venerdì 19 dicembre 2014

La Scienza della Terra di Mezzo

La Terra di Mezzo sul libro "Gravitation and Cosmology" di Weinberg


La Battaglia dei Cinque Eserciti, il terzo ed ultimo capitolo della stravolgente versione cinematografica dell’Hobbit giungerà tra poco nelle sale. Nella sua seconda trilogia basata sull’antefatto del Signore degli Anelli, Peter Jackson è infatti riuscito a completare il lavoro di sconvolgimento dello spirito e natura delle opere di Tolkien: a differenza dell’interpretazione data nei film, la Terra di Mezzo è un mondo costruito con molta attenzione e cura ai particolari, dalla storia decimillenaria dei suoi abitanti alla geografia e biologia che la caratterizzano.

Cosmologia – La Terra di Mezzo è piatta o sferica?

Nella mitologia tolkieniana il Mondo era piatto ai tempi del Silmarillion e gli elfi potevano navigare da Valinor – loro dimora originale sita nell’ovest – sino alla Terra di Mezzo ad est. Con caduta di Numenor isola posta tra le due regioni, la Terra di Mezzo viene resa sferica e la terra dei Valar è irraggiungibile dal nostro mondo.
Nel suo libro sulla Relatività Generale, il premio Nobel Stephen Weinberg utilizza la mappa della Terra di Mezzo per introdurre le geometrie non euclidee alla base della descrizione della curvatura dello spazio-tempo. Per capre dunque se la terra di mezzo è curva come il nostro pianeta Weinberg misura varie distanze fornite nel Signore degli Anelli. Per ciascun triangolo individuato da tre luoghi se la terra è piatta la somma degli angoli deve fare 180 gradi. In caso di terra sferica la somma degli angoli sarà maggiore, come nel caso della superficie della Terra. Weinberg imposta il problema ma non fornisce la risposta, per cui anche noi sfidiamo i lettori a fornire le loro soluzioni sulla base della mappa allegata.

Biologia – niente orecchie a punta per gli elfi

Secondo Tolkien, gli elfi erano molto simili agli uomini e potevano essere distinti solo in virtù della loro nobiltà d’aspetto e d’animo. Avevano capelli di colore sia chiaro che scuro e da nessuna parte viene menzionato che avevano le orecchie a punta (solo in una lettera del 1938 accenna che gli Hobbit avevano “orecchie solo appena appuntite ed ‘elfiche’, ma non è chiaro se si riferisse alla concezione dei ‘suoi’ elfi o di quella dell’immaginario collettivo dell’epoca). L’altra caratteristica era la loro immunità a malattie e vecchiaia: se venivano uccisi trascorrevano un periodo di attesa nella sale di Mandos prima di tornare sulla Terra. In ogni caso la similitudine tra elfi e uomini si estendeva a livello genetico, dato che le due specie erano in grado di procreare, anche se eventi del genere erano estremamente rari, come ad esempio quando Eärendil (umano) e Elwing (elfo) generarono Elrond ed Elros.

lunedì 3 novembre 2014

Appunti da Fukushima 2014: 1. Matsuri agricoli e fondo di radiazione




Il reportage completo nel numero di Pagina 99 in edicola questo fine settimana. 

Nel primo fine settimana di novembre sono  tornato - con alcuni colleghi - nella regione di Fukushima.  Lo scopo era di raccogliere campioni di terreno e vegetazione, misurare la radiazione ambientale ed assistere a due festival organizzati dalla JA. Questa Unione delle cooperative agricole, cerca di risollevare le sorti dell’economia della regione, pesantemente colpita sia dallo tsunami che dalla contaminazione radioattiva della centrale di Fukushima 1.

Gare di ortaggi e rivelatori di radiazione
Entrambe le manifestazioni hanno avuto un ottimo successo di pubblico, soprattutto quella – più grande – di Minamisoma, una delle cittadine maggiormente colpite dallo tsunami. La gara di prodotti agricoli assegnava dei premi ai migliori ortaggi, qualità di riso, e frutti, offrendo la possibilità ai partecipanti di acquistarli (a prezzi stracciati) alla fine della manifestazione. Era poi possibile misurare in situ la radiazione (o meglio assenza di cesio) con una serie di strumenti. Alcuni di essi erano basati su scintillatori, altri su Silicon Photomultiplier, ma sono comunque rivolti alla rivelazione del cesio e separazione dal fondo di potassio 40. Ricordiamo che la legge stabilisce in 100 Bq/kg di cesio la soglia massima permessa nel cibo (valori più bassi per il latte).  Oltre alla possibilità di misura diretta, molti prodotti erano comunque certificati da misure indipendenti della JA. Come già detto, la risposta del pubblico è stata molto positiva, anche se resta da capire e quantificare quanto questo si traduce in produzione della regione. 

Motori a scoppio, mascotte e forze di difesa
Gli stand erano vari, soprattutto di cibo, ma erano presenti anche quelli dei pompieri, delle forze di autodifesa e delle mascotte della città. Tra tutte spiccava però quella di antichi motori a scoppio, di più di cento anni d'età, ritrovati in edifici abbandonati da cento anni o più e rimessi in funzione da un gruppo di appassionati. 



Decontaminazione e fondo ambientale
Dalla città di Fukushima, ad ovest, verso  la costa est del Giappone si passa attraverso splendide montagne in cui però la vista di campi incolti e case abbandonate a causa della crisi economica è sin troppo comune. Le valli sono oggetto di un’opera di decontaminazione a tappeto: campi, giardini, ed aree urbane sono state spogliate di uno strato di terreno di circa 5 cm di profondità. In questo strato si è accumulata la maggior parte del cesio caduta nei primi giorni dopo l’esplosione del marzo  2011. SI tratta dunque di grossi  sacchi contenenti scorie debolmente radioattive (con il Geiger non si misurava un incremento del fondo di radiazione ambientale).  La vista di queste centinaia di migliaia di contenitori, stoccati nelle valli stesse,  è impressionante, ma del resto non vi sono alternative realistiche al momento.


Raccolta campioni nello stesso luogo del
2013. Allora il valore al suolo era di
6 microSv/h
In generale la radiazione di fondo sembra diminuita rispetto al gennaio 2013. Questo è dovuto in parte al decadimento dell’isotopo di cesio 134, il cui tempo di dimezzamento è due anni, ma soprattutto all’attività di lavaggio delle piogge, che muove il cesio in strati più profondi della terra e lo trasporta nei fiumi, da cui raggiunge il mare. In prossimità dei fiumi infatti la radiazione scende a meno di 0.05 microSv/h. Se nel 2013 avvicinando il Geiger al terreno si notava un notevole incremento dei conteggi, ora i valori sono costanti e oscillano tra 0.05microSv/h e 0.6microSv/h (ricordiamo che Roma ha 0.3microSv/h). Vi sono ancora hotspot con valori che superano i 2  microSv/h ma sembrerebbero in numero minore e più diffusi. 

In prossimità del mare la situazione è ancora migliore, con valori quasi ovunque inferiori a 0.05 microSv/h ma lì è l’effetto dello tsunami è ancora tristemente tangibile, come vedremo nel prossimo post.

Il reportage completo nel numero di Pagina 99 in edicola questo fine settimana. 

venerdì 31 ottobre 2014

Big Bang e Papa Francesco


Il Big-Bang, che oggi si pone all’origine del mondo, non contraddice l’intervento creatore divino ma lo esige. L’evoluzione nella natura non contrasta con la nozione di Creazione, perché l’evoluzione presuppone la creazione degli esseri che si evolvono.

Dal discorso di Papa Francesco presso la Pontificia Accademia delle scienze (qui il testo completo)

Vista la quantità di sciocchezze scritte a sia favore che contro questo intervento vale la pena di ricordare alcuni fatti. 

  • Il Papa non parla mai  di Creazionismo (--> no dinosauri, 4000 anni di età di universo, no evoluzione degli animali) come titolano molti articoli online (ad esempio repubblica  e persino wired, che così rovina l'ottimo articolo di Amedeo Balbi).
  • Il concetto di Big Bang fa parte del magistero della Chiesa dagli anni '50: un primo discorso di Pio XII del 1951 cita come prova dell'età dell'universo: 1) Il distanziamento delle nebulose spirali o galassie. 2) L’età della crosta solida della terra, 3) L’età dei meteoriti. 4) La stabilità dei sistemi di stelle doppie e degli ammassi di stelle. In questo testo il Big Bang veniva portato quasi a prova della Creazione divina, cosa che sia Lemaître (il primo a formulare questa ipotesi) che molti teologi ritenevano una forzatura. Infatti nel discorso di Pio XII del 1952 la cosa fu  fortemente sfumata. Il Big Bang è ormai un fatto talmente assodato (e dato per scontato nel breve discorso del papa) che nessuno si sognerebbe di mettere in discussione, a parte appunto i  creazionisti.
  • L'idea di una singolarità iniziale all'inizio di tutto si deve ad  un giovane cosmologo e prete gesuita, Lemaître. A partire dagli anni '20 mostrò che solo  un universo in espansione a partire da un punto o singolarità iniziale soddisfaceva le equazioni di Einstein (qui una breve spiegazione). Quest’ultimo – di origini ebraiche ma dichiaratamente ateo – aborriva quello che ai suoi occhi appariva come un tentativo di ritrovare la Creazione biblica nella cosmologia. Di uguale opinione erano altri valenti cosmologi tra cui Bondi ed Hoyle, che – in opposizione alla teoria dell’atomo primitivo di Lemaître proposero quella dell’universo stazionario, battezzando ironicamente 'Big Bang' la teoria di Lemaître. 

  • Nessuno al momento sa cosa sia avvenuto nel momento della singolarità iniziale. Anzi, non si sa neanche cosa sia avvenuto nei primi10-44 secondi (il cosiddetto tempo di Planck), o perché il nostro universo sia dominato dalla materia a discapito dell'antimateria e meno che mai come fare a mettere insieme relatività generale e meccanica quantistica. Tutte queste domande sono probabilmente correlate tra loro, ma in maniera ignota.
  • Scienziati di tutto il mondo, siano essi non credenti, o di qualunque credo e religione,  indagano su questi problemi alla stessa maniera: con la matematica dal punto di vista teorico e costruendo apparati sperimentali per raccogliere dati e verificare le ipotesi. 
  • Il resto è solo rumore di fondo che oltrettutto alimenta un generale sentimento antiscientifico  che sta facendo molti danni anche in Europa (ed ha distrutto il già traballante sistema scolastico USA). Forzare uno scontro tra scienza e fede sul terreno della fisica fondamentale e della cosmologia (quando il dibattito è già abbastanza acceso su temi di bioetica) è un anacronismo che ci riporta - neanche a volerlo fare apposta -   ai tempi di Galileo.