il nostro calendario Gregoriano. Ragionamenti pero’ avulsi dal problema della correlazione che fornisce comunque gia’ di suo diverse date possibili per l’inizio, o equivalentemente per la fine, del lungo computo. Come e’ chiaro, ad oggi non esiste una data univoca per la fine del calendario Maya e alle soluzioni storiacamente possibili non si fa altro che aggiungere date di comodo senza nessuna base solida. Purtroppo, difficilmente i catastrofisti abbandoneranno l’osso della fine del mondo. L’unico modo per far terminare questa barzelletta e’ capire l’assurdita’ di quello che viene proposto.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Orologi atomici e precisione del tempo

Qualche giorno fa, le pagine scientifiche di molti giornali hanno ospitato una notizia che e’ passata un po’ in sordina ma che, a mio avviso, merita di essere commentata se non altro per le interessanti discussioni a corollario. La notizia in questione, che molto sicuramente avrete letto, parlava di una nuova serie di orologi atomici costruiti dai ricercatori del NIST, National Institute of Standards and Technology, e che sono in grado di mantenere la precisione per un tempo paragonabile all’eta’ dell’universo.

Leggendo questa notizia, credo che le domande classiche che possono venire in mente siano: come funziona un orologio atomico? Come si definisce il secondo? Ma soprattutto, a cosa serve avere un orologio tanto preciso?

In realta’, rispondere a queste domande, non e’ cosa facile ma cercheremo di farlo sempre in modo divulgativo spiegando passo passo tutti i concetti richiamati.

Prima di tutto, cos’e’ il tempo? Come potete immaginare, in questo caso la risposta non e’ semplice, ma richiama tantissime discipline, non solo scientifiche, che da secoli si sono interrogate sulla migliore definizione di tempo. Tutti noi sappiamo che il tempo passa. Come ce ne accorgiamo? Proprio osservando il trascorrere del tempo, cioe’ degli avvenimenti che osserviamo intorno a noi. In tal senso, scientificamente, possiamo definire il tempo come quella dimensione nella quale si misura il trascorrere degli eventi. Questa definizione ci permette dunque di parlare di passato, presente e futuro, dividendo gli eventi in senso temporale. Ovviamente, non e’ l’unica definizione che potete dare di tempo e forse neanche la piu’ affascinante ma, sicuramente, e’ la piu’ pratica per l’utilizzo che se ne vuole fare nelle scienze.

Detto questo, se parliamo di tempo come una dimensione, dobbiamo saper quantificare in qualche modo il suo scorrere. Detto in altri termini, abbiamo bisogno di un’unita’ di misura. Nel “Sistema Internazionale di unita’ di misura”, che e’ quello accettato in molti paesi e considerato la standard a cui riferirsi, l’unita’ di misura del tempo e’ il secondo.

Come viene definito un secondo?

Storicamente, la definizione di secondo e’ cambiata molte volte. Nella prima versione, il secondo era definito come 1/86400 del giorno solare medio. Questa definizione non e’ pero’ corretta a causa del lento e continuo, per noi impercettibile, allungamento delle giornate dovuto all’attrazione Terra-Luna e alle forze mareali, di cui abbiamo parlato in questo post:

–Le forze di marea

Utilizzando pero’ questa definizione, non avremmo avuto a disposizione qualcosa di immutabile nel tempo. Per ovviare a questo problema, si decise dunque di riferire il secondo non piu’ in base alla rotazione della terra su se stessa, ma a quella intorno al Sole. Anche questo movimento pero’ e’ non uniforme, per cui fu necessario riferire il tutto ad un preciso anno. Per questo motivo, il secondo venne definito nel 1954 come: la frazione di 1/31 556 925,9747 dell’anno tropico per lo 0 gennaio 1900 alle ore 12 tempo effemeride. La durata della rotazione intorno al Sole era conosciuta da osservazioni molto precise. Qualche anno dopo, precisamente nel 1960, ci si rese conto che questa definizione presentava dei problemi. Se pensiamo il secondo come una frazione del giorno solare medio, chi ci assicura che il 1900 possa essere l’anno in cui il giorno aveva la durata media? Detto in altri termini, le definizioni date nei due casi possono differire tra loro di una quantita’ non facilmente quantificabile. Dovendo definire uno standard per la misura del tempo, conosciuto e replicabile da chiunque, abbiamo bisogno di un qualcosa che sia immutabile nel tempo e conosciuto con grande precisione.

Proprio queste considerazioni, portarono poi a prendere in esame le prorieta’ degli atomi. In particolare,  si penso’ di definire il secondo partendo dai tempi necessari alle transizioni atomiche che ovviamente, a parita’ di evento, sono sempre identiche tra loro. Proprio per questo motivo, il secondo venne definito come: la durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini, da (F=4, MF=0) a (F=3, MF=0), dello stato fondamentale dell’atomo di cesio-133. In questo modo si e’ ottenuta una definizione con tutte le proprieta’ che abbiamo visto.

A questo punto, la domanda e’: come misurare il tempo? Ovviamente, di sistemi di misurazione del tempo ne conosciamo moltissimi, sviluppati e modificati nel corso dei secoli e ognuno caratterizzato da una precisione piu’ o meno elevata. Cosa significa? Affinche’ un orologio sia preciso, e’ necessario che “non perda un colpo”, cioe’ che la durata del secondo misurata sia quanto piu’ vicina, al limite identica, a quella della definizione data. In caso contrario, ci ritroveremo un orologio che dopo un certo intervallo, giorni, mesi, anni, migliaia di anni, si trova avanti o indietro di un secondo rispetto allo standard. Ovviamente, piu’ e’ lungo il periodo in cui questo avviene, maggiore e’ la precisione dell’orologio.

Come tutti sanno, gli orologi piu’ precisi sono quelli atomici. Cosi’ come nella definizione di secondo, per la misura del tempo si utilizzano fenomeni microscopici ottenuti mediante “fontane di atomi”, eccitazioni laser, o semplici transizione tra livelli energetici. Al contrario, negli orologi al quarzo si utilizza la vibrazione, indotta elettricamente, degli atomi di quarzo per misurare il tempo. La bibliografia su questo argomento e’ molto vasta. Potete trovare orologi atomici costruiti nel corso degli anni sfruttando proprieta’ diverse e con precisioni sempre piu’ spinte. Negli ultimi anni. si e’ passati alla realizzazione di orologi atomici integrando anche fasci laser e raffreddando gli atomi a temperature sempre piu’ vicine allo zero assoluto.

Nel caso della notizia da cui siamo partiti, l’orologio atomico costruito sfrutta la transizione di atomi di itterbio raffreddati fino a 10 milionesimi di grado sopra lo zero assoluto indotta mediante fasci laser ad altissima concentrazione. Questo ha permesso di migliorare di ben 10 volte la precisione dell’orologio rispetto a quelli precedentemente costruiti.

A questo punto, non resta che rispondere all’ultima domanda che ci eravamo posti all’inizio: a cosa serve avere orologi cosi’ precisi? Molto spesso, leggndo in rete, sembrerebbe quasi che la costruzione dell’orologio piu’ preciso sia una sorta di gara tra laboratori di ricerca che si contendono, a suon di apparecchi che costano milioni, la palma della miglior precisione. In realta’ questo non e’ vero. Avere una misura sempre piu’ precisa di tempo, consente di ottenere risultati sempre piu’ affidabili in ambito diverso.

Per prima cosa, una misura precisa di tempo consente di poter sperimentare importanti caratteristiche della relativita’. Pensate, ad esempio, alla misura della distanza tra Terra e Luna. In questo caso, come visto in questo articolo:

– Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

si spara un laser da Terra e si misura il tempo che questo impiega a tornare indietro. Maggiore e’ la precisione sulla misura del tempo impiegato, piu’ accurata sara’ la nostra distanza ottenuta. Molto spesso infatti, si suole misurare le distanze utilizzando tempi. Pensiamo, ad esempio, all’anno luce. Come viene definito? Come la distanza percorsa dalla luce in un anno. Tempi e distanze sono sempre correlati tra loro, condizione per cui una piu’ accurata misura di tempi  consente di ridurre l’incertezza in misure di distanza.

Anche quando abbiamo parlato del sistema GPS:

– Il sistema di posizionamento Galileo

Abbiamo visto come il posizionamento viene fatto misurando le differenze temporali tra i satelliti della galassia GPS. Anche in questo caso, la sincronizzazione e’ fondamentale per avere precisioni maggiori nel posizionamento. Non pensate solo al navigatore che ormai quasi tutti abbiamo in macchina. Questi sistemi hanno notevole importanza in ambito civile, marittimo, militare. Tutti settori di fondamentale importanza per la nostra societa’.

Concludendo, abbiamo visto come viene definito oggi il secondo e quante modifiche sono state fatte nel corso degli anni cercando di avere una definizione che fosse immutabile nel tempo e riproducibile per tutti. Oggi, abbiamo a disposizione molti sistemi per la misura del tempo ma i piu’ precisi sono senza dubbio gli orologi atomici. Come visto, ottenere precisioni sempre piu’ spinte nella misura del tempo e’ di fondamentale importanza per tantissimi settori, molti dei quali anche strategici nella nostra soscieta’. Ad oggi, il miglior orologio atomico realizzato permette di mantenere la precisione per un tempo paragonabile all’eta’ dell’universo, cioe’ circa 14 miliardi di anni.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Quando si dice “leggere e non capire”

Diverse volte siamo partiti nelle nostre discussioni da articoli comparsi sui siti catastrofisti. Purtroppo, ancora oggi, nonostante la qualita’ discutibile delle informazioni, questa tipologia di siti e’ ancora molto seguita.

Per carita’, non voglio assolutamente salire in cattedra e sostenere che qui piu’ che altrove siamo portatori di verita’ assolute. La differenza sostanziale tra un sito serio ed uno che vuole farvi credere qualcosa e’ nella quantita’ di informazioni che vengono fornite. Ogni qual volta si discute di un argomento, noi, cosi’ come molti altri siti, cerchiamo sempre di mettere tutti i link alle referenze usate. Perche’ questo? Semplicemente perche’ in questo modo tutti possono andare a leggere le fonti originali, verificarne il contenuto e ragionare indipendentemente da quello che e’ stato detto. Questo e’ un approccio corretto alle informazioni.

Perche’ sto facendo questa introduzione?

Oggi, su diversi siti sono apparsi degli articoli che parlano di una scoperta scientifica pubblicata proprio in questi giorni. La ricerca riguarda la somiglianza in termini di equazioni matematiche tra i buchi neri ed alcuni fenomeni naturali che si sviluppano sulla Terra.

Qualcuno potra’ trovare la notizia interessante, qualcun altro noiosa ma in realta’ la ricerca e’ molto interessante e con risvolti anche in campo ambientale.

Purtroppo, diversi articoli su questa ricerca sono stati pubblicati anche da molti siti catastrofisti e, come spesso accade, anche da portali seri che hanno preso il brutto vizio di fare copia/incolla in giro per la rete senza controllare le fonti e la qualita’ delle informazioni.

Cosa leggete sui siti catastrofisti? Uno dei titoli che trovate in giro e’ “Scienziati scoprono vortici spazio-temporali simili ai buchi neri nell’oceano Atlantico”.

Vortici spazio-temporali nell’oceano Atlantico?

Come starete pensando, molti hanno letto la notizia senza capirne il contenuto.

Vediamo prima di tutto di analizzare la ricerca. Come nostra abitudine, vi do il link in cui trovate l’articolo originale pubblicato:

– ArXiv, Articolo Matematica Buchi Neri

Qualche giorno fa, avevamo parlato dell’evaporazione dei buchi neri, introducendo ovviamente anche la loro struttura spaziale:

– I buchi neri che … evaporano

Utilizzando la relativita’ generale, abbiamo visto che un buco nero puo’ essere pensato come una singolarita’ gravitazionale, cioe’ un punto molto ristretto dello spazio in cui e’ concentrata una massa equivalente molto grande. Questo crea una sorta di foro molto profondo nello spazio tempo, in cui le particelle, compresa la luce, cadono all’interno senza la possibilita’ di riuscire. Questo e’ il comportamento noto a tutti dei buchi neri.

Bene, nella ricerca di cui stiamo discutendo, il gruppo di scienziati e’ partito da una considerazione: in linea di principio e’ possibile fare un’analogia tra i buchi neri e i fenomeni turbolenti che si manifestano nei liquidi. Come e’ noto, un vortice di acqua esteso e che ruota ad alta velocita’ crea una depressione all’interno, che puo’ essere messa a confronto con la struttura di un buco nero. In tal senso, per descrivere questi fenomeni della fluidodinamica, possiamo provare ad utilizzare le equazioni della relativita’ generale dei buchi neri e vedere se queste sono in grado di descrivere il fenomeno.

La ricerca ha portato importanti risultati. Studiando le correnti dell’Atlantico, i ricercatori si sono concentrati su una corrente nota, quella di Agulhas, osservando come proprio in questo oceano si formino vortici molto estesi descrivibili, dunque paragonabili in senso matematico, come dei buchi neri. Queste osservazioni sono state possibili attraverso immagini satellitari raccolte tra il 2006 e il 2007 e da queste sono stati individuati 2 vortici di tipo buco nero.

Vortici selezionati per l’approccio di tipo buco nero

Di questa ricerca ne ha parlato anche il sito internet del MIT technology review. Trovate l’articolo a questa pagina:

– MIT Technology review

Con una probabilita’ che sfiora la certezza, i siti in questione si sono riferiti a questa pagina. Come potete vedere, ad un certo punto, per far capire il discorso, viene riportata una citazione di Edgar Allan Poe. Il famoso poeta avrebbe riportato di un’osservazione di vortici dicendo: “Il bordo del vortice era rappresentato da una larga cintura di scintillante spruzzo, ma nessuna particella di questa scivolò nella bocca del terrificante imbuto …”. Con le doti del poeta, questa frase descrive esattamente il comportamento di un vortice: l’acqua gira all’esterno in cerchio senza entrare all’interno dove si crea la depressione. Vedete la somiglianza al buco nero? Anche in questo caso abbiamo una singolarita’ centrale e l’orizzonte degli eventi intorno. Subito all’esterno della singolarita’, i fotoni possono muoversi senza essere assorbiti. Questo e’ esattamente il comportamento descritto per una delle particelle virtuali che innescano il processo di evaporazione.

Cosa hanno capito invece i catastrofisti?

Prima di tutto che nell’oceano Atlantico ci sono vortici spazio-temporali. Questo e’ chiaro dal titolo riportato prima come esempio. Questi vortici sono dei veri e propri buchi neri sulla Terra. A riprova vi riporto questa frase:

George Haller dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo, e Francisco Beron-Vera, dell’Università di Miami in Florida, hanno trovato dei buchi neri nelle acque turbolente dell’Atlantico.

Ma la ciliegina sulla torta non poteva che venire dalla citazione di Poe. Indovinate cosa hanno capito? I buchi neri che si formano nell’oceano sono dei veri buchi neri perche’ sono luminosi all’esterno. Ecco la frase:

I fisici hanno visto che nel bordo dei vortici spazio-temporali, che si formano in zone di turbolenza, vengono solitamente rappresentati da un’ampia cintura di una sostanza luminosa che assomiglia alla sfera di un fotone che circonda il buco nero senza penetrare all’interno.

Non credo ci sia molto da discutere, le frasi si commentano da sole. Ripeto, sono prese e copiate da siti internet di chiaro stampo catastrofista che potete trovare molto facilmente in rete. Purtroppo, le stesse frasi le trovate anche in siti che potevamo chiamare seri.

Tornando invece alla ricerca, prima accennavamo ai possibili risvolti ambientali. Il fatto di avere una struttura similare ai buchi neri, rende questi vortici delle possibili soluzioni per boccare qualsiasi cosa intorno alla singolarita’, l’equivalente dell’orizzonte degli eventi. Immaginate, ad esempio, se questi vortici fossero sfruttati per raccogliere immondizia, olii, solventi e quant’altro e’ presente nelle acque dell’oceano. Sicuramente, una comprensione in termini matematici della struttura non puo’ che aiutare in tal senso.

Ultima considerazione. Come evidenziato dagli stessi autori dell’articolo, lo stesso approccio matematico potrebbe essere utilizzato per descrivere altri fenomeni naturali come tornado, trombe d’aria o, se volete, anche la grande macchia rossa di Giove. Non resta dunque che vedere quali sviluppi porteranno queste ricerche.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.