Archivi categoria: Scienza

Futura!

L’astronauta dell’ESA Samantha Cristoforetti è pronta per la sua missione di cinque mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale. Lascerà la Terra alle 22.01 (ora italiana) dal cosmodromo di Baikonour in Kazakistan insieme all’astronauta NASA Terry Virts ed al cosmonauta Anton Shkaplerov della Roscosmos.

Clicca e segui la diretta
Clicca e segui la diretta

Maryam Mirzakhani, la prima donna a vincere il “Nobel” della matematica

Una carissima amica mi ha inviato questo interessante articolo, che vorrei condividere con voi: …

È iraniana ed è una donna: due novità assolute. Maryam Mirzakhani è infatti non solo il primo cittadino iraniano ad aggiudicarsi la Medaglia Fields (il premio che viene chiamato il Nobel dei matematici) ma, e forse più importante, è la prima donna a vincere questo importantissimo riconoscimento. Ci sono voluti 78 anni (o 54, se si considera che la Medaglia viene assegnata in modo fisso solo dal 1950)…

Se volete saperne di più

http://www.wired.it/scienza/2014/08/13/medaglia-fields-mirzakhani-donna-nobel-matematica/

Buona lettura e buon Ferragosto a tutti!

Il CNAO di Pavia, una perla per l’Italia.

Il giorno 24 gennaio 2014 le classi 5a A e 5a B del liceo hanno avuto l’occasione di visitare il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) di Pavia.
L’adroterapia è un nuovo metodo di trattamento delle masse tumorali che si propone come alternativa alla radioterapia convenzionale (raggi x). Il tumore viene bombardato con fasci di protoni o ioni carbonio (adroni, appunto) accelerati. Gli adroni hanno almeno due grandi vantaggi rispetto ai raggi x:

  • permettono una maggior precisione e, di conseguenza, sono meno invasivi;
  • hanno una maggior efficacia biologica (in particolare gli ioni carbonio).

Il primo vantaggio dipende dal fatto che, a differenza dei raggi x che rilasciano la maggior parte dell’energia nella zona più superficiale del corpo, gli adroni hanno un picco massimo (detto “picco di Bragg”) di rilascio di energia più internamente. Questo permette non solo di colpire con grande precisione il tumore ma anche di evitare di danneggiare tessuti sani. Tale terapia è dunque molto utile per il trattamento di tumori in prossimità di zone critiche.

 

File:Depth Dose Curves.jpg
Come si può notare dal grafico la dose massima di energia rilasciata dai protoni è più in profondità rispetto a quella dei raggi x

 

Il secondo vantaggio dipende dalla capacità degli adroni di causare una grande quantità di rotture nei legami chimici presenti nelle macromolecole biologiche, in particolare nel DNA. Ciò significa che le cellule tumorali faranno molta più fatica a riparare i danni causati al proprio DNA.

Cosa avviene effettivamente allo CNAO?
Come dicevo prima, i protoni e gli ioni carbonio devono essere accelerati e in questo centro è infatti presente un  sincrotrone del diametro di ben 25 metri. Un sincrotrone, semplificando al massimo,  è un “anello” all’interno del quale le particelle vengono direzionate dall’azione di campi magnetici e accelerate dall’azione di campi elettrici. In questo acceleratore le particelle raggiungono la velocità di circa 60 000 km/s

Sincrotrone del Cnao
Sincrotrone del Cnao

Il fascio di particelle accelerate viene poi mandato in una delle tre sale di trattamento dove viene utilizzato come una sorta di “pennello” e agisce con una precisione di 200 micrometri (due decimi di millimetro). Questa precisione è resa effettiva grazie a:

  •  una sorveglianza continua del paziente, garantita da telecamere a infrarossi che misurano gli spostamenti tridimensionali, per seguire eventuali movimenti del corpo (il respiro, ad esempio) che possono cambiare la posizione del tumore;
  • due magneti di scansione che, sulla base delle indicazioni del sistema di monitoraggio dei fasci, muovono il “pennello” lungo la sagoma del tumore.

Concludo sottolineando che questo centro gode di un prestigio internazionale ed è stato realizzato grazie alla collaborazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire Svizzera), del GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung Germania), di LPSC (Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble Francia) e dell’Università di Pavia. Sono infatti presenti pochissimi centri al mondo di adroterapia simili allo CNAO; in particolare ve ne sono alcuni in Giappone e uno solo in Germania. Si può affermare quindi orgogliosamente che siamo il terzo “polo” mondiale a scommettere sull’adroterapia.

 

Bacone: la scienza e la società ideale

Francesco Bacone visse tra il 1561 e il 1626. Fu una personalità decisiva nella nascita del pensiero scientifico moderno. Non contribuì direttamente alla realizzazione delle numerose scoperte del Seicento, ma fu importante per la sua concezione innovativa della scienza.

Proponeva una stretta collaborazione tra le arti liberali (il sapere teorico) e le arti meccaniche (il sapere tecnico): un sapere collettivo, in continuo progresso, teso a scoprire i processi della natura.

Edizione de La nuova Atlantide del 1628 - frontespizio
Edizione de La nuova Atlantide del 1628 – frontespizio

Secondo me è interessante soffermarsi sulla sua opera utopistica, La Nuova Atlantide. Il libro non presenta i temi tipici delle tradizionali opere di utopia politica (la migliore forma di governo, il ruolo delle magistrature, la funzione della nobiltà, l’educazione del principe). Si può invece meglio definire come un’opera di messianismo profetico, di sociologia utopistica o, per utilizzare un termine più corretto ai giorni nostri, di futurologia.

Bacone colloca la sua comunità ideale nell’isola di Bensalem. Essa è caratterizzata da tolleranza nei confronti di ogni religione (anche se c’è una fede ufficialmente professata, quella cristiana), da un alto tenore di vita, da ricchezza e benessere diffuso (evidente nelle cerimonie e nelle festività, celebrate sempre con solennità). Di conseguenza è presente una comune serenità e concordia civile tra tutti gli abitanti, che tra di loro assumono un comportamento generoso, cortese e rispettoso. Inoltre a Bensalem è ritenuta fondamentale l’austerità dei costumi e l’integrità degli abitanti. A ciò è dovuta la condanna della prostituzione, dell’omosessualità e di ogni genere di comportamento dissoluto attraverso l’applicazione di rigide norme morali.

Infine la comunità descritta da Bacone concepisce il matrimonio come un vincolo esclusivamente monogamico, che ha come scopo la procreazione e implica una pena ereditaria nel caso venga contratto senza il consenso dei genitori.

Un altro tema importante, anzi il principale, trattato dal filosofo ne La Nuova Atlantide è il rapporto tra scienza e politica. Infatti nella civiltà ideale di Bacone agli scienziati viene affidata una funzione specifica: essi vivono separati dal potere politico e dal resto dei cittadini e lavorano in solitudine, in luoghi tranquilli dove possono sviluppare ricerche e scoperte scientifiche. Inoltre gli scienziati possono decidere se le scoperte realizzate debbono essere rese note o meno al resto degli abitanti di Bensalem e, nel caso vengano nascoste ad essi, se possono essere rivelate agli organismi politici o tenute segrete anche a questi ultimi. Infatti, per Bacone, anche in una società così pacifica bisogna cautelarsi sull’eventuale uso indiscriminato e pericoloso che il potere pubblico potrebbe fare delle ricerche tecnologiche. Il filosofo inglese poi, oltre a porre una distinzione netta tra attività scientifica e politica, separa fortemente l’ambito della religione dalla scienza, affermando che solo l’etica e la religione si devono occupare di stabilire i valori corretti a cui attenersi.

Dunque Bacone ha assunto un ruolo fondamentale nella storia della filosofia perché ha valorizzato la scienza e la tecnologia, capendo che esse permettono un’evoluzione positiva delle condizioni della vita umana. Infatti egli ha affermato che la conoscenza degli uomini è limitata dagli idola (le superstizioni, i pregiudizi, le immagini) e dalla tradizione magica, che Bacone reputa un sapere fantastico, segreto, superstizioso, indifferente al bene pubblico e quindi da respingere. L’uomo deve essere ministro e interprete della natura, ma l’unica via da seguire è la scienza.

 

Personalmente credo che il pensiero filosofico di Bacone sia molto attuale. Infatti egli tratta temi che possono costituire spunti di riflessione in ogni epoca e in ogni luogo.

Anche oggi la nostra conoscenza è spesso viziata da superstizioni e preconcetti. Sebbene non siano più diffuse come un tempo le credenze magiche, tutti abbiamo dei pregiudizi, che ci convincono di cose sbagliate e ci inducono in errore, allontanandoci dalla conoscenza della verità.

Venendo all’argomento principale che ho trattato, il rapporto tra scienza e politica descritto da Bacone ne La Nuova Atlantide, bisogna tener ben presente che le sue riflessioni sono circoscritte ad una civiltà ideale. Sebbene non sia un testo di utopia politica, ma di futurologia, questo libro presuppone una società inarrivabile, lontana dalla realtà concreta. La comunità di Bensalem è un modello di civiltà serena e pacifica, ma non sono tanto la concordia civile e il rispetto reciproco ad essere difficili da realizzare, bensì gli elementi che li determinano: in una società in crisi come la nostra, sembra impossibile pensare ad una ricchezza e un benessere diffusi tra tutti i cittadini.

Concordo con Bacone per quanto riguarda la sua considerazione sulle funzioni della scienza: le scoperte tecnologiche permettono agli uomini di progredire, migliorare e avvicinarsi ad un grado di conoscenza più approfondito, liberandosi di inutili pregiudizi (gli idola baconiani).

Perciò secondo me è fondamentale che ogni società possieda degli scienziati propri, che con le loro scoperte possano far evolvere la condizione dell’intera comunità; ma con il termine “scienziati” voglio intendere non solo coloro che lavorano in ambito scientifico-tecnologico, ma chiunque sia dotato di un sapere specifico che possa costituire un vantaggio per la società. Proprio per questo, al contrario di Bacone, penso sia utile una stretta collaborazione tra scienza e politica: infatti ritengo corretto non svelare le ricerche innovative a tutti gli abitanti per assicurarsi che nessuno possa utilizzarle in modo improprio, ma ritengo anche importante che i politici (ovviamente solo quelli che cercano di raggiungere il bene pubblico, non quello personale) possano trarre insegnamenti da tutto il lavoro eseguito dagli scienziati, in modo da governare meglio, con maggiori conoscenze e consapevolezze, così favorendo una società più organizzata.

Galileo Galilei: La matematica basta per capire la natura?

Il Saggiatore - frontespizio
Galileo Galilei, nato a Pisa il 15 febbraio 1564 e morto l’8 gennaio del 1642, visse durante il pieno Rinascimento italiano e fu uno tra i più importanti astronomi e matematici di tutti i tempi.
Infatti è proprio grazie a lui che oggi possediamo opere di immenso valore scientifico, e strumenti (come ad esempio il cannocchiale) che ancora oggi vengono usati per contemplare il mondo terrestre ed extraterrestre.

Tra le sue opere più significative ritroviamo certamente Il Saggiatore, pubblicato nel 1623. Quest’opera nacque grazie alla volontà di Galileo di confutare la tesi del matematico gesuita Orazio Grassi, secondo la quale le comete sono veri e proprio corpi celesti, affermando invece che esse, avendo la stessa natura dei raggi solari, sono puri effetti ottici. Tuttavia non è significativa per lo scopo per la quale venne scritta, ma lo è perché riporta due delle maggiori convinzioni filosofiche di Galileo:

  1. Il concetto di qualità primarie e secondarie e del corpuscolarismo
  2. Il concetto dell’ordine geometrico della natura

La prima è volta a distinguere le qualità primarie da quelle secondarie. Secondo Galileo il concetto di materia, implica quelli di figura, di relazione con altri corpi, di staticità (o movimento) e di esistenza, ma non implica affatto quelli di colore, suono, sapore e odore, dovuti, infatti, solo alla presenza dei sensi; suoni, sapori, odori e colori vengono pertanto considerati soltanto dei nomi e non delle qualità dovute alla pura esistenza del corpo, ma dovute ad altro, quindi le definisce qualità secondarie. Invece definisce qualità primarie solamente quelle che si ritrovano nei corpi indipendentemente dai sensi.
Galileo esemplifica questa sua teoria facendo l’esempio di una mano che si muove su un corpo di marmo o su un corpo umano: il movimento (qualità primaria) non cambia se la “destinazione” cambia, invece le sensazioni (qualità secondarie), che si provano se la mano passa su determinate parti del corpo o su altre, cambia tanto che se tocca zone maggiormente sensibili si avverte, oltre alla sensazione di essere toccati, anche una nuova sensazione, che noi denominiamo solletico, di conseguenza il risultato muta a seconda della “destinazione” che gli viene data. Inoltre afferma che la causa di queste sensazioni è la presenza di un grandissimo numero di corpuscoli piccolissimi, che possiedono a loro volta une figura e una velocità determinate. Con ciò vuole quindi affermare che il mondo reale è soltanto un insieme di minuscoli corpuscoli misurabili. È proprio il sapere scientifico, secondo Galileo, l’unico elemento capace di distinguere le qualità primarie da quelle secondarie.

Il secondo concetto afferma invece che la natura ha intrinsecamente un ordine ed una struttura armonica di tipo geometrico. Galileo è infatti convinto che bisogna conoscere l’arte matematica per poter comprendere a fondo la natura.

Dal fatto che il Saggiatore, pur essendo una delle opere maggiormente filosofiche di Galileo, è comunque caratterizzata da una tendenza per le scienze, si può facilmente capire la sua indole filo-matematica, grazie alla quale riuscì a mettere il terreno per le successive scoperte astronomiche di Keplero.

Concordo pienamente con le tesi di Galileo. Infatti la natura è evidentemente dominata dalle leggi matematiche, tanto che molti corpi naturali (come ad esempio le foglie sui rami di un albero, il corpo umano stesso, o anche i petali dei girasoli) sono stati “creati” in sezione aurea. Questo non è sicuramente un caso, perché dubito fortemente che accidentalmente solo parte della natura sia dominata da leggi matematiche infatti, se sappiamo che gran parte della natura è certamente dominata da esse allora, anche il resto lo è; è quindi solo grazie alle leggi matematiche che possiamo decifrare e conoscere a fondo tutta la natura. Infatti come è impossibile decifrare un libro in latino senza conoscere la lingua, così è impossibile capire a fondo la natura senza conoscere la matematica, che è la “lingua” usata per “scrivere” il “libro” della natura. Per capire a fondo però il significato del libro bisogna anche conoscere la storia dell’ “autore”, ma essendo nel caso della natura un autore appartenente ad essa, per capire questo autore si ritorna alle leggi matematiche usate per capire la natura stessa. Da ciò si può facilmente capire che la matematica è sufficiente a spiegare le leggi naturali.