E' poi così difficile?

Mi dà fastidio leggere certe descrizioni altisonanti, sensazionaliste e al limite della fantascienza che si scrivono su parecchia stampa e si vedono in tv ogni volta che viene annunciata un'importante scoperta scientifica. Hanno l'effetto di creare distacco, sembra quasi ormai che certe cose della scienza (di un certo tipo di scienza almeno, tutta la fisica fondamentale) debbano essere incomprensibili per essere importanti, e che sia scontato non capirci un tubo. Forse internet ha un po' cambiato le cose, in meglio. Ad esempio riguardo all'episodio della prima rilevazione delle onde gravitazionali con un po' di pazienza e cercando di evitare le solite fonti giornalistiche (le più diffuse spesso coincidono purtroppo con le più scadenti) si riescono a leggere articoli chiari e divertenti, che contemporaneamente spiegano e comunicano l'importanza della notizia.

C'è da dire che anche l'argomento specifico si presta di più ad una spiegazione sufficientemente chiara. E' certamente più difficile comunicare risultati di fisica delle particelle (c'è la fisica quantistica sotto). In questo caso è stato "semplicemente" misurato il passaggio di un'onda. Il moto ondoso è uno dei più diffusi in natura e su questo credo che basti un po' di intuito e l'esperienza che ciascuno ha di questo tipo di fenomeno. C'è solo forse da sottolineare che un'onda, essendo una perturbazione originata da un qualche evento e che da questo si propaga ad una certa velocità in tutte le direzioni, porta a chi la misura informazioni sull'evento stesso, sulla sua evoluzione. In fin dei conti vedere (percepire le onde luminose) e sentire (percepire le onde acustiche) è proprio questo.

Un po' più complicato è intuire la natura di questa onda. Una perturbazione solitamente ha un mezzo in cui si propaga: l'acqua per le increspature create da un sassolino che cade in uno stagno, l'aria per lo schiocchio delle dita che si può sentire a metri di distanza, il terreno per una scossa di terremoto. Nel caso delle onde gravitazionali il mezzo di propagazione è lo spazio stesso, o meglio lo spazio-tempo. Per capire quest'ultima cosa non c'è molto da raccontare, se non la solita analogia con il tappeto elastico su cui è "poggiato" un pianeta, che però funziona piuttosto bene. La massa del pianeta deforma il tappeto (cioè lo spazio) e se sta fermo la deformazione è statica mentre se accelera può provocare deformazioni che si propagano sul tappeto come onde. Si può immaginare il pianeta che rotola sul tappeto e improvvisamente si ferma, la brusca frenata genera un impulso sul tappeto che quindi propaga una perturbazione sotto forma di onda.

Questa analogia però viene sempre presentata come quella di un tappeto bidimensionale che si deforma su uno spazio tridimensionale ad opera del "peso" di un pianeta ovviamente anche lui tridimensionale. Insomma, si gioca un po' sporco sul numero delle dimensioni con cui si ha a che fare. Forse funzionerebbe un po' meglio se si facesse lo sforzo di pensare ad un universo bidimensionale (il tappeto appunto), dove anche le masse sono bidimensionali e ovviamente anche l'osservatore, cioè noi. E dove il peso non esiste più. La deformazione può continuare ad essere rappresentata in tre dimensioni ma sempre tenendo presente che quelle utili (le dimensioni "vere") sono solo due, quelle del tappeto. Oppure si può provare a pensare che il tappeto deformato sia solo "una fettina" di quello che succede allo spazio completo attorno al pianeta. Ci si può divertire con l'immaginazione, in assenza di strumenti matematici più sofisticati (in fondo Einstein fece lo stesso).

La natura della deformazione la si può intuire pensando alla trama del tappeto elastico, la deformazione aumenta le distanze dei nodi da una parte e le diminuisce dall'altra, esattamente come farebbe un'onda elastica sulle particelle dell'aria. Tutto sommato per semplificare si può trascurare la natura temporale della deformazione (i tempi non sono più uguali nei vari punti), anche se questo è un altro aspetto di grande fascino su cui esercitare l'immaginazione.

Quella che è stata misurata dunque è proprio questa deformazione, rilevata come la differenza di lunghezza che il passaggio dell'onda ha determinato in due bracci ortogonali di un interferometro, tralasciando il principio di funzionamento di questo strumento, che non sarebbe poi così difficile da capire visto che si basa sul fenomeno dell'interferenza. Verrebbe da pensare che è impossibile misurare la deformazione di uno spazio se ci stai dentro, perchè cambia esattamente allo stesso modo anche la tua unità di misura. E questo è vero, infatti l'unica misura possibile può essere fatta con la luce, la cui velocità di propagazione è una costante universale (secondo la Teoria della Relatività, da cui prendono le mosse tutte queste considerazioni).

Quali sono le cose più affascinanti di questo esperimento, che lo rendono un evento così importante? (e che si possono raccontare in modo relativamente semplice).

1. La precisione impressionante della misura e quindi la tecnologia incredibilmente sofisticata che c'è dietro. La differenza di lunghezza rilevata è dell'ordine di 10E-18 metri, cioè otto ordini di grandezza più piccola delle tipiche dimensioni atomiche (10E-10). Qualunque rumore, di qualunque natura se non fosse correttamente attenuato e filtrato sarebbe molto ma molto più evidente dell'onda gravitazionale.

2. Come dicevo prima l'onda gravitazionale come altri tipi di onde è un segnale che fornisce informazioni su un evento. In questo caso è stato importante avere due strumenti di misura che hanno rilevato il segnale allo stesso momento, sia per confermare la misura tra due laboratori indipendenti sia per poter localizzare la regione di spazio da cui l'onda proveniva (come avere due orecchie). Si tratta però di un segnale nuovo, diverso da quello elettromagnetico utilizzato quasi esclusivamente da quando esiste l'astronomia. Certo gli eventi che possono mandarci onde gravitazionali sono sensazionali ma è pur vero che stiamo guardando l'universo. E questo sguardo è totalmente nuovo. Si tratta di una capacità osservativa che non avevamo mai avuto prima e che da oggi abbiamo guadagnato. E' emblematico che questa misura ci abbia dato informazioni sulla dinamica (catastrofica) di due buchi neri, oggetti assolutamente invisibili alla radiazione elettromagnetica.

Non è sufficientemente chiaro tutto ciò? (Preciso e dettagliato certamente no, per quello ci sono i tecnici e gli specialisti, cioè gli scienziati). Non se ne può parlare normalmente così come si fa in genere per tutti gli altri settori della conoscenza? Possibilmente senza citare viaggi indietro nel tempo, tunnel spaziotemporali, dimensioni extra (boh!) e senza citare i soliti film di fantascienza? E non se ne capisce comunque bene la grande importanza soprattutto per quello che promette nel futuro?

Un inaspettato Piero della Francesca

Mi ha fatto un certo effetto leggere qualche tempo fa, in un libro di storia della scienza italiana, che Piero della Francesca è stato probabilmente il più grande matematico del quattrocento. Immagino che non ci sia nulla di strano e che non sia un'affermazione particolarmente originale visto che anche la voce di Wikipedia lo presenta come pittore e matematico del Rinascimento.

E' evidente che la mia perplessità nel leggere una cosa del genere deriva da due semplici condizioni:

1. sono una persona di media cultura che molte delle sue conoscenze di base le ha costruite durante la scuola secondaria; attraverso di essa ho incontrato il Rinascimento studiando la storia generale, la storia della letteratura e la storia dell'arte (cioè delle arti figurative); per passione personale anche interessandomi alla storia della musica. Ma il Rinascimento è stato tale anche nella scienza, molti sono i protagonisti in questo campo, e in certi casi questi coincidono con alcuni che conosciamo per meriti in tutt'altre discipline, come ad esempio succede per Piero della Francesca. D'altra parte stiamo parlando dell'uomo del Rinascimento e dei suoi mille interessi in tutte le direzioni del sapere, di persone come Leonardo, che a cinquant'anni aveva l'umiltà e la curiosità di farsi spiegare la matematica dall'amico Luca Pacioli. Però tutto questo, sebbene sia certamente un aspetto interessante e importante, non è normalmente coperto dagli studi "normali", quelli che costruiscono la nostra base comune di conoscenze condivise. La "normalità" dice che la scienza moderna (o addirittura la scienza tout court) nasce con Galileo.

2. I miei studi scientifici specialistici (quelli universitari) non hanno contemplato lo studio di storia della scienza. Infatti la recupero leggendo bei libri per conto mio.

Manco male tutto sommato. L'ignoranza, quando uno non ci si rotola sopra, crea delle condizioni di stupore e di meraviglia anche ad una certa età. Beata ignoranza.