Fisica e Pseudoscienze Sono affascinato dalle cose che la gente crede senza nessun fondamento scientifico. Non mi riferisco alle credenze religiose, ma a tutte quelle teorie pseudoscientifiche che hanno vasto seguito tanto da essere da molti credute vere. C'e' in effetti una maniera molto semplice per sapere se una teoria e' scienza o pseudoscienza. Se e' vera e non puo' essere dimostrata come falsa , allora si tratta di pseudoscienza. Ma per quanto l'immaginazione degli "pseudoscienziati" sia grande e la credulita' umana quasi infinita, l'immaginazione degli scienziati (e della Natura) e' ancora piu' grande. Lo scienziato sa che la realta' dei sensi ci inganna e dietro di essa c'e' un'altra realta' a dir poco incredibile che stiamo scoprendo poco a poco . Ad esempio, se solo un secolo fa qualcuno ci avesse detto che una radiazione continua invisibile proveniente dallo spazio cade sulla terra attraversando il nostro corpo(raggi cosmici), lo avremmo preso per pazzo. Oppure:
Perche' siamo cosi' creduloni e accettiamo senza discutere tutte le invenzioni di ciarlatani,imbroglioni,santoni,etc... E' la stessa ragione per cui diventiamo scienziati e cerchiamo di scoprire come funzionano le cose! Ognuno di noi ha questo bisogno di capire e spiegare quello che succede. Una falsa spiegazione e' molto meglio di nessuna spiegazione : almeno ci da' l'illusione di poter controllare in qualche modo la nostra vita. Questo specialmente se la domanda ci angoscia e la scienza non puo' offrirci nessuna risposta certa. Le malattie incurabili hanno migliaia di cure! C'e' un'altra cosa che facilita il mestiere dei ciarlatani: qualsiasi spiegazione date, potete sempre trovare un singolo caso in cui la spiegazione funziona! La Scienza invece si sobbarca a uno sforzo incredibile per dimostrare che la spiegazione data vale in TUTTI i casi! E quando non puo' dimostrarlo preferisce tacere. Fisica e Informatica Nonostante abbia una laurea in Fisica, il mio lavoro puo' essere descritto
come quello di un programmatore di computer piu' che di un fisico.Eppure
non ho mai fatto il grande salto passando dalla ricerca in Fisica alla
ricerca in Informatica.Questo perche' le conoscenze di Informatica mi hanno
permesso di interessarmi sempre di piu' alla Fisica dandomi una visione originale
della scienza . In questa visione uno vede la natura come un computer.
Ogni singolo fenomeno fisico puo' essere visto anche come un problema di
trattamento dell'informazione.Ad esempio il fatto che non sia realistico pensare
che un computer/fenomeno abbia una capacita' di memoria infinita, porta
come conseguenza che tutte le misure che possiamo fare sono finite
e che normalmente
l'andamento temporale di un fenomeno e' inconoscibile a priori
tranne in casi molto semplici (caos deterministico).
Un buco nero presenta da questo punto di vista alcune interessanti caratteristiche.
Il buco nero inghiotte tutto e quindi anche l'informazione di tutti gli oggetti
senza restituire niente a parte 3 grandezze misurabili dall'esterno: massa, carica e rotazione.
Ora questo non e' un paradosso se si pensa al buco nero come qualcosa di eterno: una tomba
che conserva per sempre i resti degli oggetti inghiottiti al suo interno.
Ma le cose non stanno proprio cosi'. Hawking ha scoperto che un buco nero per
un effetto dovuto alla meccanica quantistica, a poco a poco evapora.
Mentre evapora, il tutto deve avvenire in modo da restituire l'informazione
persa altrimenti andremmo incontro a un paradosso. Un modo di risolvere questo paradosso e' quello di dotare il buco nero di un "muro di fuoco" che distrugge l'informazione di tutti gli oggetti che vi cadono. Quando potremo osservare piu' da vicino un buco nero probabilmente questo problema sara' risolto.
Anche i sistemi di particelle nello stesso stato quantico (entangled) presentano da questo punto di vista, un aspetto paradossale. Si comportano come se lo spazio, il tempo e la causalita' non esistono finche' sono in questo stato. Sono pura informazione. Poi , quando uno fa una misura, si ha un "collasso" ed allora tutte le particelle "decidono" quali sono le grandezze che gli compentono in maniera coerente. Quindi possiamo avere particelle entangled in 2 galassie diverse che per cosi' dire comunicano in maniera istantanea in modo che se la particella A ruota in un senso, l'altra ruota in senso contrario.
E' questa la famosa inquietante azione a distanza di Einstein. Il bello di tutto questo e' che non viene violata nessuna legge fondamentale della fisica perche' il collassamento non puo' essere usato per trasmettere informazione a velocita' maggiore della luce oppure a viaggiare all'indietro nel tempo. Questo perche' finche' non avviene la misura e il collassamento , l'informazione e' inaccessibile all'interno dello stato quantistico e non puo' essere usata.
Fisica e Religione(1) Qualcuno mi ha chiesto se credo in Dio. Forse voleva sapere se avevo trovato
nella Fisica una prova dell'esistenza di Dio.La Fisica e la scienza in generale
devono il loro successo a partire del 1600 al fatto di occuparsi di domande
a cui e' possibile dare una risposta.Riusciamo per esempio al momento attuale
a sapere che il nostro universo e' cominciato con una grande esplosione .
Possiamo anche dare una descrizione di come doveva essere l'universo nei primi
istanti. Dimostra questo che Dio non esiste? Solo se avete una concezione
"ingenua" di Dio come quella che si aveva nel medioevo. Se siete uno scienziato
del XXI secolo e volete ancora credere in Dio, dovete esercitare la vostra immaginazione
e considerare Dio come il mistero ultimo al di la di tutti i fenomeni scoperti e da
scoprire. Considerate tutti i misteriosi fenomeni svelati finora (raggi cosmici,
teleportazione quantica,antimateria,materia scura,...) e pensate a quelli ancora piu' misteriosi
che non sono stati ancora svelati. Tra questi c'e' anche Dio.
Affermare che Dio non esiste per me e' come affermare che la Scienza ha gia' scoperto
tutto.
Come scienziato sono d'accordo con Richard Dawkins quando dice che la scienza non ha bisogno di Dio per spiegare l'emergere dell'uomo e la complessita'
del creato. Non sono invece d'accordo con lui quando dice che questo implica
che la Religione sia un male. Sono d'accordo sulla sua idea che noi siamo
il prodotto di un "gene egoista" che ci ha creati per meglio propagarsi.
Sono d'accordo con la sua idea che cosi' come c'e' un'evoluzione che serve
a selezionare i geni migliori cosi' le idee costituiscono dei "meme" che
competono tra loro. Solo le idee migliori sopravvivono. La religione e'
un meme di grande successo."L'irragionevole" successo del meme Religione
indica che questa idea e' probabilmente vantaggiosa per l'umanita' nonostante
i conflitti che talvolta provoca. A queste considerazioni io aggiungerei
anche il fatto che ormai nell'era di Internet siamo per cosi' dire tutti
nella stessa piazza ed ogni motivo di divisione va evitato. Questo ha conseguenze non tanto per il singolo individuo che puo' credere in qualsiasi cosa
fermo restando che non danneggi gli altri, ma le istituzioni di tipo
religioso. Per capire qual'e' il problema:immaginate che Internet invece di
essere un unico luogo dove ognuno e' di casa, fosse strutturato come
una chiesa. Immediatamente avremmo 10 , 1000 Internet diverse tutte
incompatibili. Ecco le religioni devono globalizzarsi e diventare come
Internet.
Inoltre cosi' come in uno stadio gli striscioni razzisti sono intollerabili,
ogni messaggio di odio o disprezzo verso altre religioni o credenze non deve essere tollerato. Ormai,per ogni cosa che diciamo, dobbiamo tener conto
che la nostra platea e' tutto il mondo e dobbiamo agire di conseguenza. Se non vogliamo che la nostra bravata "locale" provochi conseguenze disastrose a livello mondiale come e' successo con le vignette anti Islam in Danimarca o con la
maglietta del ministro Calderoli.
Fisica e Religione(2) Il testo scritto sopra ha provocato le critiche di qualche collega che "le posizioni ragionevoli e moderate come la mia non fanno altro che prestare il fianco e fornire alibi agli estremisti religiosi ed irrazionali". Nel frattempo sono usciti alcuni libri di grande successo scritti
da atei che invito , specialmente i credenti, a leggere
Personalmente, per quanto sono d'accordo su quasi tutte le prove portate dagli autori,
non sono d'accordo sulla conclusione. Non ho problemi a credere che ad esempio,
tutte le religioni si basano su una serie di miti arcaici. Che esistono pochissime o punto prove che personaggi come Gesu' siano esistiti o abbiano fatto quello che e' stato riportato. E cosi' via ... Il problema con tutte queste argomentazioni e', innanzi tutto, che non possono provare che Dio non esiste. La scienza non puo' provare che Dio esiste ma nemmeno che non esiste. Un secondo problema di queste argomentazioni e' secondo me, che non tengono conto del fatto che la fede in Dio sia
per cosi' dire codificata in qualche parte del nostro cervello. Durante l'evoluzione, non sappiamo bene perche', nel cervello di tutta l'umanita' e' apparsa
questa necessita'. Ora dire alla gente che e' una escrescenza inutile o dannosa
del nostro cervello e' come dire che ,ad esempio, che il mio braccio destro , che e'
a sua volta un effetto dell'evoluzione e' dannoso perche viene usato per commettere il 90% dei delitti. Cio' che voglio dire e' che , per contribuire in maniera costruttiva alla soluzione dei problemi che sembrano creare le religioni
allora bisognerebbe capire perche' esiste nel nostro cervello
questa necessita' innata a credere in Dio .
Probabilmente gli scienziati atei
non hanno problemi a soddisfare questa necessita' senza credere in Dio. La scienza e' una meravigliosa sorgente di "miti"
e posso capire benissimo che ,ad esempio, persone come Hawking(che e' ateo) possono credere
nel loro intimo in qualche cosa che si sostituisca al Dio ingenuo delle religioni. Ho citato Hawking perche' racconta egli stesso che, accolto dal papa in san Pietro, il papa disse che la scienza poteva indagare su quello che era successo dopo il Bing Bang ma cio'
che era successo prima apparteneva a Dio. Hawking invece aveva formulato una teoria per cui il tempo si muoveva in maniera circolare , per cui non c'era un prima e quindi non c'era bisogno di un Dio. Invece l'argomento addotto da qualcuno di questi atei che secondo le statistiche il 92% degli scienziati dell'Accademia delle Scienze(americana) e' ateo, mi lascia freddo. Chi cita queste cifre vorrebbe dimostrare che gli scienziati ragionando in maniera razionale "naturalmente" tendono a non credere a Dio come non credono
alle favole.Se uno viene da me e mi racconta una favola chiedendomi di crederla
come vera; allora gli rispondo che mi sta prendendo in giro. La stessa cosa rispondo, magari in maniera piu' cortese, a chi cerca di farmi cambiare religione.
So benissimo che la mia religione non e' "quella vera" e "non puo' essere perfetta" cosi come non possono esserlo tutte le altre. Per questa ragione non vedo
la necessita' di cambiare. E allora, mi chiederete, cosa rimane? La mia razionalita' ,per quanto sia il miglior metodo per giudicare cio' che e' vero da cio' che e' falso, non e' sufficiente per dare una risposta a tutte le mie domande.
E' come per il fumo. E' incontestabile che il fumo fa male, quindi sembrerebbe
una decisione razionale quella di smettere di fumare. Ma purtroppo e' anche
incontestabile che smettere di fumare non risolve tutti i nostri problemi, anzi
potrebbe anche peggiorarli. Come dice qualche fumatore anche l'86% delle persone che non fumano muoiono. Cosi' abbandonare la religione non risolvera' i miei
problemi.Percio' mettiamola in questo modo: poniamo in via ipotetica che la mia religione ,qualunque essa sia, sia un comportamento umano "incomprensibile" come lo sono in parte il sogno e i giochi. Cerchiamo di capire perche' questo comportamento e' cosi' diffuso. A cosa serve. Forse e' davvero inutile come dicono alcuni. O forse e' una cosa utile che puo' essere perfezionata. Per concludere
the "bottom line" come dicono gli inglesi, e' questa: se condivido l'argomento degli atei che talvolta alcune chiese trattano i credenti come idioti cui insegnare formule o favole senza ragionare, non condivido la loro critica di trattare tutti i credenti come idioti.
Fisica e Matematica
La matematica dietro la Fisica e' quello che piu' spaventa gli studenti e li
fa scappare via da questa bellissima materia.
I docenti delle scuole medie e dell'Universita' non cercano in nessun modo di
facilitare le cose, anzi usano la Matematica per selezionare gli studenti.
Eppure ,secondo me, non dovrebbe essere cosi'. La Matematica non e' altro
che un linguaggio arbitrario inventato dall'uomo, anzi un'infinita' di linguaggi
diversi inventati dai matematici. Andrebbe insegnata come un gioco: inventate
il vostro linguaggio con le vostre regole e fate della Matematica senza saperlo.
Invece una maggioranza di insegnanti ignoranti la presentano agli studenti come
il Verbo : 2+2 deve necessariamente fare 4 perche' lo hanno detto i matematici.
A me piacciono le lingue straniere, tutte le lingue. Mi diverto a "leggere"
documenti in una lingua sconosciuta anche se non ne capisco molto. Ricordo che
imparavo il latino leggendo testi in latino senza quasi usare il vocabolario,
cercando di capire dal ritmo il significato. Le mie traduzioni all'ultimo anno di
Liceo non erano eccelse ma erano veloci e all'esame di Maturita' ho terminato subito
la prova scritta scoprendo all'uscita della scuola di essere il primo ad aver finito.
Questo per dire che ho affrontato la
matematica legata alla fisica con lo stesso spirito.
Questo aveva per lo meno
il vantaggio di sdrammatizzare le cose. Ascoltavo le lezioni (di solito incomprensibili)
dei miei professori universitari cosi' come avrei ascoltato uno straniero che parlava
nella sua lingua. Parlavano uno strano linguaggio ma io avrei a poco a poco a forza
di leggere e ascoltare imparato a parlare quel linguaggio.Questo mi permetteva di cavarmela
per il rotto della cuffia agli esami orali. Ma per gli scritti questo approccio
non era sufficiente. La teoria sarebbe che voi imparate le leggi fisiche e poi le applicate
ai problemi concreti proposti nelle prove scritte. Non illudetevi: nemmeno i piu'
grandi scienziati riescono a fare questo. Le prove scritte sono un mondo a parte che non
ha niente a che vedere con la teoria : per ogni problema esiste un trucco particolare
per risolverlo. Se non avete risolto o visto risolvere prima centinaia di problemi
imparando a riconoscerli e classificarli a seconda del trucco usato, non avete nessuna
chance di risolvere le prove scritte, neanche se conoscete la teoria come Enrico Fermi.
Si racconta infatti di Fermi che aveva una maniera tutta sua di risolvere i problemi
pratici. Sembra che avesse scoperto una diecina di trucchi base che gli permettevano
di risolvere quasi ogni problema.
Diceva il mio professore di Liceo che
solo pochissime persone al mondo capivano le equazioni di Maxwell che sono la
summa della Matematica applicata alla Fisica. Dopo aver studiato e fatto ricerca
per tanti anni, la mia impressione e' che NESSUNO al modo ha mai capito le equazioni
di Maxwel, nemmeno Maxwell. Ma questo non perche' le equazioni sono difficili
ma perche' il linguaggio (o sarebbe meglio dire i linguaggi) matematico e'
limitato. Basti dire che molti fenomeni fisici sono descritti altrettanto bene
da 2 linguaggi in contraddizione tra di loro! Questo non per screditare la
Matematica ma solo i Matematici (o meglio aspiranti Matematici) saccenti.
E' uno strumento magnifico ma pieno di limitazioni e per centinaia di anni
e' stato il nostro unico strumento. Solo adesso e' arrivato il computer
che e' una specie di matematica in azione e puo' permetterci di superare
le limitazioni della matematica fatta solo di formule come le equazioni
di Maxwell.
Avete mai pensato che noi riusciamo da migliaia di anni senza conoscere alcuna formula
e alcuna teoria, a colpire con una freccia un animale che corre?
Ora riusciamo anche a far arrivare un'astronave su un asteroide. Abbiamo
bisogno di formule, di computer, di tecnologia ma concettualmente
e' lo stesso che colpire con una freccia una preda. Cioe' le formule
non sono la realta' ma un mezzo come tanti altri per padroneggiare
la realta'. Funzionano abbastanza ma non del tutto (Vi fidereste a
farvi mandare su Marte senza un po' di combustibile di riserva nel caso
i calcoli non fossero perfetti?). E alla fine resta dietro al loro successo
un mistero.
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Fisica e Biologia
Quando la meccanica quantistica spiego' finalmente i legami molecolari fu chiaro che la spiegazione
di come un nuovo essere vivente viene creato a partire dalle molecole contenute in ogni singola cellula
di ogni essere vivente, fosse prossima. Schroedinger scrisse nel 1944 un famoso libro What is Life? che ispiro' molti scienziati
a dedicarsi alla ricerca della molecola della vita. La spiegazione arrivo' infatti nel 1953 dopo un nuovo sviluppo che in apparenza
non aveva niente a che fare con la biologia. Lo sviluppo del concetto di informazione , di codice e di computer a
programma memorizzato.Infatti con grande sorpresa si scopri' che la molecola che conteneva l'informazione
per costruire un essere vivente non era altro che un rudimentale programma di computer. E in particolare
conteneva sotto forma di codice tutta l'informazione per creare le innumerevoli proteine di un essere vivente.
Come aveva previsto Schroedinger, la struttura locale del DNA era tale che un semplice raggio cosmico poteva produrre
un cambiamento locale senza distruggere la ricetta globale producendo le mutazioni responsabili dell'evoluzione.
Da allora in poi, abbiamo questa straordinaria immagine di ogni singola cellula contenente una Treccani piena di ricette
per fare proteine, entrata ormai nel nostro bagaglio di conoscenze. Tutta una serie di sviluppi incredibili derivano da
questo semplice trucco della natura.
Ad esempio:
E' indicativo il fatto che Schroedinger non uso' la parola informazione ma "entropia negativa" per
spiegare il fatto ora diventato banale che l'informazione diminuisce l'entropia di un essere vivente a scapito di un aumento
dell'entropia dell'intero universo.
Ma oltre al DNA le scienze biologiche sono entrate alla grande nella fisica a partire da una famosa presentazione di Feynman del 1959
There's plenty of room at the bottom sulla possibilita' di assemblare atomi per costruire macchine molecolari. Questo lo ha reso
il padre della nanotecnologia che ora mira a creare macchine e in generale sistemi che usano direttamente le singole
molecole.
Sia per le scienze biologiche che la nanotecnologia, un contributo essenziale della fisica e' stato quello di creare dei
mezzi di visualizzazione molecolare e atomica. Infatti per la scoperta del DNA un apporto essenziale e' stato quello
della biofisica Rosalind Franklin con le sue immagini di diffrazione a raggi X del DNA. (Non ha avuto il Nobel perche'
e' morta prima che il premio fosse assegnato a Watson, Crick e Wilkins). Per le nanotecnologie lo sviluppo effettivo si
e' avuto solo nell'ultimo ventennio dopo che il microscopio a scansione per effetto tunnel (STM) ha permesso di vedere
i singoli atomi.
Fisica e Psicologia La Psicologia aspira da circa un secolo a diventare una scienza come la Fisica basata su fatti sperimentali. Ma la complessita' del cervello era troppo grande. Negli ultimi anni invece si sono aggiunti 2 strumenti essenziali legati per lo piu' alla Fisica: la possibilita' di simulare il funzionamento del cervello e la possibilita' di visualizzarne il funzionamento. E' lo sviluppo del campo delle neuroscienze che sta ancorando rapidamente la psicologia a fatti concreti. |
Alcune immagini di produzioni artistiche fatte da artisti che hanno collaborato col Cern. |
Arte e Scienza
Mi piace creare immagini usando gli algoritmi frattali e, nonostante le immagini
prodotte non siano granche', quest'attivita' mi ha interessato alle connessioni
tra scienza e arte.
Tra scienziati e artisti ci sono molte somiglianze. Non per niente Leonardo fu
un grande scienziato e un grande artista. Sia l'artista che lo scienziato basano
il loro lavoro su una sperimentazione continua. Questa ricerca e' pero' guidata da criteri
completamente differenti.In un caso criteri scientifici oggettivi, per l'artista
criteri estetici soggettivi.
Sia l'arte che la scienza sono in continua crescita : l'artista e lo scienziato di oggi
devono conoscere i risultati ottenuti dai grandi scienziati e artisti del passato.
Cosi' come un fisico non puo' ignorare i risultati di Galileo e Newton, un artista
deve conoscere l'opera di Michelangelo e Picasso. In ambedue i casi raggiungere
l'eccellenza richiede un duro apprendimento di anni e anni in un ambiente favorevole.
Ci sono dei casi in cui artisti e scienziati possono collaborare o perlomeno comunicare.
Perche' la Scienza?
Perche' ho scelto Fisica e sono diventato un ricercatore?
Non ho perso quella curiosita' innata su come funzionano
le cose. Una vecchia sveglia (meccanica) smontata e rimontata diverse volte
durante l'infanzia ha
rappresentato per me la perfetta metafora di come
mi piacerebbe capire la realta' e i fenomeni intorno a noi.
Un po' piu' in la negli anni ricordo un trattore agricolo che
aveva una serie completa di disegni con una vista esplosa di tutte
le sue parti. Un altro esempio di come sia possibile descrivere
il funzionamento di una complessa macchina con una serie di disegni
che possiamo "capire" con l'occhio della mente fino al punto
da poter immaginare (simulare direbbero i programmatori) col nostro
cervello il funzionamento di ogni singola parte.
Un altro importante strumento per chi vuole capire le cose e'
la conoscenza del corretto linguaggio per descrivere le cose.
Non sempre basta un disegno... Ed ecco il mio interesse fin
dalla scuola media per le lingue straniere e poi per la lingua
straniera per eccellenza degli scienziati: la Matematica.
Fino ad arrivare all'intuizione che si puo' descrivere qualsiasi
fenomeno in maniera semplice: basta solo trovare il linguaggio
adatto!
Un'altra cosa della quale mi sono poco a poco reso conto specialmente
dopo aver cominciato a studiare all'universita' e' l'importanza
di farvi spiegare le cose da chi (davvero) conosce il loro segreto.
Molti libri di divulgazione non servono a questo scopo perche'
l'autore nel tentativo di facilitare il vostro compito di comprensione
da una versione completamente fuorviante della materia. Purtroppo
quando ho cominciato a interessarmi a queste cose non esisteva
Internet ne' la valanga attuale di libri di divulgazione a buon mercato.
Ho dovuto accontentarmi di pochissimi libri oltre a quelli scolastici.
Ho conosciuto le opere di Feynman (uno dei migliori divulgatori) solo
agli ultimi anni dell'universita': ora potete ascoltare su Internet
le sue impareggiabili lezioni dalla sua viva voce. Non ho avuto insegnanti eccezionali
: solo un buon insegnante di Matematica e Fisica al Liceo. Ma e' probabile
che senza questo insegnante non avrei scelto Fisica all'universita'.
Infine il computer, conosciuto al terzo anno di Universita', mi ha
fatto conoscere una macchina per certi versi straordinaria. Molto
piu' straordinaria della sveglia o del trattore della mia infanzia.
Una macchina trasparente di cui si puo' seguire il funzionamento
passo a passo e che puo' al tempo stesso simulare qualsiasi altra
macchina. Gli ingranaggi di questa macchina sono un testo scritto
da persone. Se uno crede che l'uomo sia anch'esso una macchina
allora e' possibile che in futuro un computer possa aquistare
delle capacita' umane. Per la prima volta in effetti attraverso
queste macchine possiamo rispondere con l'esperimento ad alcuni grandi problemi
filosofici. Scoprire per esempio cos'e' la coscienza quando vedremo il
primo computer comportarsi in maniera cosciente.
Ma senza arrivare a questi livelli (ci vorranno decenni se non secoli),
i computer permettono gia' adesso di simulare migliaia di fenomeni
fisici e costituiscono percio' un formidabile strumento per chi voglia
accostarsi alla scienza.
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