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Fisica

Stephen Hawking: “Costruiamo una base sulla Luna. E poi andiamo su Marte”

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Collaborazione per un unico obiettivo: colonizzare altri mondi, ripartendo dalla Luna . È questo ciò che le nazioni dovrebbero fare nel prossimo futuro secondo Stephen Hawking , che torna sull’argomento dopo appena qualche settimana aver espresso le sue preoccupazioni  per il destino dell’umanità nei prossimi 100 anni. L’occasione per farlo è capitata a Trondheim, in Norvegia, durante lo Starmus Festival: “Sparpagliarsi nello Spazio cambierà completamente il futuro dell’umanità”. E auspica la costruzione di una base spaziale sulla Luna nei prossimi 30 anni e una missione su Marte entro il 2025. 

“Sono convinto che gli esseri umani debbano lasciare la Terra”, afferma Hawking, rispondendo alle critiche di chi sostiene che le missioni spaziali non siano la priorità e che le risorse economiche necessarie sarebbero meglio spese per risolvere i problemi sulla Terra.

L’astrofisico afferma di non negare l’importanza di contrastare il cambiamento climatico e il riscaldamento globale, non risparmiando una critica pungente al presidente americano Donald Trump, che, dice, “Potrebbe aver preso la decisione più grave e sbagliata sul cambiamento climatico che questo mondo abbia visto”. Ma proprio perché il nostro pianeta è minacciato dai cambiamenti climatici – ma potrebbe anche essere colpito da un asteroide e prima o poi verrà inghiottito dal Sole – e le risorse si stanno esaurendo, l’unica via da percorrere è quella che porta a nuovi mondi.

Per Hawking, dunque, urge un nuovo programma spaziale, che da ora in poi dovrebbe essere frutto di scelte condivise per dare vita a nuove alleanze tra i Paesi e riaccendere l’interesse e l’entusiasmo dei giovani verso l’astrofisica e la cosmologia.

       
     

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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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La trama di un episodio di Star Trek pubblicata per errore su una rivista scientifica

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Cosa ci succederebbe se viaggiassimo a curvatura 10? Il nostro corpo forse prenderebbe le sembianze di una sorta di uomo lucertola, proprio come si vede nell’episodio di Star Trek: VoyagerOltre il limite. È ovvio che viaggiare a curvatura, un immaginario tipo di propulsione che permette alle navi stellari di Star Trek di viaggiare a velocità superiori a quelle della luce, è solo fantascienza. Ma ora, un nuovo studio pubblicato sull’American Research Journal of Biosciences (e accettato da altri tre giornali scientifici americani) è riuscito a spiegare nel dettaglio come un tentativo di viaggiare a quelle velocità (che in Star Trek, precisiamo, sono solo un espediente narrativo per giustificare la possibilità dei viaggi interstellari) possa avere conseguenze devastanti e impreviste sulla fisiologia umana. Se qualcosa non vi quadra e avete la sensazione che questo presunto esperimento scientifico sia un fake siete effettivamente sulla strada giusta: la ricerca è in realtà semplicemente la trama, leggermente modificata, proprio dell’episodio di Star Trek:Voyager che citavamo.

Ci troviamo quindi di fronte a un ennesimo caso di riviste predatorie, sbugiardate da una ricerca falsa.

Per coloro che non lo ricordassero, l’episodio racconta di quando il pilota della Flotta Stellare Tom Paris supera la curvatura massima e il suo corpo inizia a subire rapidi cambiamenti fisiologici, trasformandosi in una creatura disgustosa, una specie di uomo-lucertola, anticipando di millenni il futuro dell’evoluzione umana. Poco dopo anche il capitano Kathryn Janeway subisce la stessa mutazione.

Star Trek

 

È facile notare che siamo di fronte alla trama di una serie di fantascienza. Ma per quanto possa sembrare incredibile, questo è proprio quello che viene descritto nel nuovo documento intitolato Rapid Genetic and Developmental Morphological Change Following Extreme Celerity, dell’autore Lewis Zimmerman (uno pseudonimo, preso da un medico, personaggio di Star Trek), che evidenzia nell’abstract come “l’estrema velocità, un fattore ambientale raramente considerato, può produrre cambiamenti nello sviluppo sorprendentemente rapidi nella morfologia dei mammiferi. Due soggetti umani sono stati esposti alla massima ipervelocità ed esaminati”, continua l’autore.

“Le risposte fisiche alla velocità divennero evidenti solo nelle osservazioni successive”. Nel paper, infatti, si legge che, subito dopo aver raggiunto curvatura massima, ci sarebbe uno iniziale stato di sonnolenza e nel giro di poche ore, una riduzione dell’attività neurale. Nelle 96 ore successive, poi, i cambiamenti sarebbero ancora più evidenti: si formerebbe uno strato spesso di nuove cellule della pelle e il tasso di mutazioni genetiche sarebbe sorprendentemente elevato. Nonostante questo, secondo lo studio, la fertilità non dovrebbe risultare compromessa.

Ma com’è possibile che sia stata pubblicata una bufala del genere? Il problema è nelle cosiddette riviste predatorie: un modello di business che prevede la pubblicazione, generalmente open access, di articoli scientifici dietro compenso e senza fornire i servizi e il controllo (peer review) tipici di un editore scientifico legittimo. “Sono essenzialmente riviste contraffatte, che riproducono l’aspetto delle riviste online legittime, ma con l’obiettivo unico di fare soldi facili”, ha spiegato a Space.com il bibliotecario Jeffrey Beall, dell’Università del Colorado, il primo che ha posto l’attenzione sul problema delle riviste predatorie. Zimmerman, che nella vita reale è un biologo con 30 anni di esperienza, ha riferito a Space.com che l’American Research Journal of Biosciences inizialmente voleva 749 dollari americani per pubblicare il suo articolo (che hanno anche fatto rivedere), ma alla fine hanno ceduto alla sua controfferta, di 50 dollari.

 

       
     

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Tlick, l’unità di tempo appena inventata da Facebook

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Si chiama flick, parola coniata mettendo insieme frame (nel senso di fotogramma) e tick (ticchettio). Ed è una nuova unità di misura per il tempo appena inventata dagli scienziati di Facebook (in particolare dal team che si occupa dello sviluppo dei visori Oculus), balzata agli onori della cronaca perché equivalente “al tempo medio trascorso dagli utenti a visualizzare un singolo post”, ovvero riconducibile in qualche modo all’unità di tempo che misura l’attenzione degli utenti stessi. Spiacenti di spoetizzare la questione, ma la vera motivazione che ha spinto i tecnici di Menlo Park a introdurre il flick è di natura molto più tecnica: la nuova unità di misura, infatti, definita come la settecentocinquemilionesimaseicentomillesima parte di un secondo (1/705.600.000 secondi, o 1,4172×10-9 secondi, se preferite), è un escamotage che renderà molto più semplice ed efficiente lo sviluppo di nuovi prodotti audio e video, snellendo i processi di produzione e codifica ed evitando possibili errori di programmazione.

Le unità di misura
Come misuriamo il tempo? Nel Sistema metrico internazionale (il più diffuso sistema di unità di misura, adottato dalla maggior parte dei paesi del mondo) ha come unità di misura fondamentale per il tempo il secondo, definito come “la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini […] dello stato fondamentale dell’atomo di cesio, con i suoi sottomultipli (millisecondo, picosecondo, nanosecondo etc.

Le unità di misura derivate, come il minuto, l’ora e il giorno, sebbene siano di comune utilizzo, non fanno invece parte del Sistema internazionale. Altre unità di misura, in ordine rigorosamente sparso, sono il tempo di Planck (definito come il tempo impiegato dalla luce per percorrere una lunghezza di Planck: si tratta del più piccolo intervallo di tempo concepibile), la Time Unit (pari a 1024 microsecondi), l’anno galattico(basato sul tempo di rotazione delle galassie), lo Svedberg (pari a 100 femtosecondi). E, da pochi giorni, il flick.

Dalle stelle al flick
Come dicevamo all’inizio, un flick è pari a un settecentomilionesimo di secondo circa. Perché è stato introdotto? Si tratta, come spiegano i suoi inventori su GitHub, della “più piccola unità di tempo più grande del nanosecondo, che può rappresentare esattamente con numeri interi la durata di un singolo fotogramma alle frequenze di 24, 25, 30, 38, 50, 60, 90, 100 e 120 Hertz”. È importante perché si tratta delle frequenze di campionamento più comunemente utilizzate per la riproduzione di video audio.

film, per esempio, sono riprodotti in genere a 24 fotogrammi al secondo, e un 24esimo di secondo è uguale a un numero intero di flick (29.400.000, per la precisione): lo stesso accade con le altre frequenze. L’adozione di questa unità di misura porterà quindi a una notevole semplificazione nelle operazioni legate alla codifica, alla produzione e all’esportazione di audio e video, perché la base temporale su cui lavorare sarà omogenea e, lavorando solo con numeri interi, non sarà più necessario tagliare i valori a un certo numero di cifre dopo la virgola, riducendo così il rischio di errore legato all’approssimazione.

Cosa è il tempo…
Per comprendere bene la questione è necessario però un breve excursus storico-scientifico su cosa si intende per tempo e su come lo misuriamo. Per quanto il concetto di tempo sia intuitivamente inteso da ognuno di noi, dargli una definizione precisa e univoca è tutt’altro che semplice e ha impegnato per secoli filosofi, matematici e fisici. Un punto colto molto bene, per esempio, da sant’Agostino“Io so cosa è il tempo”, scriveva nell’undicesimo libro delle sue Confessioni“Ma quando mi chiedono di definirlo non so farlo”. L’American Heritage Dictionary of English Language definisce il tempo, un po’ tautologicamente, come “il continuum nonspaziale in cui gli eventi avvengono in successione apparentemente irreversibile dal passato al presente al futuro”, facendo esplicito riferimento dunque ai concetti di passatopresente e futuro, che però incorporano in sé il concetto di tempo. I fisici sono arrivati a un compromesso, enunciando una cosiddetta definizione operativa del tempo, intesa come grandezza identificata dalla sua misura. Più concretamente, dal punto di vista fisico il tempo è una quantità fondamentale (al pari, per esempio, di lunghezzamassacarica elettrica) ed è definito da quello che si legge sugli strumenti che si usano per misurarlo – gli orologi. È proprio in virtù di questa definizione operativa che i metodi di misurazione e le unità di misura del tempo sono sempre stati un aspetto dirimente e fondamentale della questione.

…e come lo si misura
La storia della misura del tempo inizia già 30mila anni fa, quando le prime comunità umane notano per la prima volta delle regolarità negli eventi naturali. Anzitutto quelli astronomici, come il movimento di Sole stelle nel cielo e le fasi lunari; poi quelli legati al clima e alla lunghezza del giorno e della notte – venti e piogge, esondazioni dei fiumi, fioritura degli alberi, migrazioni animali. Da queste prime osservazioni emerge, quasi naturalmente, l’idea di una suddivisione dell’anno in quattro stagioni: in questo senso, la stagionalità può essere considerata la prima e più basilare suddivisione del tempo in unità di misura. Altri marker temporali utilizzati in epoche passate sono stati, per esempio, la prima apparizione in cielo della stella Sirio – che in Egitto coincideva con l’esondazione del Nilo –, la posizione all’orizzonte del Sole all’alba, la lunghezza dell’ombra di uno gnomone.

Successivamente, con l’aumentare della complessità delle società umane, la misurazione del tempo diventa una necessità sempre più sentita, specie per esigenze agricole, commerciali e militari: si iniziano così a mettere a punto delle tavole astronomiche e a costruire i primi rudimentali strumenti di misura, come clessidre a sabbiameridiane orologi ad acqua. I punti di svolta arrivano con i lavori di Galileo Galilei, che per primo osserva le oscillazioni costanti del pendolo e le usa per misurare lo scorrere del tempo, di Christiaan Huygens, che perfeziona il pendolo stesso, e di Isaac Newton, che prosegue lo studio quantitativo del tempo e delle leggi che lo legano, per esempio, alla forza e all’accelerazione dei corpi.

In epoca più recente, il contributo più significativo è stato quello di Albert Einstein, che con la sua teoria della relatività (prima ristretta e poi generale) ha completamente ridefinito il concetto di tempo, declassandolo a grandezza relativa e postulando per la prima volta l’idea dell’esistenza di uno spazio-tempo a quattro dimensioni che costituisce il tessuto del nostro Universo. La discussione sulla natura del tempo e su come misurarlo, naturalmente, non si è mai esaurita, e continua a tenere banco tra la comunità dei fisici teorici: “Il funzionamento del tempo”, ha raccontatorecentemente a Wired.com Sean Carroll, fisico del Caltech che da tempo studia l’evoluzione dell’Universo, “è una questione complessa e dalle molteplici sfaccettature. La maggior parte delle quali sono riconducibili alla teoria di Einstein e a come misuriamo il tempo nel nostro sistema di riferimento. L’aspetto più interessante, a mio avviso, riguarda la freccia del tempo, cioè, in altri termini, il fatto che il passato sia diverso dal futuro. Ci sono processi apparentemente irreversibili, che indicano che la freccia del tempo scorre solo in una direzione. Sappiamo che questo fenomeno è legato alla seconda legge della termodinamica: l’entropia – cioè la misura del disordine di un sistema fisico – non può che crescere. Ma perché è così? E perché lo stato iniziale del nostro Universo, prima del Big Bang, era uno stato estremamente ordinato, con entropia minima?”. Come a dire: per comprendere esattamente il senso del tempo e della sua misurazione, è indispensabile risalire ai principi primi, e capire cosa è accaduto negli istanti di vita iniziali dell’Universo.

       
     

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Terremoti, nessun legame con le fasi lunari

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Tra sismologi se ne sente parlare spesso: guardando ai database che registrano i grandi terremoti del passato le scosse non sembrano del tutto casuali. Esistono cluster, regolarità che lasciano immaginare un qualche fenomeno che ancora non comprendiamo appieno che influenza e innesca i periodi di maggiore sismicità. E che potrebbe aiutarci un giorno a prevedere almeno le scosse più drammatiche. Per molti esperti, un candidato interessante è la Luna: i suoi effetti gravitazionali – quelli che causano le maree, per intenderci – potrebbero rappresentare quella goccia che fa traboccare il vaso, e induce le faglie a scaricare l’energia accumulata sotto forma di potenti terremoti. Una spiegazione relativamente semplice ed elegante, che per Susan Hough, sismologa dello Us Geological Survey, ha un difetto difficile da ignorare: sarebbe fondamentalmente sbagliata.

Per arrivare a questa conclusione, pubblicata sulle pagine di Seismological Research Letters, la ricercatrice ha fatto ricorso ad un ricco catalogo di eventi sismici che risalgono fino al 1600. Limitando la scelta ai terremoti più potenti ha ottenuto le informazioni relative a 204 scosse di magnitudo 8 o superiore, e ha poi analizzato in che fase si trovasse la luna nella data di ogni sisma. A una prima occhiata, ammette la ricercatrice americana, l’analisi ha prodotto effettivamente alcune regolarità. O meglio: sono emersi cluster di scosse sismiche legati a determinate date o fasi lunari. Per verificare la significatività di questi risultati statistici Hough ha deciso di verificare cosa sarebbe emerso da un set di dati totalmente casuale: ha quindi randomizzato (scelto in modo casuale) le date da analizzare, e le ha messe nuovamente in correlazione alle fasi lunari.

Risultato? L’analisi di date casuali produce regolarità statisticheparagonabili a quelle che si osservano studiando i terremoti reali. Si tratterebbe cioè di regolarità solamente apparenti, totalmente casuali e prive di appiglio nella realtà. “Quando si lavora con dati totalmente casuali ci si trova spesso di fronte a segnali fittizi di tutti i tipi – assicura Hough – è quello che capita giocando a testa o croce: a volte può uscire testa cinque volte di seguito”. Anche in questo caso, assicura l’esperta, si tratterebbe solamente di un segno del potere del caso, e non di fenomeni ignoti che influenzano i risultati.

Per Hough quindi il discorso è chiuso. Ma tra gli esperti non tutti concordano con l’analisi della ricercatrice americana. Intervistato dall’Ansa, il presidente dell’Istituto Nazionale di Geofisica e VulcanologiaCarlo Doglioni esprime forti perplessità sull’impianto dello studio, e quindi sull’affidabilità dei suoi risultati. La ricerca ha utilizzato infatti le fasi lunari per cercare un rapporto tra gli effetti gravitazionali del nostro satellite e l’arrivo dei terremoti. Ma osservare le fasi della Luna, sottolinea il presidente dell’Ingv, è molto diverso dal considerare la distanza tra Terra e Luna. Ed sarebbe invece quest’ultima a fare la differenza.

Più ricerche, assicura Doglioni, hanno dimostrato da tempo che “non sono le fasi lunari a controllare gli effetti più importanti delle oscillazioni della forza di gravità e che queste contribuiscono meno rispetto alle variazioni della distanza fra Terra e Luna”. Tutto da rifare, dunque, per la povera Hough? Può darsi. O come si suole dire: staremo a vedere.

       
     

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