Astronomia - Prima parte

Sono passati 400 anni dalla nascita dell'astronomia moderna. Vorrei "festeggiare" scrivendo qualcosa su questa affascinante disciplina. Lo faccio in un post diviso in più parti, chè altrimenti sarebbe troppo noioso.

Introduzione

L'astronomia è una scienza basata sull'osservazione. Si può cominciare ad osservare il cielo ad occhio nudo, se la serata lo permette (e se l'inquinamento luminoso del posto di osservazione non è eccessivo), e si può arrivare ad utilizzare le tecniche più sofisticate su tutto lo spettro elettromagnetico. Ma sempre di osservazione si tratta, poichè l'oggetto di questa osservazione non permette tipicamente nessuna forma di intervento attivo.
Il fascino dell'astronomia risiede in buona parte proprio in questa sua caratteristica. E' estremamente istruttivo capire come l'osservazione metodica, paziente e ragionata di fenomeni celesti riesca a restituirci un'immagine del mondo così profonda, complessa e coerente. L'osservazione del cielo è stata nella storia dell'uomo un formidabile banco di prova della sua capacità di indagare il mondo che lo circonda. Riuscire a farsi un'idea della struttura dell'universo abbastanza precisa a partire da un punto di osservazione in fondo così parziale e limitante è stata senz'altro (ed è tuttora) una grande impresa intellettuale.
A ben vedere molti grandi successi dell'astronomia del passato sono il risultato dell'accoppiamento della capacità di osservare e della capacità di immaginare. L'immaginazione permette di fare ipotesi e quindi di guidare ulteriori osservazioni. Permette di intuire meglio cose che si intravedono appena e infine di azzardare la formulazione di un quadro coerente di tutto ciò che si vede.
Attenzione: per "osservazione" non intendo solo quella che può essere fatta indipendentemente da ciascun uomo, ma quella che l'Uomo ha fatto durante tutta la sua storia. E lo stesso discorso vale per il termine "immaginazione". L'astronomia, come tutta la Scienza, è un'attività culturale, dunque ha una Storia, e questo connotato è fondamentale per comprenderla.

Gli aspetti che voglio trattare riguardano esclusivamente la geografia astronomica. In massima parte sono quelli che hanno fornito gli elementi per costruire i primi sistemi del mondo, la visione tolemaica e in seguito quella copernicana. E' solo un piccolo stralcio di questa scienza affascinante, il più semplice da affrontare, da cui si intuisce la potenza dell'osservazione razionale del mondo, che è quello che mi interessa mettere in evidenza.

(leggi la seconda parte ..... ).

Due riflessioni su una mostra

Oggi sono stato a vedere la mostra organizzata al Palazzo delle Esposizioni per il bicentenario della nascita di Charles Darwin. Si tratta di una mostra che ripercorre le tappe salienti della vita professionale del grande scienziato inglese, allestita veramente bene, con dei testi scritti molto chiari e interessanti.

Quello che ho visto mi ha ispirato due osservazioni, che appunto subito in questo blog:

1. Esistono delle persone che riescono nella loro vita a conservare quella libertà di pensiero necessaria a produrre cose estremamente originali. Credo che Darwin sia una di quelle. La sua carriera scolastica è incerta, frammentaria. La sua passione per le scienze naturali è invece intensa, costante, presente sin da giovane. La sua formazione risulta essere dunque fortemente autodidatta e sviluppata in modo equilibrato sia sui libri che "sul campo". Si imbarca per cinque anni in una nave per studi oceanografici proprio nel momento in cui avrebbe dovuto cominciare a costruire la sua carriera. Segue la propria passione con grande intuito, evitando di incanalare quest'ultimo in percorsi di studio troppo ortodossi. Io credo che questa "freschezza" sia quasi sempre indispensabile per costruire nuove conoscenze in qualsiasi campo. La scuola e le strutture educative in genere rischiano sempre un'eccessiva irregimentazione del pensiero.

2. La storia della vita sulla terra, così come è stata in buona parte ricostruita dalla scienza a partire dalla fondamentale idea di Darwin fino ad oggi, è secondo me di gran lunga più affascinante di qualsiasi mito della creazione che l'uomo abbia mai immaginato.

Charles Darwin, anniversario

Duecento anni fa (1809) nasceva Charles Darwin, centocinquanta anni fa (1859) veniva pubblicato il suo libro più famoso, "L'Origine delle Specie", che conteneva una delle idee più importanti della storia della Scienza, destinata ad avere uno sviluppo scientifico eccezionale e un impatto decisivo anche sul piano filosofico.

Ai giorni nostri il Darwinismo mostra livelli di penetrazione diversi nella società.

Nella Scienza attuale esso è arrivato a diventare un paradigma essenziale per l'interpretazione del mondo vivente, così come la Relatività Generale lo è diventata per l'interpretazione dell'Universo. Sulle idee di Darwin si è costruita gran parte della biologia moderna, molti dei suoi importanti successi ottenuti nel ventesimo secolo sarebbero impensabili senza la cornice interpretativa del darwinismo, anzi, addirittura intere branche della biologia (come ad esempio la genetica) probabilmente non sarebbero mai sorte.

La tecnologia ha già fatto un uso massiccio delle idee di Darwin, ad esempio nello sviluppo di nuovi farmaci e di nuove terapie mediche, nelle tecniche di diagnosi e prevenzione basate sullo studio del DNA, nello studio delle diffusioni dei virus e in generale di microorganismi patogeni nelle popolazioni animali e umane. Come spesso avviene il progresso tecnologico ha seguito con un certo ritardo quello più strettamente scientifico, ma in questa fase storica è forse proprio la tecnologia del vivente, o biotecnologia, a fare passi da gigante, spesso in direzioni che hanno anche importanti ricadute nella sfera dell'etica (si veda infatti il concomitante sviluppo della bioetica).

Un livello di penetrazione decisamente inferiore sembra registrarsi nell'ambito più generale della cultura. Gli argomenti tipici dell'evoluzione biologica, sebbene apparentemente molto meno astrusi di tanti altri argomenti scientifici, non sembrano molto assimilati dalla cultura media della nostra società, anzi, buona parte dell'opinione pubblica anche colta li rifiuta, o al massimo li ignora. Ancora peggio per quanto riguarda tutte le profonde implicazioni anche filosofiche che da queste idee inevitabilmente conseguono. Il Darwinismo non fa ancora parte del nostro DNA culturale.

Forse tutto ciò vale in buona parte per tutta la scienza, come giustamente sostiene Jacques Monod: "Nell'arco di tre secoli la Scienza, fondata sul postulato di oggettività, ha conquistato il suo posto nella società: nella pratica ma non nelle anime". Il Darwinismo però, più che altre grandi teorie scientifiche, mostra secondo me in modo particolarmente evidente questo scollamento tra pratica (tecnologia) e anime (cultura). Sean B. Carroll lo spiega molto bene: "Giurie e giudici si basano sul DNA per determinare la libertà o la detenzione, la vita o la morte, di migliaia di persone. E apparentemente la totalità dei cittadini americani è a favore di questa innovazione. Eppure nell'opinione pubblica circa la metà o più dei cittadini americani dubita ancora o nega recisamente la realtà dell'evoluzione biologica. E' evidente che ci sono più familiari le applicazioni del DNA che le sue implicazioni".

Veritas e Caritas

Tempo fa mi è capitato di andare ad assistere ad uno spettacolo teatrale che rievocava la figura storica di Giordano Bruno. Oltre alla rievocazione delle tragiche vicende di questo personaggio lo spettacolo conteneva un interessante inquadramento storico di ampio respiro che arrivava alle questioni di attualità, in particolare toccando anche il tasto dolente del problema della laicità dello Stato nel nostro paese e del suo travagliato rapporto con la Chiesa Cattolica. In questo contesto sono state proiettate sul fondo della scena alcune significative dichiarazioni di Gustavo Zagrebelsky (ex-Presidente della Corte Costituzionale e docente di giustizia costituzionale a Torino), una delle quali mi ha particolarmante colpito perchè l'ho trovata molto vicina all'idea che nel corso degli anni mi son fatto del Cattolicesimo.

Secondo Zagrebelsky il Cattolicesimo (o forse più in generale il Cristianesimo) mostra due atteggiamenti molto diversi e spesso molto distanti tra loro, ma che sostanzialmente convivono da un certo punto della sua storia in poi, mantenendosi inalterati fino ai giorni nostri. Li chiama Veritas e Caritas. La Veritas è tutta quella parte del Cristianesimo incentrata sul Dogma, la Caritas è l'altra faccia dello stesso Cristianesimo incentrata sull'Uomo. Facile a capirsi, e per me anche facile capire quale dei due atteggiamenti si concilia meglio con una società laica e democratica, apportando a quest'ultima anche un importante contributo sul piano dei valori. Purtroppo mi sembra anche evidente quale atteggiamento sia attualmente più considerato dal Vaticano.

E' un'osservazione semplice e schematica che offre un'interessante chiave di lettura dell'attualità. Un esempio di queste due facce potrebbe essere il seguente:

VERITAS: "La vita va tutelata sempre, dal concepimento alla sua fine naturale" (Papa Benedetto XVI), il baricentro di questa famosa frase, detta e ridetta dal Papa e rilanciata a più riprese dalle gerarchie cattoliche e dalla stampa, è l'idea astratta di vita;

CARITAS: "Le nuove tecniche che permettono interventi sempre più efficaci sul corpo umano richiedono un supplemento di saggezza per non prolungare i trattamenti quando ormai non giovano più alla persona" (Cardinale Martini), il baricentro di questa frase è l'idea concreta di persona.

L'Architettura di Von Neumann

Il 16 febbraio del 1946 J. Presper Eckert e John Mauchly, due ingegneri della Moore School of Electrical Engineering dell'Università di Pennsylvania presentavano ufficialmente ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), il primo computer elettronico della storia. Si trattava di una macchina gigantesca, un ammasso enorme di valvole, condensatori e interruttori da trenta tonnellate di peso. Prendeva così corpo il progetto di dispositivo per il calcolo automatico più ambizioso che si fosse mai visto fino a quel momento, motivato, incoraggiato e finanziato durante la seconda guerra mondiale, per possibili applicazioni belliche (ad esempio calcoli balistici).

Ma ENIAC risultava essere una macchina limitata, soprattutto perchè la sua programmazione avveniva tramite cavi elettrici di collegamento sui pannelli, che dovevano essere ogni volta scollegati e ricollegati, in modo che ogni configurazione consentisse al computer di risolvere un diverso problema. Questa attività era particolarmente onerosa e il programma risultava dipendere molto dalle caratteristiche fisiche della macchina. ENIAC era una macchina costruita per svolgere solo ben determinate operazioni (come le calcolatrici tascabili di oggi), non dava certo l'idea di flessibilità, inoltre il programma era concettualmente e praticamente disgiunto dai dati su cui operava.

ENIAC non era una macchina programmabile nel senso che si intende al giorno d'oggi. E probabilmente non esisteva ancora neppure con sufficiente chiarezza l'idea di macchina programmabile, sicuramente molti di quelli che lavoravano in questo campo non l'avevano ancora maturata. La citazione seguente, di ben 10 anni successiva alla realizzazione di ENIAC, rende bene questo concetto: "Se risultasse che le logiche di base di una macchina progettata per la soluzione numerica di equazioni differenziali coincidono con quelle di una macchina destinata a preparare le fatture di un grande magazzino, penserei che si tratta della più stupefacente coincidenza di tutta la mia vita" (Aiken, 1956).

John Von Neumann entra in contatto con ENIAC subito dopo alcune esperienze con macchine calcolatrici (Herman Goldstine, Howard Aiken) e lo utilizza per alcune applicazioni scientifiche, in particolare per realizzare i primi calcoli metereologici.

Von Neumann è uno dei più grandi scienziati del ventesimo secolo, nella sua carriera si è occupato dei più svariati problemi nei campi più importanti del sapere, tra cui quello della logica matematica. Proprio questa lo portò a partecipare ad uno storico congresso che si tenne a Königsberg nel 1930, in cui il grande logico Kurt Gödel annunciò i risultati preliminari del suo famoso teorema di incompletezza (pubblicato in forma definitiva l'anno seguente). Si tratta di un risultato che ha segnato una svolta nella storia della logica, condizionando ogni ricerca successiva in questo campo. Von Neumann fu l'unico tra gli scienziati presenti in quel congresso a capirne subito fino in fondo la portata. Egli, successivamente a tale episodio, abbandonò definitivamente le ricerche di logica matematica. Il suo interesse per questo tipo di argomenti riemerse solo alcuni anni più tardi e principalmente in ragione del loro rapporto con il calcolo automatico. In questo campo spiccava il lavoro importantissimo di Alan Turing con la sua Macchina Universale (1936), un lavoro peraltro legato in maniera molto stretta a quello già citato di Gödel. Si trattava in breve di uno studio in cui si formalizzava in modo estremamente generale l'attività di calcolo. Il lavoro era di tipo teorico ma Von Neumann si accorse che alcune idee potevano essere direttamente utilizzate per formulare la struttura logica di un computer. E lo fece.

Il 30 giugno 1945, in qualità di consulente del gruppo di lavoro che stava progettando EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), il successore di ENIAC, John Von Neumann fece circolare una bozza di un centinaio di pagine dal titolo "First Draft of a Report on the EDVAC", in cui forniva per la prima volta la descrizione di quella che sarà da quel momento in poi l'architettura dei calcolatori moderni. A tutt'oggi questo schema di progettazione è noto come "Architettura di Von Neumann" o "Macchina di Von Neumann". A parte i dettagli l'aspetto essenziale di questa architettura sta nel fatto che essa si distingue per la caratteristica di immagazzinare all'interno dell'unità di memoria, sia i dati dei programmi in esecuzione che il codice di questi ultimi. Dati e programmi sono fra loro indistinguibili e vengono memorizzati su un’unica memoria, usando le stesse tecniche di gestione. In questo modo è possibile collegare fra loro più programmi, modificarne agevolmente la struttura ed eventualmente scambiarli fra macchine diverse.

Si tratta di una schematizzazione molto sintetica ma che si è rivelata molto potente. Con essa infatti i computer diventano definitivamente delle Macchine di Turing Universali, rendendo finalmente credibile l'idea che una stessa macchina possa svolgere compiti diversissimi, purchè opportunamente programmata. Anche in questo caso utilizzo una citazione per sottolineare l'importanza che questa struttura ha avuto nella storia dell'informatica e che ha tuttora: "In pratica tutti gli odierni calcolatori, dalle supermacchine da dieci milioni di dollari a quei minuscoli chip che fanno andare i telefoni cellulari, hanno una cosa in comune: sono tutti Macchine di Von Neumann, varianti dell'architettura di base che John Von Neumann, proseguendo il lavoro di Alan Turing, elaborò negli anni quaranta" (TIME, 1999).

Galileo

Un giorno Galileo prese un cannocchiale (fino ad allora utilizzato per scopi terrestri: in battaglia, nella navigazione, ecc.), lo puntò verso il cielo e vide cose che gli umani non erano neppure riusciti ad immaginare: vide i satelliti di giove, le montagne della luna, le fasi di venere, le miriadi di stelle della via lattea, le macchie solari. Da quel momento l'uomo fu più consapevole dell'universo che abita.

Un giorno Galileo fu costretto a presentarsi davanti al tribunale della santa inquisizione e a negare ufficialmente tutto quello che aveva visto, a ritrattare tutte le nuove teorie esposte nella sua opera principale, il "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo", e ad impegnarsi a non divulgarle in futuro. Da quel momento l'uomo fu più consapevole di quanto il potere è nemico della libertà di pensiero.

Il mio lavoro ....

Il mio lavoro mi porta a contatto con un campione piuttosto grande di tecnici informatici. Questi svolgono i compiti più svariati ma solitamente hanno all'interno della loro infrastruttura IT aziendale una loro porzione ben definita di attività, com'è giusto che sia e come deriva da una corretta organizzazione del lavoro. Fanno eccezione i dipendenti di società molto piccole e i consulenti che invece hanno solitamente a che fare con un gran ventaglio di problematiche assai diverse.

La cosa che spesso mi colpisce, soprattutto nelle persone che si occupano da anni della stessa cosa (e che lo fanno in certi ambienti lavorativi forse poco stimolanti), è osservare che la loro area circoscritta di lavoro coincide con le loro conoscenze in campo informatico e più in generale con la loro cultura in questo settore della conoscenza. E spesso questo è giudicato più che sufficiente per fare bene il proprio lavoro.

Io sono convinto che qualunque lavoro si faccia il grado di conoscenza e di cultura che si ha (più o meno attinente all'attività svolta) è estremamente importante, sia per i risultati che si possono ottenere nel lavoro che si fa sia per la soddisfazione che se ne può ricavare semplicemente facendolo ogni giorno. Questo è tanto più vero quanto più è profondo e generale il settore di conoscenze a cui è direttamente o indirettamente legata la nostra attività professionale. Come succede nel caso dell'informatica.

Fare l'informatico occupandosi solo dei pezzi di ferro, cioè farlo occupandosi solo del prodotto specifico che si vende o su cui si fa assistenza, senza neppure tentare di allargare le proprie conoscenze almeno alle tecnologie di fondo utilizzate in quel prodotto (e, perchè no, anche alla loro storia), è una cosa che mette tristezza. E ai miei occhi appare un atteggiamento decisamente troppo diffuso.

L'informatica è una scienza, è un settore della matematica con ricadute tecnologiche di importanza cruciale per la nostra società. E' una disciplina estremamente vasta e articolata, con infinite applicazioni nei campi più disparati, ma anche con una sua certa unità, nelle idee di fondo, nei metodi. Nel termine informatica può ricadere contemporaneamente il problema teorico più raffinato e generale come l'applicazione pratica più specifica e contingente. L'informatica ha ormai una sua storia. Abbracciare in varia misura, per quanto possibile, tutti questi aspetti, è il modo migliore (forse l'unico) per comprenderla e apprezzarla.

Queste considerazioni forse mi porteranno in futuro a tentare di scrivere dei post o piccoli articoli, senza nessuna pretesa di originalità, su alcune importanti tecnologie informatiche, su alcune idee di fondo dell'informatica e su alcuni episodi e personaggi significativi della sua storia. E a presentarli in questo blog.