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L’aula è piccola, i banchi simili a quelli che da noi si vedono ormai soltanto in chiesa, un tavolo sottile e una panca che corre parallela ad essa, uniti in un unico blocco dove siedono quattro o cinque ragazzi uno a fianco all’altro, ciascuno silenziosamente intento al proprio compito. L’insegnante ci rivolge un saluto discreto e franco e subito torna a dedicare la sua attenzione, anche lei in silenzio, al lavoro dei suoi studenti. L’ingresso di alcuni visitatori fuori dell’ordinario sembra disturbare appena la concentrazione di questa classe. È la mattina di un giorno di festa, le scuole sono chiuse anche qui per le festività invernali di qualche giorno. Ma queste ragazze e questi ragazzi sono in piedi da tempo, nel collegio privato dove ricevono alcune ore di insegnamento supplementare, con insegnanti che possono spiegare loro gli argomenti di studio. Con impegno, copiano tabelle o quesiti da un fascicolo ciclostilato che fa da libro di testo, scrivono in una grafia limpida e un po’ artificiale le risposte richieste. Il soggetto della lezione lo leggo sul frontespizio del fascicolo, un titolo sobrio su una copertina monocolore: Modern Physics.
Chiedo di poter sfogliare il testo, che mi viene offerto con un sorriso timido. Ci sono semplici nozioni sulla struttura elettronica della materia, sul funzionamento dei tubi a vuoto e dei semiconduttori, sui circuiti logici. Soltanto dopo qualche minuto mi accorgo di un dettaglio importante: il testo è in inglese. Leggo la frase: The current flows in one direction only in a junction diode. Ma questi ragazzi di quindici anni non parlano inglese. Non hanno imparato a scrivere in inglese e neppure nell’alfabeto latino. Un foglietto appeso alla parete, scritto a mano in un alfabeto di cui non decifro neppure una lettera, offre un contrasto evidente con le pagine del libro che ho in mano. Ma è naturale che sia così. Siamo a Mandalay, la seconda città del Myanmar, il paese del Sud-Est asiatico che molti in Italia conoscono meglio con il nome coloniale di Birmania.

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"Prof, ma che cos’è, l’energia?" Siamo in aula e stiamo discutendo alcuni problemi di fisica sulla conservazione dell’energia. Finora le domande che gli studenti mi hanno fatto, questa mattina, o che io ho fatto a loro, sono state del tipo: Come si fa in questo caso?, oppure: Quando posso applicare questa relazione piuttosto che quest’altra? Ma immaginavo che prima o poi a qualcuno sarebbe venuto in mente di porre la Madre di Tutte le Domande sull’energia. Me lo aspettavo, ci contavo, perfino. Se non la facevano loro a me, prima o poi la facevo io a loro. Perché sull’energia abbiamo detto già molte cose, ma non ne abbiamo mai dato una definizione. Abbiamo le "formule", naturalmente. Sappiamo applicarle. Ma l’energia alla fine, che cos’è?
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Nei giorni scorsi mi è capitato un paio di volte che qualche studente mi ponesse, a proposito di una questione che gli appariva astratta e poco significativa, la fatidica domanda: A che serve? È una domanda che a me piace molto, anche se temo che il mio entusiasmo non si trasmetta facilmente ai miei studenti. Chi la formula si aspetta senz’altro di ricevere una risposta specifica e circostanziata. Il cacciavite serve a stringere o allentare delle viti. Eppure, se ci pensiamo per un attimo, questa non può essere la risposta giusta. Perché inventare un cacciavite se non esistono ancora delle viti? E se le viti esistevano già, cosa se ne facevano gli uomini prima di inventare il cacciavite?
La risposta a queste domande apparentemente scherzose ha molto a che fare, secondo me, con la natura della storia delle idee e della scienza, ma anche degli esseri umani e degli organismi in generale. Per spiegarmi, ricorrerò ad alcuni esempi.

Una delle mie citazioni preferite è di Michael Faraday, forse il più grande fisico sperimentale del diciannovesimo secolo, scopritore del fenomeno dell’induzione lettromagnetica e anche apprezzatissimo conferenziere e divulgatore. Purtroppo, non sono riuscito a individuare una fonte certa per la citazione, che però è riportata da molti autori. In una versione ricorrente, Faraday ha appena svolto una conferenza sull’elettricità e in particolare sulle correnti indotte. Un uomo politico che ha assistito alla conferenza lo avvicina e gli chiede (con una malizia che ci piace attribuire a questo genere di professionisti della vita pubblica): Tutte cose molto belle. Ma qual è la loro utilità, Mr. Faraday? Al che Faraday risponde con prontezza: Ah, certo, ma a cosa serve un bambino appena nato?
Ci sono versioni alternative di questa storia. In una, molto diffusa, il politico in questione sarebbe William Gladstone, alloro ministro delle finanze. E la replica di Faraday viene riportata in questa forma: Non lo so, signor ministro. Ma sono certo che troverete il modo di tassarla.
La prima versione mi piace molto di più. Faraday era nato in una famiglia povera e aveva dovuto imparare a fatica da solo tutte le nozioni scientifiche che possedeva. Molti libri poté leggerli soltanto perché lavorò come apprendista presso un rilegatore. In una società classista come l’Inghilterra di fine Settecento, il bambino Faraday era visto come un individuo privo di valore. Ma chi può dire a che cosa serva un bambino? Come si fa a sapere che il figlio di un immigrato diventerà presidente degli Stati Uniti? Faraday doveva essere profondamente consapevole di quanto sia stupido cercare di giudicare un’idea o una persona dalle sue origini.
Un bambino deve crescere, affrontare situazioni che nessuno può prevedere, diventare una persona che nessuno può conoscere in anticipo. Questa è l’essenza della ricerca, anche della ricerca scientifica: mettersi per strada e sperare che ci capiti qualcosa di inaspettato. Pensate a come appare addirittura sciocca, a noi, oggi, una domanda su a cosa serva l’elettricità. Eppure Gladstone era un uomo con la testa sul collo. Ma non aveva capito che le applicazioni di una scoperta sono sorprendenti come la scoperta stessa.

Una seconda citazione può aiutarmi a chiarire questo concetto. Si tratta di una frase di Charles H. Townes, uno degli scienziati che inventarono il laser, e per questo premio Nobel per la fisica nel 1964. Nell’articolo "The first laser" (compreso nel volume di Laura Garwin e Tim Lincoln, A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World, 2003), Townes scrive: Quando il primo laser apparve [verso la fine degli anni '50], gli scienziati e gli ingegneri non era preparati a riceverlo. Molta gente mi diceva — in parte scherzando ma anche come per sfidarmi — che il laser era "una soluzione alla ricerca di un problema". L’immagine è davvero illuminante. Quando una nuova idea emerge, non ci sono ancora neppure i problemi che essa può aiutare a risolvere. Oggi gli impieghi del laser sono dovunque. I led che si illuminano su molti apparecchi elettrici sono dei piccoli laser. Ogni lettore o masterizzatore di CD e DVD contiene un laser. Ma nel 1960, a chi chiedeva: A che serve?, non si poteva rispondere: A far funzionare il tuo lettore di CD. Bisogna che qualcuno inventi prima il laser, perché qualcun altro possa inventare il compact disc.

Vorrei fare ancora un esempio, questa volta al di fuori della fisica e anche della storia della scienza. Negli ultimi quindici anni i paleontologi si sono convinti che i dinosauri non sono affatto estinti. Alcuni dinosauri si sono estinti. Altri si sono evoluti e abitano ancora questo pianeta: sono gli uccelli. Le somiglianze anatomiche fra dinosauri e uccelli sono notevoli, ma una è stata confermata da molte scoperte recenti: alcuni dinosauri avevano le penne. Ci sono molti fossili, inequivocabilmente di dinosauri, che presentano strutture del tutto simili alle penne degli uccelli attuali. Ma immaginate un grande e rispettabile dinosauro che osserva con sussiego il Deinonychus antirrhopus raffigurato nell’illustrazione. Penne? E a che servono?!? Il giovane esemplare non avrà potuto rispondere: Servono a volare sbattendo le ali. L’evoluzione, le ali per il volo battente non le aveva ancora inventate. Ma di lì a qualche milione di anni avrebbe trovato un’applicazione inaspettata per la strana mutazione inventata da un parente del Deinonychus…

Quella chiamiamo "la civiltà umana" è il frutto dell’opera di moltissimi uomini e donne che non hanno smesso di guardarsi in giro alla ricerca di novità. Nuove idee, nuovi problemi per nuove soluzioni. Chi ha inventato la ruota non ha trovato la carriola lì pronta ad aspettarlo. I primi Homo sapiens sapiens che hanno lasciato le pianure africane per andare a vedere cosa si potesse scoprire nel continente a nord di quello che oggi chiamiamo lo stretto di Gibilterra hanno inventato il mondo. Ma perfino dei pionieri così coraggiosi non avrebbero potuto immaginare che un giorno dei loro discendenti avrebbero creduto di poter respingere altri uomini che si mettono sulla stessa rotta, spinti anche loro dalla necessità e dal desiderio umano di migliorare la propria condizione. Le scoperte sono finite? Non ci servono più esploratori? Quando pensiamo cose come queste, dimostriamo soltanto di avere poca memoria e poca fantasia.

Per approfondire:

Una pagina di citazioni di Michael Faraday

L’articolo di Charles Townes sul primo laser

Un video sul legame fra uccelli e dinosauri:

Non sono un esperto di terremoti. Il sisma che nella notte fra la domenica delle Palme e lunedì 6 aprile 2009 ha colpito il territorio de l’Aquila mi colpisce soprattutto come cittadino italiano. Sono convinto che il grado di civiltà di un paese si misuri in primo luogo dalla capacità di assicurare a ciascuno la solidarietà di tutti di fronte a disgrazie così gravi. Alle persone che hanno subito un lutto o che hanno perso quasi tutto, lo Stato dovrebbe promettere, anche a nome mio, che non verranno lasciate sole: e dovrebbe essere evidente a tutti che la promessa verrà mantenuta. Nell’opera di assistenza e soccorso dei volontari e delle organizzazioni che vediamo al lavoro nelle città colpite è impossibile contrapporre la spinta che viene dai sentimenti a quella che viene dalla ragione. Ecco perché credo che le emozioni civili che questo evento suscita anche in me non siano estranee al mio legame con la scienza.

Capita troppo spesso che la scienza sia vista come un’impresa fine a se stessa, o come un deposito inerte di conoscenze vere. Si dimentica, cioè, che la scienza è in primo luogo un’impresa umana, alimentata dalla passione per la verità ma allo stesso modo dal desiderio di lavorare insieme in vista dell’utilità comune. Nella scienza c’è il momento dell’apprendimento e della formazione, quello della ricerca di principi generali e quello dell’applicazione dei principi a problemi concreti. Nessuno scienziato, nessun tecnico e nessun insegnante può fare tutto da solo. È importante che ciascuno di essi possa svolgere il proprio lavoro con serenità e nel rispetto reciproco. Ed è importante che la società civile nel suo complesso apprezzi quel lavoro per ciò che rappresenta, ricordando che, se dalla scienza possono venire idee e metodi preziosi, le soluzioni vanno elaborate e costruite da tutti i cittadini insieme.

Queste considerazioni mi vengono suggerite in particolare dalla questione della “prevedibilità” dei terremoti, che in questi giorni è affrontata in modo spesso parziale e unilaterale. Di per sé essa è una questione scientifica. In che misura è possibile prevedere un evento sismico e con quale precisione? Quali principi e quali leggi possono aiutarci a risolvere questo problema? Quali sono i dati a nostra disposizione e quali attendibilità hanno? Queste sono domande scientifiche. Si può fare della splendida ricerca a partire da esse. La frequenza dei terremoti in funzione dell’energia liberata presenta una distribuzione matematica che ci dà degli indizi sul tipo di leggi che questi fenomeni possono seguire. La teoria del decadimento radioattivo, che è nata come indagine pura di fenomeni molto lontani dalle applicazioni pratiche, ci permette oggi di studiare il comportamento delle rocce sottoposte a stress sismico misurando le quantità di radon liberate dalla loro rottura. Sono risultati importanti, ed è indispensabile che i ricercatori che li ottengono li pubblichino nella maniera migliore e ne ricevano il giusto credito.

Ma nessun singolo risultato scientifico è di per sé la soluzione di un problema che riguarda la collettività civile. Se anche disponessimo di una tecnica attendibile per la previsione dei terremoti, questa non ci servirebbe a niente senza altre condizioni. Se i cittadini non sono addestrati ad affrontare le situazioni critiche, se la rete dei trasporti è inadeguata, se il tessuto produttivo è fragile, l’evacuazione di decine o centinaia di migliaia di persone può comportare costi umani e vittime in misura paragonabile al terremoto stesso. La stessa lucidità, pazienza, precisione che pretendiamo da noi stessi come scienziati dobbiamo metterle al lavoro sul problema nel suo complesso. O finiamo per chiedere alla scienza soluzioni “magiche” che essa non può darci, e magari per perdere di conseguenza la fiducia che pure dobbiamo avere in essa.

Ci sono già oggi cose che sappiamo bene. Sappiamo che l’Italia è territorio a rischio sismico. Sappiamo che i danni di un terremoto sono causati dal crollo di edifici costruiti in maniera inadeguata. Sappiamo come costruirli bene, in maniera che restino in piedi anche nel caso di scosse più violente di quella della notte del 6 aprile, scosse che si verificheranno con certezza nel prossimo futuro. Comportiamoci di conseguenza. Come i vigili del fuoco che salvano in queste ore i sopravvissuti, mettiamo al lavoro il cervello e il cuore allo stesso tempo.

Un lettore, che si firma Rick, ha commentato il post sul Laser Lunar Ranging con il seguente messaggio:

ok per la teoria di Einstein, ma penso che siamo pronti per andare ancora oltre: http://www.theresonanceproject.org/research.html
http://www.theresonanceproject.org/pdf/origin_of_spin.pdf

Questo episodio mi offre l’occasione per fare qualche considerazione generale sui criteri che intendo seguire nel lavoro di ricerca e documentazione per i miei post, e nella scelta delle fonti da pubblicare. Credo che queste considerazioni possano essere utili soprattutto ai giovani che consultano la rete e, imbattendosi in ogni sorta di materiale, non sanno come valutarne la attendibilità.

La scienza è un’impresa collettiva che cresce grazie al contributo e alla critica di tutti coloro che fanno parte della comunità scientifica. Ogni ricercatore può e deve sottoporre il proprio lavoro all’esame e alla critica di tutti gli altri. Questo processo ha luogo attraverso la pubblicazione di articoli sulle riviste scientifiche, articoli che devono essere esaminati da arbitri indipendenti ed esperti del settore prima di essere pubblicati. In attesa della pubblicazione su una rivista specializzata — o anche in maniera indipendente da una simile richiesta di pubblicazione — i ricercatori possono comunicare fra loro molto velocemente sull’archivio informatizzato dei preprint, disponibile a tutti all’indirizzo:
lanl.arxiv.org/
Gli articoli sottoposti allo ArXiv, se rispettano alcune elementari regole di correttezza e rintracciabilità, sono disponibili in pochi giorni a tutti coloro che vogliano consultarli, esaminarli, criticarli, eventualmente confutarli.

Il punto essenziale è che il processo è aperto a tutti ed è trasparente. Non ci sono discriminazioni di razza, religione, opinione politica, appartenenza nazionale o accademica. Non ci sono "congiure del silenzio" e non sarebbe nell’interesse di nessuno metterne su una. Ogni volta che un ricercatore formula una proposta promettente, che apre nuovi orizzonti di indagine, un gran numero di scienziati e di laboratori si affretta a prenderla in esame, nella speranza di partecipare a una scoperta più o meno importante. Un particolare ricercatore può ignorare gli articoli di un altro ricercatore: ma in questo modo non fa altro che concedere un vantaggio competitivo a tuti gli altri ricercatori che si occupano dello stesso problema, e che lavorano nei paesi più diversi, finanziati dalle più diverse istituzioni.

Cosa fare, allora, quando si riceve notizia di un contributo di cui non si può valutare direttamente la validità? Attraverso Internet chiunque lo voglia può rendere disponibili a tutti, almeno in via di principio, le proprie idee. Come fare a controllare se si tratta di idee attendibili?

In ultima analisi, la risposta è: se davvero si vuole controllare la validità di una affermazione, non si può fare altro che studiare quel ramo di indagine fino a padroneggiarne i metodi e i risultati già accertati, per poi esaminare l’articolo in questione e valutarlo personalmente. In via di principio non c’è altra strada. Nessuna autorità costituita può stabilire per mio conto la validità di un risultato scientifico. Nessun elenco di titoli accademici può rendere automaticamente attendibile un articolo o la sua confutazione. La scienza è un processo profondamente democratico.

Naturalmente, ciascuno di noi può svolgere un’operazione simile soltanto su un campo di ricerca molto ristretto, perché il processo che ho descritto richiede moltissimo lavoro. Ma, se non posso compierlo io su un particolare articolo, ho una ragionevole fiducia che altri possano farlo. E che la competizione "virtuosa" fra i ricercatori farà sì che ogni elemento utile finisca prima o poi per emergere.

Così, la prima cosa che faccio quando cerco materiale su un argomento, è consultare i siti come ArXiv o le istituzioni scientifiche internazionali. Spesso è sufficiente una ricerca un po’ accurata con un buon motore di ricerca. Uno scienziato serio sa che deve sottoporre il proprio lavoro all’esame di tutti gli altri nelle sedi pubbliche che esistono da secoli a questo scopo. Un lavoro ben fatto, che contiene elementi utili, sarà notato da altri, citato, diffuso. Le idee si propagano con prontezza.

Questo è quello che ho fatto nel caso del lavoro che Rick ha sottoposto alla mia attenzione. Non sono riuscito a trovare una sola fonte indipendente dall’autore che ne valuti il lavoro. Il nome dell’autore non porta ad alcun risultato negli archivi di ArXiv. Le pagine web che parlano del suo lavoro sono in qualche modo legate a lui o realizzate da suoi collaboratori. Anche il gruppo di redazione di Wikipedia, avendo raggiunto come me un risultato negativo, ha deciso di cancellare la pagina dedicata all’autore in questione.

Questo vuol dire che l’articolo citato è privo di valore? Non necessariamente. È soltanto molto probabile che non contenga nulla di utile. Se l’autore crede nel proprio lavoro, deve soltanto pubblicarlo nelle sedi opportune e sollecitare la critica degli specialisti dello stesso ramo. Quando questo processo sarà avviato, sarò ben lieto di darne notizia.