Progetto Galileo

La maggior parte di noi nella vita comune si scontra con i principi che regolano la fisica come la conosciamo noi oggi; ci siamo abituati ormai a tutti gli effetti della teoria delle onde elettromagnetiche, in forma della disponibilità di corrente alternata, di cellulari, TV, radio. Allo stesso modo ormai la chimica è entrata a far parte della vita con l’innumerevole quantità di materiali che usiamo.

Ci sono però alcune branche della fisica che rimangono piuttosto distanti, anche se in realtà governano il nostro vivere quotidiano: fra queste la più elusiva di tutte è la teoria della relatività nella sua accezione Einsteiniana; quella precedente, la relatività galileiana, la esploriamo ogni giorno quando parte l’ascensore o sui dossi du una macchiana, ma quella Einsteiniana la si vede poco.
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La discussione sulla sondaggite, malattia politico-giornalista che fa vedere fischi per fiaschi, sta raggiungendo vette comiche durante l’attuale campagna elettorale Italiana. Non sto qui a dettagliare quello che più volte si è detto. Stavolta mi piacerebbe parlare di un caso che potrebbe far drizzare parecchie orecchie. Correva l’anno del Signore 2005 e il governo tetesko allora presieduto dal cancelliere Schröder aveva indetto elezioni anticipate. Praticamente senza speranza, visto che “tutti i sondaggi” lo davano indietro di una quantità industriale di punti, tra il 10 e il 15%. La campagna elettorale non spostò una virgola nei “trend” dei sondaggi e si concluse a metà Settembre con la situazione che avete a lato nel grafico: DC teteska al 41%, Socialdemocratici al 32%.

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Drastico il commento all’iniziativa da parte di padre Antonio di Marcantonio, rettore della basilica di Santa Croce. “Lasciamo in pace i sepolcri della nostra basilica, evitiamo carnevalate.”.
Opinione sostanzialmente condivisibile. A parte il dettaglio che due giorni fa è stata riesumata la salma di Padre Pio.
Carletto Darwin

Il concetto di onda è sempre stato piuttosto intuitivo, basandosi sulla percezione visiva della propagazione delle onde nei liquidi. Lo imparano i bambini da piccoli al mare, ed è sempre stato patrimonio comune del pensiero scientifico. È sempre stato patrimonio comune anche il fatto che le onde si propagano attraverso un mezzo. Quelle del mare attraverso l’acqua; quelle sonore attraverso l’aria o attraverso le corde di un violino; quelle sismiche attraverso la terra; e così via.
Tutti questi concetti, anzi pre-concetti, intuitivi furono alla base di uno delle più grosse cantonate della scienza moderna, l’etere: nel secolo diciannovesimo il progresso della tecnologia e della scienza correlate allo studio delle onde elettromagnetiche fece dei passi enormi; si compresero la natura di tutta una serie di fenomeni, dalla luce alle scariche di statica ai fenomeni magnetici. E si posero le basi teoriche e matematiche della teoria dell’elettromagnetismo, nella forma ormai consolidata e alla base di tutti i sistemi attuali di radio-comunicazione.
Tutti gli scienziati si aspettavano però che la comunicazione avvenisse attraverso un mezzo, e, dato che non si vedeva, si misere di buona lena a descriverlo e quindi a provare ad effettuare delle misure per trovarlo: il mezzo lo chiamarono etere per il suo essere elusivo.
Questo pensiero comune a praticamente l’intero establishment scientifico dell’epoca, con una maggioranza raramente ritrovabile nella storia della del pensiero empirico galileiano, era dettato dal più ovvio buon senso, ovvero il fatto che poter far propagare un qualcosa ci volesse un qualcos’altro.
Malgrado l’ovvietà dell’etere e a causa del fatto che non si riuscisse a mettere su una misura una che ne provasse l’esistenza, successe che due scienziati, Michelson e Morley, concepirono un esperimento molto interessante per cercare tracce del “vento” associato all’etere per via dei movimenti di rivoluzione della Terra nello spazio. L’esperimento diede un risultato univoco e difficile da degludire: l’etere non c’era, per cui la propagazione elettromagnetica avviene nel vuoto. Un concetto forte da comprendere e che solo grazie ad altri scienziati di grandissima levatura, fu chiarito nella sua interezza nei decenni a cavallo tra il diciannovesimo e il ventesimo secolo.
Un concetto che una persona comune tipicamente non conosce e non riesce a gestire con la sola immaginazione. Tantopiù che la parola stessa, etere, è rimasta di uso comune per più di cento anni in tutte le lingue malgrado sia sostanzialmente sbagliata. E, oltre a non aver senso linguistico, la parola etere è alla base di una delle più strane interpretazioni del diritto in materia di demanio pubblico, ovvero la regolamentazione, assognazione e pagamento delle frequenze.
Ora, mentre è sacrosanto che le frequenze debbano essere regolate, dato che non facendolo si rischierebbe di avere un bailamme di stazioni tutte una sopra all’altro e tutti potrebbero trasmettere sulle frequenze di emergenza di polizia e croce rossa, un mistero della storia del diritto rimane il fatto che esse vengano trattate come un demanio pubblico con un valore di mercato. E quindi sottoposte a tutela ministeriale durante l’atto della vendita, fenomeno comune a tutti i paesi industrializzati.
La questione di fondo è che sostanzialmente si vende, a volte con procedura d’asta, la possibilità di usare il vuoto. Che questo abbia delle proprietà interessanti è pacifico, ma rimane vuoto. Numeri alla mano, anche nel vuoto più assoluto (concetto non esistente nella teoria quantistica moderna) le onde elettromagnetiche vanno a passeggio indisturbate. Per cui addirittura venderlo rimane per lo meno un atto coraggioso.
Viene da pensare che, chi lo compra, non sa che sta comprando il nulla. Un nulla interessante, ma pur sempre nulla.
PS: a coloro che si sono eccitati nel vedere che “la scienza sbaglia”, volevo far notare che la storia dell’etere in realtà prova il contrario: la scienza è un processo continuo di sperimentazione, misura, modellizzazione e previsione. Il costrutto teorico galileiano si è prestato a tutte le prove possibili e immaginabili e si è sempre dimostrato ovvio e funzionante. E nel caso in questione ha funzionato da manuale.
Quello che la storia dell’etere in realtà prova è semplicemente che la scienza non è un’istanza democratica: non ha ragione la maggioranza ma neanche la minoranza; ha ragione solo chi porta le misure riproducibili. Al limite anche uno contro tutti gli altri.
Insomma, come si dice in gergo, il consenso tra scienziati non è scienza.
Carletto Darwin

La parabola della sonda Ulysses rappresenta un caso tipico per le sonde interplanetarie; un’esperienza che la NASA ha già fatto alcune volte, le Pioneer, le Voyager la Galileo e la Cassini, mentre per l’ESA si tratta di una prima volta.La sequenza è più o meno la solita: la sonda ha una vita media prevista di 3-4 anni e ha come sistema di alimentazione un sistema a radioisotopi, per farla breve un materiale radiattivo che emette calore per decadimento e che, attraverso un convertitore, produce energia elettrica e riscalda la sonda. Il materiale radiattivo ha una vita di una ventina d’anni e verso la fine, se la sonda non ha subito alcun danneggiamento e funziona ancora, raggiunge un livello di produzione energetica che costringe ai salti mortali i responsabili.Si cominciano a spengere alcuni esperimenti e alla fine si rimane con uno o due attivi, più il trasmettitore. Nel fare ciò si razionano gli usi degli esperimenti temporalmente, e lo stesso si fa per il trasmettitore. Si finisce per trovare un modus operandi del tipo: trasmettitore spento, esperimento 1 acceso, registrazione dei dati, esperimento 2 acceso, registrazione dei dati. Una volta al mese si fa ripartire il trasmettitore, si spengono tutti gli altri esperimenti e si riversano i dati a terra.In questa modalità minima, una sonda può sopravvivere alcuni anni ancora (nel caso dei Voyager più di un decennio); poi però i livelli di produzione energetica e di calore raggiungono un limite per cui ogni volta che si riaccendono gli strumenti non si sa se il reboot funziona.La Ulysses ha raggiunto questo stato e, da un momento all’altro potrebbe andare perduta. Si tratterebbe di una fine gloriosa per una delle missioni più ambizione e rivoluzionarie della storia dell’astronautica. La sonda infatti è stata la prima ad uscire dal piano orbitale e ad esplorare le regioni “polari” del sistema solare; praticamente, dopo un gravity assist con Giove, ha viaggiato dal polo nord al sud e ha raccolto dati sulle emissioni solari e sull’ambiente interplanetario; il tutto in una zona mai esplorata prima. I risultati hanno completamente cambiato la comprensione dei meccanismi magneto-fisici dei poli solari facendo vedere come la parte polare del Sole giochi un meccanismo fondamentale nell’equilibrio della stella stessa.
Carletto Darwin

Nei giorni scorsi si parlava della situazione del satellite militare USA 193 e della possibilità di tirarlo giù, scelta approvata da Bush nei giorni scorsi e da effettuarsi dopo l’atterraggio dello Shuttle. L’occasione è interessante per parlare di uno degli argomenti tecnico-scientifici più complessi degli ultimi decenni, i radar da inseguimento.Il radar, dispositivo sviluppato durante il secondo conflitto mondiale in modo massiccio dalla Gran Bretagna, ha avuto tre filoni principali in cui si è differenziato: il classico radar di scansione, quello classico con l’antennona che ruota in continuazione e con lo schermo tondo in cui si vedono gli aereoplani intorno ad un aereoporto; il radar di inseguimento, in cui un antenna aggancia un oggetto e lo insegue; per finire il radar ad apertura sintetica, usato negli ultimi decenni per effetturare delle “fotografie radar” da aereo o da satellite.Dopo lo sviluppo impetuoso della seconda guerra mondiale, si scoprì la possibilità di controllare il movimento del radar per far in modo di agganciare ed inseguire un oggetto. Divenne possibile governare i sistemi contraerei con una precisione fino ad allora sconosciuta; considerate che la contraerea è stata per decenni una tecnica per lo più ottica e casuale; si inseguiva con un telescopio e si sparava a casaccio. Il radar da inseguimento cambiò drammaticamente le carte in tavola e costrinse lo sviluppo di tutta una serie di tecniche anti-radar, sfociate poi nella serie di aerei stealth.La parabola dei sistemi di inseguimento raggiunse il suo apice negli anni ‘80, quando il presidente Reagan lanciò l’iniziativa delle “star wars”, lo scudo spaziale che sconvolse l’equilibrio nucleare e accellerò al bancarotta del sistema sovietico, nel tentativo disperato di replicare un sistema simile.Lo scudo spaziale portò il concetto stesso di inseguimento ai suoi limiti pratici: l’oggetto da inseguire non era più un aereo, che può viaggiare ad alcune migliaia di Km orari, ma un missile ovvero un satellite, che viaggia a circa 30 mila Km orari. L’oggetto inseguente è un missile di per sè, che viaggia anch’esso a velocità paragonabili. Il tutto tra due oggetti grandi un paio di decine di metri al massimo.A mettere giù tutti i calcoli, si parla di precisioni assurde nella misura della posizione e della velocità dei due oggetti che si vanno a scontrare. La misura continua dei parametri di volo e le modifiche della traiettoria del missile intercettore sono la chiave di volta del sistema. E solo i progressi dei sistemi di misura ha permesso negli ultimi di 20 anni di raggiungere il grado di precisione voluto. Perchè, malgrado alcuni esperimenti dimostrativi fatti negli anni ‘80, il sistema ha raggiunto il livello di affidabilità necessario solo negli ultimi anni. Le promesse fatte da Reagan si scontrarono con la dura realtà durante la prima Guerra del Golfo, quella in cui i missili anti-missile Patriot rimediarono una serie di figuracce.
Carletto Darwin 

Oggi Marcello Cini su La Stampa fa una curiosa critica al metodo Galileiano:
Per quanto riguarda la scienza è vero che il metodo galileiano delle «sensate esperienze» e delle «certe dimostrazioni» ci ha permesso di formulare le grandi leggi della natura che stanno alla base della nostra conoscenza delle proprietà della materia inerte e del nostro dominio su di essa, ma è altrettanto vero che esso è certamente inadeguato a comprendere, per esempio, i fenomeni delle diverse forme della materia vivente e quelli della sfera della mente degli animali e dell’uomo.
Ora, il metodo è un processo di ricerca continua e mi sembra molto debole notare, nel mezzo del processo, che esso non è adeguato; soprattutto quando lo stesso metodo in 4 secoli (and counting) ha dimostrato di funzionare benissimo.
A dirla tutta, si potrebbe prendere la stessa intervista e riscriverla nel 1950, dicendo:
ma è altrettanto vero che esso è certamente inadeguato a utlizzare, per esempio, i fenomeni gravitazionali e nelle varie forme di viaggi spaziali.
Mah.

Carletto Darwin