#33 Carnevale della Fisica: “Le basi fisiche della conoscenza chimica”

principi matematici della filosofia naturale - Isaac Newton

principi matematici della filosofia naturale – Isaac Newton

LA FISICA COME
“ATOMO SCIENTIFICO”

Allo stesso modo nel quale l’atomo – per lo meno nella sua accezione filosofica – costituisce l’unità minimale ed indivisibile della materia, così la fisica rappresenta (almeno secondo il pensiero laico) la spiegazione ultima della  Natura, dei suoi fenomeni e – in un certo senso – della sua natura.   Chiedo scusa per l’apparente tautologia, ma come avrete notato, il termine natura compare in questa espressione con due significati fra loro ben diversi.§Non per niente fino a pochi secoli fa, quando i suoi confini rispetto ad altre discipline risultavano ancor più sfumati di oggi, la fisica era anche chiamata “filosofia naturale”.   E non si creda che i prodotti dell’arte umana di creare oggetti e manufatti, fra i quali nuove molecole, nuovi elementi e persino sorgenti di energia che egli stesso non aveva mai incontrato prima, si collochino al di fuori di questo concetto di Natura.   Diversamente dalla visione antitetica uomo/natura, che ha portato fra le altre conseguenze ad una demonizzazione “di principio” dell’artificio umano sullo scenario di un natura in sé stessa per definizione perfetta, equilibrata, autosufficiente e benigna, il concetto di “Natura” al quale si riferisce la fisica può con maggiore correttezza essere letto come “Realtà”.

Mentre la matematica è in un certo senso il criterio di coerenza (ed in un certo senso non vi è scienza senza coerenza) ed il linguaggio con il quale la realtà naturale risponde a sé stessa, organizzandosi in forme vie vie più complesse, è la Fisica la prima vera scienza di base, quella che non parla di un qualsiasi mondo possibile, ma “del nostro mondo”, con le sue leggi e le sue regole particolari.

matrioskeAllo stesso modo nel quale la vita, o meglio talune rare nicchie all’interno dello scenario evolutivo, nei suoi massimi gradi di complessità può portare alla nascita dell’intelligenza;
Allo stesso modo nel quale tante forme di vita, messe insieme all’interno di uno scenario geochimico, presto o tardi iniziano a costituire un ecosistema;
Allo stesso modo in cui le sostanze chimiche, pur nel rigoroso ed imprescindibile rispetto delle leggi che ne governano le interazioni, possono ad un certo punto imboccare la strada dell’organizzazione verso strutture in grado di replicarsi, cosiddette viventi;
Allo stesso modo nel quale i bit di trasmissione digitale, che possono essere generati, trasferiti ed elaborati alla stregua di quello che di fatto sono – un codice binario di natura elettromagnetica – possono scaturire in musica o in un film, del quale possiamo raccontare la trama, ci suscita emozioni e possiamo trattare ed argomentare con i codici dell’arte e della storia…
Allo stesso modo in cui in una realtà veramente complessa, l’insieme non può semplicemente essere inteso come l’insieme delle parti, per quanto interagenti fra loro, ma assume una connotazione diversa, proprietà diverse che non possono essere trattate con la stessa scienza che ne descrive invece le parti.

Abbiamo a che fare con due evidenze entrambe vere e solo in apparenza in contrasto fra loro.

La prima è quella, frutto di una visione più riduzionista della realtà, secondo la quale ogni proprietà, legge e fenomeno all’interno di un certo campo può essere totalmente riportato e quindi spiegato con le leggi e le proprietà del campo che sta alla base di questo. Trasportato nel nostro caso, se riconosciamo la fisica come base della chimica, non avremo difficoltà ad ammettere che tutto ciò di cui si interessano i chimici, dalle caratteristiche manifestate dagli atomi e dai composti alle loro reazioni, può essere in ultima analisi spiegato esaustivamente per mezzo della fisica.
La seconda evidenza, di stampo più olistico, riallacciandosi alle constatazioni di cui sopra (“Allo stesso modo…”) consente sì una trattazione di ciascuna realtà complessa “anche” mediante i criteri e le spiegazioni della disciplina che ne tratta le singole parti costitutive, e a scendere quella che ne considera le parti che compongono le parti, e così via – ma reclama la necessità di riconoscere la nascita nelle realtà complesse di un’entità autonoma, da considerare e trattare in sé stessa, oltre che sul piano filosofico anche su quello scientifico, in quanto non interamente riportabile al suo minimo comun denominatore di tipo fisico.

chirurgiaEsiste un rischio di natura filosofica nell’adozione esclusiva di una soltanto di queste visioni.
Interpretare un essere umano e rapportarsi ad esso solo in quanto costituito da aggregati molecolari e supramolecolari organizzati in un certo modo è certamente qualcosa in più che non una semplice provocazione scientifica: costituisce la base per potersi rapportare ad esso in termini biologici.  Il chirurgo, per esempio, non si rapporta alla psicologia del paziente, ma alla realtà biologica del suo corpo, e solo grazie a questa visione riduzionista riesce ad intervenire, ponendo rimedio a problemi in essere.
Al contrario, un sociologo che volesse comprendere la ragione dei conflitti fra i popoli semplicemente a partire dalla distribuzione di particelle elementari subatomiche all’interno dei cervelli umani coinvolti, credo potrebbe ritrovarsi di fronte ad “alcune difficoltà” e finirebbe probabilmente con rifugiarsi in valutazioni di analisi statistica multivariata, che tuttavia possono evidenziare correlazioni ma non di certo appurare rapporti di causa-conseguenza.

L’insegnamento che mi sentirei di trarre da tutta questa riflessione è che la chimica – i suoi oggetti ed i suoi fenomeni – poggia sì sulla fisica e sulle sue leggi, ma sarebbe veramente limitativo voler esaurire la concezione della chimica come una forma di particolarismo, quasi una speculazione, all’interno di una fisica intesa come scienza unica e sufficiente per spiegare, interpretare e prevedere la realtà, a qualsiasi livello la si consideri.

LA PROPRIETA’ MISURATA E’ SEMPRE UNA QUESTIONE DI FISICA

reazione riconoscibile con un cambiamento di colore della soluzioneC’è da chiedersi, quasi filosoficamente, se è in linea di principio possibile che a livello chimico avvenga una trasformazione (reazione) senza che questo cambiamento fornisca alcuna manifestazione fisica, ovvero senza che esso sia in alcun modo osservabile.   La risposta che potrei fornire, così su due piedi, è che se è vero che il momento della reazione in sé potrebbe anche passare inosservato (es. non essere né eso- ne endotermica, non generare luminescenza, non variare il numero di moli complessive in soluzione, ecc) lo stesso non si può sicuramente affermare per quanto riguarda la visione statica, compositiva o meglio ancora “strutturale” di reagenti e prodotti della reazione. La struttura di questi, per definizione stessa di reazione, deve cambiare nel corso del processo reattivo.
Se riflettiamo sui casi più noti di molecole o particelle passate per più tempo inosservate (es. l’azoto molecolare, gli stessi gas nobili, le particelle note come neutrini) noteremo che sono state alla fine identificate tramite esperimenti dinamici che comportavano in qualche modo una variazione di qualche tipo fra un prima ed un dopo, anche banalmente la sottrazione di tutti gli altri componenti chimici dalla miscela iniziale, verificandone infine le proprietà quando tutti i componenti noti sono stati rimossi, oppure misurando proprietà che sono sensibili per definizione e in modo aspecifico a tutte le specie chimiche (es. proprietà connesse solo alla massa, oppure al numero di moli) ed anche qui, dopo la valutazione dell’apporto alla grandezza fisica misurata da parte di tutte le componenti note, ci si può accorgere dal computo numerico dei fattori in gioco che qualcosa manca ancora all’appello, qualcosa che fino ad allora non sapevamo neppure che potesse esistere.

diverse tipologie di interazione fra radiazione elettromagnetica e materia

diverse tipologie di interazione fra radiazione elettromagnetica e materia

Fortunatamente con la disponibilità attuale di un variegato ventaglio di possibili interazioni e di effetti fisici di svariata natura ma tutti in un modo o dell’altro misurabili, oggi è pressoché scongiurato il rischio che una particolare sostanza chimica non sia di per sé stessa analizzabile (in passato fa vi erano stati casi nei quali alcune specie chimiche, per quanto abbondanti in natura, passassero pressoché inosservate nei secoli: un classico esempio è quello dei gas nobili come l’argon ed il neon), ma in molti casi all’analista sarà richiesto di formulare già a priori un’ipotesi composizionale, almeno per grandissime linee, al fine di individuare e quindi utilizzare tecniche d’indagine più mirate.   L’analizzatore universale, in grado di rilevare qualsiasi molecola e magari in qualsiasi tipologia di campione (matrice) è ancora una bella utopia.   Anzi, forse neppure così bella.   D’altronde se una sostanza non fosse in nessun modo analizzabile, quindi rilevabile, è ragionevole supporre che non ne conosceremo neanche l’esistenza e quindi a nessuno verrebbe neppure in mente di doverla ricercare!

Ricordo un antico detto zen: “un albero che cade nel bosco, fa ancora rumore se non c’è nessuno che lo possa ascoltare?”

fisicaRileggendo infatti la definizione da Wikipedia della parola “fisica” ci si rende curiosamente conto che in un certo senso essa non contempla la natura intrinseca di oggetti materiali (al contrario della chimica che è una scienza incentrata sulla materia) bensì è incentrata integralmente sui fenomeni, e conseguentemente le forze, gli eventi, le proprietà, eventualmente ma non necessariamente riguardanti la materia, in fede all’etimologia greca del termine ed alla sua storia antica che la concepiva semplicemente come una branca della filosofia.
Al contrario, la chimica si spinge nella natura intrinseca degli oggetti materiali trattati, esaminando il primo luogo la loro composizione, da intendersi in questo contesto come descrizione strutturale delle molecole che compongono l’oggetto considerato, e facendo derivare in ultima analisi tutte le altre proprietà, sia intriseche (o statiche) che reattive, dalla struttura medesima, come risulta finalmente chiaro dalle ultime, illuminanti prospettive della chimica contemporanea con i trattamenti QSPR.

Da questo punto di vista quello degli oggetti chimici dovrebbe costituire l’ambito di applicazione favorito della fisica, quello sul quale sviluppare i modelli, affinare le teorie, effettuare le verifiche sperimentali: nella realtà tuttavia mi accorgo che la zona grigia, la chimica-fisica, solitamente è di pertinenza molto più dei chimici che non dei fisici: si pensi ai corsi universitari, ai libri scolastici, fino ad arrivare alle pubblicazioni scientifiche in materia.
Cercando di reperire descrizioni attendibili sul web mi sono inoltre reso conto che questa branca della chimica è tutt’altro che univocamente definita, ponendo alcuni l’accento sul contenuto della disciplina (proprietà fisiche delle realtà chimiche), chi sui suoi metodi (metodi di indagine tipici della fisica applicati alle realtà chimiche).

UN ARGOMENTO DIFFICILE   …OPPURE NO

A seconda del punto di vista, o meglio ancora dell’ampiezza dell’angolatura prescelta per la partecipazione al tema proposto, il tema in questione poteva essere inteso come uno dei più generali ed onnicomprensivi, oppure uno dei più specifici e di dettaglio che si potessero immaginare.

discipline scientificheLa generalità deriva dal fatto che, allo stesso modo in cui la fisica costituisce il fondamento della chimica, la chimica compone il nostro mondo materiale e persino noi stessi.   Per quanto si riferisca a proprietà di natura fisica e sia mediata da percezioni sensoriali basate su interazioni anch’esse di tipo fisico, la nostra esperienza del mondo che ci circonda è relativa alla sua chimica, intesa come composizione della materia e come mutamento nel tempo di questa composizione.  Le stesso proprietà dei materiali, per quanto di natura fisica o chimico-fisica, sono per lo meno “condizionate” dalla tipologia di atomi che li costituiscono (ovvero dalla loro composizione elementale) e, in particolare, da come gli atomi risultano interagire l’uno con l’altro, anche attraverso la costituzione di legami stabili.  La percezione, lo studio e l’esperienza stessa del mondo del quale facciamo parte, nella vita di tutti i giorni così come nell’organizzazione di un esperimento presso i laboratori del CERN passa attraverso la composizione chimica di ciò che ci circonda.   Come conseguenza di tutto questo potrebbe essere virtualmente “molto difficile” anche per un divulgatore scientifico della fisica individuare per un articolo un argomento che non riguardi o non chiami in causa in un modo o nell’altro la chimica.

Ma abbiamo detto che, al tempo stesso, l’argomento del tema proposto può anche essere visto come uno dei più specifici e di dettaglio che si possano immaginare.  Un tema “sottile”, mi verrebbe da dire, sottile come l’interfaccia di spessore infinitesimo che separa due fluidi fra loro immiscibili, o due diversi istanti successivi nella scala temporale.   In fondo, almeno sul piano psicologico, tanto per i fisici quanto per i chimici la zona di contatto tra queste due discipline non ha spessore, è priva di contenuto, in pratica non esiste neppure.    Se fosse per i chimici, il campo di interesse della loro disciplina non avrebbe limiti a calare fino a livello delle particelle elementari, così come per il fisico le proteine e gli acidi nucleici non sono altro che delle realtà fisiche un po’ più complesse delle altre.    E’ solo per ragioni di tempo e di priorità che ciascuno preferisce soffermarsi su di un certo ambito, lasciando ai colleghi l’opportunità di  riempire gli spazi vuoti dell’universo scibile.

carnevale della fisica

Tutto questo trova riscontro nella composizione degli articoli ricevuti in questi giorni dai blogger scientifici che hanno partecipato a questa edizione “nel cuore dell’estate” del Carnevale della Fisica, la numero #33.
Il fatto che siano stati pochissimi, forse nessuno, gli articoli perfettamente a tema con l’argomento proposto, in un certo senso la dice lunga, tanto da diventare essa stessa “la notizia”, il cuore del Carnevale stesso, almeno nella sua accezione di quadro d’insieme e riflessione sull’argomento proposto a cura dell’Ospite stesso dell’edizione del mese.    In realtà il sospetto mi era giunto già da tempo, avevo raccolto una serie di indizi in questo senso, specie nell’ambito della raccolta dei contributi volontari da parte di associati e collaboratori redazionali legati in un modo o nell’altro alla nostra associazione per la divulgazione scientifica della chimica.    Con lo spirito delle sperimentatore ho quindi provato ad allestire questa edizione del Carnevale della Fisica in qualità di test, per verificare o smentire la mia ipotesi.    Ed in effetti la conferma è arrivata eccome: parlare, per lo meno in termini divulgativi, dei fondamenti fisici della chimica, presentare con un linguaggio intermedio fra quello fiabesco adatto solo al pubblico dei più piccini e quello basato sui formalismi matematici comprensibile solo agli addetti ai lavori, su quali basi di appoggiano quegli “oggetti” (in primo luogo gli atomi) e quei fenomeni che costituiscono l’ABC della chimica, è un’impresa davvero non facile.   Una grande sfida per un divulgatore scientifico, ed in modo specifico per un blogger eclettico, competente e versatile, qual’è il prototipo della maggior parte di noi carnevalisti.

 

 …ED ORA IL CARNEVALE SIA!

Gravità ZeroMetti per l’attualità dei fatti, che coronando una previsione teorica datata ormai 40 anni (e il coronamento di una previsione teorica è una delle massime gioie per uno scienziato, nonché la miglior forma di auto-verifica nell’ambito del cosiddetto metodo scientifico), ha permesso ad una teoria dalle solide basi di resistere…
metti anche la qualità di questa “particolare” particella elementare che sembrerebbe essere proprio quella di attribuire la qualità della massa alle altre particelle alle quali può congiungersi (e la chimica, ricordiamo, descrive la materia, ovvero oggetti dotati di una massa) ma, come suggerirebbe una fin troppo facile assonanza, in questa edizione il Bosone la fa da padrone.
Stiamo parlando ovviamente della conferma sperimentale dell’esistenza del bosone di Higgs, il fatto di cronaca scientifica che – insieme al sospetto di superamento della velocità della luce da parte dei neutroni italo-svizzeri – occupa ormai da mesi le pagine tanto dei blog quanto delle riviste scientifiche più conservatrici.    Mi stavo proprio domandando appena pochi minuti fa dove poter reperire un articolo al tempo stesso rigoroso ma anche accessibile ai non fisici riguardante non tanto l’attualità della sua scoperta (o per meglio dire della sua osservazione sperimentale) bensì delle teoria stessa che lo ha fatto attendere per tutti questi anni, quando ricevo la mail di Claudio Pasqua, il curatore di Gravità Zero nonché ideatore dello stesso Carnevale della Fisica, che mi domandava se fosse stato ancora in tempo per portare in questa #33 edizione del carnevale tre articoli del fisico Massimo Auci, già direttore scientifico oltre che noto divulgatore attivo nella redazione dello stesso corporate blog di divulgazione scientifica.   “Speciale bosone di Higgs: la teoria” è il titolo di questo articolo, la cui lettura mi sento di consigliare veramente a tutti, nonostante la premessa dello stesso autore, che si sente giustamente chiamato in causa nella discussione dell’argomento, pur riconoscendo la difficoltà rappresentata da questa sfida scientifico-divulgativa: “Provo un certo timore all’idea di procedere nella scrittura di questo articolo,  per me non è un compito facile.  In questi giorni ho letto molto di quel che è stato scritto, ho ascoltato molto, anche sciocchezze e sempre di più ho la sensazione che al quadro generale continui a mancare qualcosa.  Ho letto e ascoltato descrizioni colorite e a volte curiose relative alla spiegazione divulgata del meccanismo di Higgs […]”.
Strettamente collegato a questo vi sono gli altri due articoli sempre pubblicati su Gravità Zero, il primo ancora a cura di Auci relativo ai metodi stessi – o meglio alla strumentazione – utilizzata dai fisici come rilevatore per la fisica delle particelle elementari: “CMS: la sala di controllo per la ricerca del bosone di Higgs è online” descrive sinteticamente il solenoide muonico compatto: un impianto elettromagnetico dotato di un solenoide superconduttivo lungo circa 12 metri con un diametro interno di circa 6 metri, in grado di generare un campo magnetico pari a circa 100000 volte quello terrestre.    Per chi avesse già compreso “i fatti” ma gli sfuggisse ancora la puntualità di qualche definizione, banalmente anche la stessa di “bosone”, viene in aiuto il secondo articolo di corollario del tema: “Fisica: dizionario minimo di sopravvivenza“.

Per rimanere in ambito redazionale di Gravità Zero, cito inoltre l’articolo che più che di respiro ampio lo definirei infinito, di Walter Caputo, attento conoscitore ed estimatore del pensiero del matematico russo di fama internazionale Yaroslav D. Sergeyev, “inventore” del GrossOne e della teoria per “far di conto con l’infinito (NdT)“.    Con l’articolo “Infinito alla maturità” Caputo porta in particolare l’attenzione del lettore sul lavoro per certi versi esemplificativo di Dalila Ottaviano, una studentessa appena diplomata IGEA (Indirizzo Giuridico Economico Aziendale) che proprio nella sua tesina di maturità dal titolo “Il Varco” ha scelto di affrontare questo affascinante ma spinoso argomento,

Non potremmo tuttavia passare a parlar d’altro prima di aver citato tutti i contributi giunti dai blogger partecipanti a proposito della natura e della scoperta del bosone di Higgs.dropseaScoperta di un bosone” è il titolo emblematico che Gianluigi Filippelli ha riservato per descrivere, guarda caso complementarmente alla trattazione di Auci, la recente esperienza avventura sperimentale della “caccia”, fino al raggiungimento della “scoperta” di questa particella attraverso i due esperimenti ATLAS e CMS mediante il Grande Collisore di Adroni ed ai relativi seminari scientifici con l’annuncio ufficiale dell’avvenuta scoperta.
Ma proviamo finalmente a cambiare argomento, sempre restando all’interno del blog Dropsea
Questo è un piccolo passo per un uomo, ma un grande balzo per l’umanità” è probabilmente una delle espressioni formulate in diretta su un fatto scientifico più note nella storia dell’uomo.   In aggiunta al valore scientifico e sicuramente simbolico del primo allunaggio e a tutte le possibili letture e contestualizzazioni in chiave storia, politica e mediatica che ne sono state fatte, l’esperienza di Neil Amstrong, Buzz Aldrin e Micheal Collins può essere letta in chiave semplicemente “umana”.   Inclinazioni personali, ruoli nella missione e contatto con il pubblico una volta ritornati nel consesso umano differenziano le figure dei tre componenti della missione Apollo 11, come ci descrive sempre Filippelli nel suo vibrante articolo “Uomini sulla Luna“.   Cosa potevamo chiedere di più trasversale tra le discipline scientifiche se non la realizzazione di uno dei grandi sogni dell’umanità, reso possibile solo grazie all’interazione sinergica tra tecnici e scienziati di un po’ tutte le branche del sapere?
In chiusura, Filippelli propone anche “5092 Manara“: un breve articolo riguardante l’intitolazione dell’asteroride scoperto il 21 marzo 1982 da Edward Bowell (Lowell Observatory) all’astronomo italiano Alessandro Manara, definito dallo stesso Filippelli “la memoria storica dell’Osservatorio Astronomica di Brera e dell’astronomia italiana in generale”.
questione della decisione

Sulla traccia della provocazione di fondo con la quale ho iniziato questo carnevale, ovvero “provate a parlare di un argomento scientifico che non abbia implicazioni chimica, se vi riesce!”, giunge un carrellata finale di contributi, ad iniziare da quelli pubblicati da Paolo Pascucci sul blog da lui curato Questione della Decisione.
Una nuova tecnica per “vedere” in modo dinamico le strutture tridimensionali formate dalle colonie batteriche in crescita nel tempo, insieme al biofilm di protezione di natura proteica da loro stesso prodotto – così resistente a molti antibiotici! – è quella descritta nell’articolo “<Città batteriche> e architettura molecolare nuove tecniche di indagine microscopica“: una soddisfazione, oltre che per gli occhi, anche per quella nostra parte della nostra intelligenza ottimizzata per ragionare sulla proiezione di figure tridimensionali e stereoscopiche.   Un collegamento tra fisica (microscopia) e biologia (i batteri e le loro colonie) reso possibile solo grazie ad una attenta tecnica di colorazione con agenti fluorescenti in grado di legarsi selettivamente solo a certi – e non altri – componenti chimici della colonia: in pratica un ponte chimico tra la realtà biologica e la sua percezione fisica.
In un secondo intervento, Pascucci richiama la nostra attenzione su di una proposta didattica firmata BBC e pensata per i più piccini (dai 5- fino ai 10-11 anni).   Si tratta di una serie di laboratori virtuali interattivi basati sul sistema di apprendimento “per prova ed errori”: anche il ragazzino più maldestro riuscirà ad imparare anche grazie ai suoi sbagli, senza sprecare materiale costoso e soprattutto senza rischiare di farsi male.  “Laboratorio scientifico interattivo della BBC” in particolare linka due di questi moduli, uno relativo a “Forze in azione” e l’altro dedicati ai “Circuiti elettrici”.

Se pensavate di esservi liberati almeno per questa lettura dal “peso” della particella più elusiva della storia della fisica delle particelle, ecco a voi due consigli che Paolo riserva ai più insaziabili lettori: “Cos’è il bosone di Higgs?” è un bellissimo e simpatico filmato prodotto dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucelare che spiega in termini davvero semplice cosa sia il bosone di Higgs e perchè la sua scoperta sia (o sia stata) così importante.
Ed infine se pensavate che per non avere a che fare con il pesante bosone  fosse sufficiente non leggere di lui, tappatevi anche le orecchie perché da oggi il bosone di Higgs è anche in musica: “Il suono del bosone di Higgs“.
La sonificazione del bosone di Higgs è una rappresentazione alternativa del grafico di distribuzione dell’energia” –  ci spiegano Domenico Vicinanza e Mariapaola Sorrentino, autori della sonificazione dei dati sul bosone di Higgs  – “Offre le stesse informazioni qualitative e quantitative contenute nel grafico, solo tradotte in note.”  In pratica, niente più e niente meno di un sistema alternativo per la lettura dei dati.

far di contoAnche lo strumento scientifico nato per misurare la più fisica delle proprietà di un oggetto materiale, alla fin fine risente pur sempre della composizione chimica di questo oggetto.  Non solo della natura ultima delle molecole che lo compongono, a anche di come queste sono organizzate nello spazio, ad esempio in aggregati supramolecolari, ed a partire da questi in corpuscoli ed interstizi tal da giustificare proprietà macroscopice quali l’elasticità e la comprimibilità di un corpo.   Per quanto Fausto Meolotti, geologo modenese e curatore del blog Far di Conto “piccoli numero e liberi pensieri” si difenda dicendo “Ho scritto un pezzo (non a tema, non ero davvero in grado) su prove fisiche tipiche del laboratorio di geotecnica” quello che ne emerge è ancora un contributo solo in apparenza svincolato da un’implicazione chimica: “Conosciamo uno strumento: l’edometro“, che volutamente non introduco con il preciso scopo di lasciarvi scoprire da soli quale grandezza – a dire il vero complessa – andrà mai a misurare!

background noiseDecisamente suggestivo è l’argomento dell’articolo, breve ma completo in sé stesso, che Luca Di Fino ci presenta sul suo blog Backgroung Noise – “There must be some kind of way out of here”.  “La chimica dei Light Flash” – parla di una possibile spiegazione di come la radiazione dei raggi cosmici possa attivare la visione di questi lampi di luce anomali.   Retina, nervo ottico o direttamente la corteccia cerebrale?  Qual’è l’organo dell’apparato sensoriale visivo in grado di registrare questi misteriosi fenomeni ai quali vanno regolarmente incontro gli astronauti al di fuori dell’atmosfera terrestre?  Ed è mai possibile che gli stessi raggi cosmici – ritenuti fin’ora i responsabili di questo fenomeno – siano responsabili anche della “suggestione” di un’esperienza olfattiva?
Per quanto mi riguarda ho scoperto i blog e la divulgazione scientifica un paio di anni fa dopo aver partecipato alla convention AstronautiCON.  Li ho deciso che era un peccato che l’esperimento a cui lavoro da 10 anni fosse totalmente sconosciuto non solo al pubblico generale, ma anche a quello appassionato di spazio.  Per cui ho iniziato nel blog a parlare di ALTEA, di raggi cosmici, di esplorazione spaziale.”  – ci racconta Luca, a fronte dell’esplicita richiesta di parlare in un po’ di sé e del suo blog in occasione di questa edizione del Carnevale della Fisica –  “Non disdegno di affrontare temi attinenti a bufale scientifiche.  Ogni tanto scrivo anche di tecnologia e informatica, in particolare delle novità del mondo Microsoft. Come ricercatore a tempo determinato, dopo 10 anni di assegni di ricerca o borse di studio, talvolta scrivo anche della disastrosa situazione della ricerca italiana.  L’esperimento ALTEA di cui mi occupo è a bordo della stazione spaziale dal 2006 e si occupa dello studio dell’ambiente di radiazione a bordo della stazione, in particolare riguardo la componente dei nuclei pesanti dei raggi cosmici.”

io penso cheUn curioso doppio significato si cela nel titolo dell’articolo di Mattia Colombo, giovane chimico dell’ambiente da sempre “con le mani in pasta” prima come tecnico di laboratorio, poi come tecnico della prevenzione, che conosciamo da vicino in quanto curatore del blog Io penso che… – “idee, confronti e discussioni su fatti di attualità…”: si tratta di “Chimica e Fisica: un LEGAME indissolubile!!!“.    Fermandomi al titolo avrei pensato ad una trattazione sul legame di interdipendenza fra queste due discipline e di tutte le problematiche che ho avuto modo di sciorinare fin’ora…  ma in realtà l’articolo parla (per lo meno “anche”) di legame fra gli atomi, ovvero di quello che siamo soliti chiamare legame chimico – il punto di partenza oltre il quale il chimico inizia a sentirsi in territorio nostrano – ma descritto in termini fisici a partire dalla trattazione dell’oscillatore armonico per arrivare a quello quantistico.

quanti di scienzaSpesso i divulgatori scientifici concordano con il fatto che più una domanda è semplice, più è difficile la risposta.   Da un certo punto di vista lo stesso paradosso lo si potrebbe ricercare nella spiegazione dei fenomeno naturali: la gravità, per esempio, è al tempo stesso una delle forze più evidenti ed onnipresenti nella nostra esperienza quotidiana ed uno dei fenomeni fisici meno spiegati, come ci ricorda Felice Russo, fisico nucleare già attivo nell’ambito dello studio riguardante le oscillazioni dei neutrini secondo la Teoria di Pontecorvo ed autore del libro “L’universo dei numeri, i numeri dell’universo” (Aracne Editrice), nel suo blog Quanti di scienza.
Il mio blog e’ nato con l’intenzione di pubblicare diciamo cosi i miei appunti di viaggio, per parlare della bellezza di tutto quello che ci circonda, dell’irragionevole efficacia della matematica nello spiegare il mondo intorno a noi, della continua lotta della vita tra ordine e caos” –   ci racconta Felice introducendo il suo contributo a questa edizione del Carnevale della Fisica dal titolo, appunto, “La gravità. Una forza ancora misteriosa“.
Il “sottotitolo” del blog è già di per sé stesso una dichiarazione programmatica:  “Appunti di viaggio di un fisico curioso…… della bellezza di tutto quello che ci circonda, dell’irragionevole efficacia della matematica nello spiegare il mondo intorno a noi, della continua lotta della vita tra ordine e caos, curioso dell’emergenza della complessita’ da regole elementari e tant’altro…….  Sara’ un viaggio divertente e spero ricco di sorprese.

Uno dei primi ambiti che sovviene alla mente quando ci si sofferma a pensare all’interfaccia tra la fisica e la chimica è probabilmente quello del nucleare.   Si parla di chimica nucleare, ma probabilmente sono più i fisici a lavorarci.  Il decadimento radioattivo di un atomo avviene indipendentemente dal fatto che esso sia isolato o legato ad altri in una molecola dotata magari di grande stabilità chimica: anzi, una volta che esso si sarà trasformato in un nuclide differente, dotato di un diverso numero di protoni (in pratica un altro elemento chimico), la molecola stessa e di conseguenza le sue proprietà chimiche saranno costrette gioco-forza a cambiare di conseguenza.   Al di là del fatto che la trasformazione a carico del nucleo avvenga con la produzione di sole onde elettromagnetiche – come ad esempio le radiazioni X o gamma – o attraverso la liberazione di particelle, come i positroni del raggi beta o i nuclei di elio delle alfa, la loro misura resta di aperto dominio dei fisici: lo stesso J.W. Geiger che nel 1913 inventò il contatore di particelle elementari che ora porta il suo nome fu un fisico tedesco, come anche W. C. Röntgen il cui nome è indissolubilmente legato alla scoperta dei raggi X (1896), E. Walton e J. Cockcroft che per primi realizzarono “artificalmente” una fissione nucleare (1932) e così via, con l’eccezione simbolica, oltre che indiscutibilmente meritevole, di Marie Curie che, nell’impegno di studiare il fenomeno della radioattività, non ha notoriamente delegato ad altre persone il “lavoro sporco” del trattamento in laboratorio di quintali di uranite per isolare minute quantità di radio e di polonio.
Knedliky - CzechfoodPerché questa lunga digressione vi starete chiedendo a questo punto.  Per introdurre l’articolo di Palmiro Poltronieri, l’eclettico Kndeliky sul suo blog Czechfood, dal titolo “Isotopi, contatori Geiger, scintillatori“, ricco di specifiche e di distinguo che porterebbero anche il più impulsivo di noi a riflettere almeno qualche minuto in più prima di avventarsi all’acquisto del primo “misuratore di radioattività” che gli viene proposto.

Popinga“In un articolo edito dopo la sua scomparsa, Majorana affrontò il problema del valore delle leggi statistiche nella fisica e nelle scienze sociali.   Il testo è una critica al determinismo, cioè la concezione per cui in natura nulla avviene a caso, ma tutto accade secondo ragione e necessità.   Majorana sostiene che le recenti scoperte della meccanica quantistica autorizzano a riconoscere il carattere statistico delle leggi ultime dei processi elementari.  Per il fisico catanese, il caso ha rilevanza anche nell’analisi dei fenomeni sociali: nulla impedisce di considerare plausibile che all’origine di avvenimenti umani (e, possiamo aggiungere, biologici) possa trovarsi un fatto invisibile e imprevedibile come lo è il decadimento di un atomo in un laboratorio.”
Con queste parole Popinga, forse una delle voci più conosciute nella blogsfera scientifica italiana con l’omonimo blog (sottotitolo “Scienza e letteratura: terribilis est locus iste”), prova a sintetizzare un articolo che in realtà va ben oltre la semplice divulgazione scientifica, per assumere connotazioni di autentica filosofia non soltanto epistemologica, ma della conoscenza in senso lato.
Maiorana, il caso, la fisica, le scienze sociali” mostra uno spaccato del pensiero auto-critico del determinismo scientifico (dal sapore un po’ positivista, certamente riduzionista) già in tempi non sospetti: il giovane fisico siciliano per certi versi “scomodo”, sulla cui morte in mare aleggia ancora oggi un alone di mistero, scrive questo articolo inedito probabilmente nel 1930, facendo apparire così piccine le nostre odierne elucubrazioni sul rapporto fra la fisica e la chimica.
Scientificando - tutto-scienzeUn utilissimo esercizio di immedesimazione nella duplice veste dello studente (della scuola secondaria di 1° grado, leggi “scuola media”) e di quella del suo insegnante è l’approccio proposto da Annarita Ruberto, insegnante appunto, oltre che attivissima blogger scientifica particolarmente sensibile alle problematiche connesse con la didattica delle discipline scientifiche, proprio ad iniziare dalle scienze di base.   Annarita è un fisico che non disdegna affatto la chimica, come ci ricorda lei stessa con le sue parole, a seguito di una piccola provocazione “ad hoc” da parte del sottoscritto: “Adoro la chimica.  All’epoca della scelta universitaria sono stata infatti molto combattuta. Ne ho un immenso rispetto perché la reputo una disciplina chiave nella comprensione della Natura.  La sento vicina, molto vicina alla fisica, e, pur se complessa, non di difficile comprensione.  Forse nei fisici che la snobbano non ci sono queste condizioni, tutte o in parte.
Il contributo fornito, dal titolo  “Prof., mi spiega che cos’è la meccanica quantistica?” è pubblicato sul sito Scientificando, da alcuni mesi allocato sulla nuova URL www.tutto-scienze.org .

Scienza e MusicaPulito e in tema è sicuramente il contributo di Leonardo Petrillo, studente in fisica e curatore del blog Scienza e Musica.   Leonardo ci propone una visione didattica, a tratti supportata da un approccio matematico, a tratti colorata con metafore fumettate, di un altro degli argomenti all’interfaccia tra la fisica e la chimica: la termodinamica, supporto fisico per la termochimica, definita a sua volta come “quella particolare branca della Chimica che si occupa della variazioni termiche che accompagnano le reazioni”.   “Entropia ed entalpia: le basi termodinamiche della termochimica” è il titolo del corposo articolo, che si concentra in particolare su due concetti paradossalmente fondamentali quanto ostici nella loro comprensione da parte degli studenti medi, e lo fa seguendo un percorso storico attraverso personaggi, scoperte ed enunciati fra loro non banalmente connessi da rapporti causa-conseguenza in cascata diretta, ma da una rete di relazioni e di richiami trasversali e di inaspettate conferme che connetteranno fra loro, con la progressione della conoscenza, l’approccio termodinamico, quello particellare ed infine quello quantomeccanico.

Era FuturaQuasi un’anticipazione del tema venturo che coinvolgerà la blogfsera carnevalista nella grande edizione congiunta di agosto+settembre sia della versione Fisica che di quella Chimica dei carnevali scientifici (vedasi il fondo di questa pagina) giunge l’articolo di Gabriele Giordano che dal suo blog Era Futura (sottotitolo: “la curiosità uccide i gatti, la curiosità crea gli scienziati”, by George Gamow) “Civiltà di tipo uno“.
Secondo la scala proposta ne 1964 dallo scienziato russo Nicolai Kardashev per classificare le civiltàsenzienti secondo le loro capacità di approvviggionamento energetico, la civiltà umana (o terrestre) – sempre che di “una cività” nel senso unitario si tratti, sarebbe ancora ferma al livello zero, con la possibilità però di assurgere al livello uno.  “Questo tipo di civiltà”   – ci spiega Gabriele”  – “è in grado di utilizzare tutta l’energia disponibile sul suo pianeta d’origine. Noi al momento siamo di tipo Zero ma non rattristiamoci, una soluzione per alzare il nostro valore Cosmico può accrescere la nostra fama galattica e rendere le nostre vite migliori.

 

IL CONCORSO

Per incoraggiare la realizzazione e la diffusione di contributi scientifici divulgativi in linea con con il tema dell’edizione, così così importante eppure così carente nel web in lingua italiana, l’associazione Chimicare aveva annunciato che avrebbe messo a disposizione un premio per l’autore del migliore articolo a tema, e precisamente:

tester multiparametrici HannaApparecchio tascabile multiparametrico digitale per la misura di:   pH, conducibilità, temperatura e TDS
della ditta Hanna, mod.  Combo HI 98130 (vedi scheda di descrittiva e caratteristiche del prodotto).

Utile, oltre che in ambito scientifico e didattico, in infinite occasioni quotidiane come ad esempio il giardinaggio, l’acquariologia, la cucina, il fai-da-te, ecc.

Ulteriori informazioni relative al significato ed all’utilità dei parametri monitorati dal tester messo in palio sono reperibili su:
conduttività, pH e grado Brix: 3 misure quasi casalinghe per iniziare ad affrontare l’incognito

La scelta dell’articolo migliore sarà affidata agli associati Chimicare tramite votazione:
l’articolo prescelto, il cui autore si aggiudicherà il simpatico premio, sarà comunicato su queste pagine il giorno 30 agosto 2012.

 

 

LA PROSSIMA EDIZIONE

UN’EDIZONE IN MENO, UN’OPPORTUNITA’ IN PIU’
PER I CARNEVALI SCIENTIFICI
San Marino Scienza apre il congresso sul SETI ai blog scientifici italiani

LA PREMESSA

Complice la congiuntura estiva, dove non sarà così improbabile tantomeno deprecabile che anche i blogger più integerrimi transigano quel tanto da anteporre un meritato riposo balneare all’impegno di compilare articoli, tanto più se a tema prefissato, per un Carnevale nel cuore dell’estate, insieme ad una grandiosa e quanto mai stimolante opportunità scientifica e mediatica che ci è stata offerta – proprio a noi blogger scientifici di italica lingua – per la metà del mese di settembre, il coordinamento che fa capo al Carnevale della Chimica, Associazione Culturale Chimicare in primis, ha deciso di “saltare” l’edizione di agosto 2012, o meglio ancora di accorpare questa con l’edizione di settembre del Carnevale della Fisica, proponendo un’unica grande edizione speciale unificata ed anticipata, con tempo limite per l’invio dei contributi fissato per domenica 9 settembre.

L’opportunità prima definita quanto mai stimolante che ha giustificato questo smottamento temporale, insieme alla congiuntura estiva, è stato l’invito ricevuto dall’associazione Chimicare, insieme a Gravità Zero, di farsi da tramite per l’introduzione dei carnevali scientifici – e di conseguenza di tutti i loro fedeli blogger e divulgatori scientifici – presso il 4° congresso dell’International Academy of Astronautics che si terrà questo settembre nella Repubblica di San Marino e sarà incentrato sulle tematiche – controverse ma inopinabilmente affascinanti – della ricerca di tracce di vita nell’universo e dello stesso ben noto programma SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence).

carnevali scientifici unificati

IL RUOLO DEI BLOG SCIENTIFICI ITALIANI

Il ruolo raggiunto ormai anche in Italia dai blog scientifici non può infatti più essere trascurato, né dal punto di vista del peso mediatico raggiunto né, nel caso del network afferente ai carnevali scientifici, da quello dell’autorevolezza d’insieme nell’ambito della diffusione della cultura scientifica e della creazione di un’opinione condivisa tra chi, per mestiere o per passione, condivide l’interesse per la scienza e la sua comunicazione.
Proprio per questo l’organizzazione del San Marino Scienza, nell’organismo del Convention & Visitors Bureau, ha stipulato con l’associazione Chimicare un accordo di collaborazione (è quasi superfluo specificare senza scambi economici di sorta) per il sostegno scientifico-divulgativo e promozionale al suddetto congresso che avrà luogo in questo 2012 con il titolo “Cercando Tracce di Vita nell’Universo”.
Ogni singolo blogger scientifico italiano coinvolto in un modo o nell’altro con i carnevali scientifici, ed in modo particolare con il Carnevale della Chimica e con quello della Fisica, è invitato a condividere il tema del congresso in un’edizione speciale e unificata dei carnevali scientifici, partecipando in questo modo ad un grande evento che, con i suoi aspetti telematici ma anche con quelli “sul campo” rappresenterà per tutti noi un’imperdibile occasione di visibilità, tanto sul piano nazionale quanto su quello internazionale.

OPERATIVAMENTE…

Portato su di un piano operativo, cosa significa tutto questo per noi autori e curatori di blog scientifici?

Significa semplicemente:

–   Niente edizione di agosto del Carnevale della Chimica e, salvo iniziative collaterali all’insegna dell’estate, neppure di quello della Fisica;

–   Edizione UNIFICATA ed ANTICIPATA del Carnevale della Fisica + Carnevale della Chimica di settembre, con scadenza invio contributi fissata al 10 settembre sul tema “Cercando Tracce di Vita nell’Universo”;

–   Invito per tutti i blogger partecipanti a questa edizione speciale dei carnevali scientifici a recarsi a San Marino presso il Centro Congressi Kursaal (dal 25 al 28 settembre 2012) usufruendo di un costo di partecipazione azzerato rispetto ai 50 euro richiesti per gli appassionati astrofili o dei 200 euro per i congressisti professionali (vedi: programma delle giornate);

–   “Presenza” per lo meno virtuale al congresso garantita a tutti i blogger aderenti, tramite l’affissione di poster descrittivi dei singoli articoli pubblicati e la recensione dei migliori articoli a tema in occasione di una presentazione orale durante in congresso;

–   Tutto il supporto garantito da parte dell’associazione Chimicare, tramite il suo stand espositivo, in fatto di diffusione del materiale informativo e/o promozionale relativo singoli blog aderenti.

Leggi il comunicato stampa in versione originale

4° congresso IAA a San Marino

10 risposte a #33 Carnevale della Fisica: “Le basi fisiche della conoscenza chimica”

  • Francesca scrive:

    Sono un socio Chimicare e vorrei votare per due articoli a pari merito, entrambi pertinenti con il tema “Le basi fisiche della conoscenza chimica” e, a mio avviso, tutti e due molto chiari e “appealing”:
    -Matteo Colombo “Chimica e fisica, un legame indissolubile”
    -Annarita Ruberto “Prof, mi spiega cos’è la meccanica quantistica?”

    Un saluto

  • annarita scrive:

    Ringrazio Gustavo Avitabile per il voto:).

  • Sono socio Chimicare. Voto per l’articolo di Annarita Ruberto, che presenta i due punti positivi: a) è perfettamente attinente al tema “Le basi fisiche della Chimica”; b) è sostanzialmente corretto nei contenuti (a differenza di altri contributi), pur introducendo le indispensabili semplificazioni.

  • Mattia scrive:

    Complimenti a tutti per i contributi, wow, il bosone di Higgs ne fa davvero da padrone, ma del resto… chi di noi non era incollato al webcast del CERN?!

    Gran bel carnevale!

    @Popinga: Grazie della fiducia!

  • annarita scrive:

    Vacanza meritatissima, Franco!:)

  • Franco Rosso scrive:

    Chiedo scusa per il silenzio successivo alla pubblicazione di questo carnevale, ma dopo la tirata finale per pubblicarlo in tempo mi sono concesso 1,5 giorni di vacanza nel Ponente Ligure 🙂

    Grazie a tutti voi, per i contributi ma anche per non avermi tirato troppo le orecchie per gli eccessivi voli pindarici nei quali ho temuto (e temo tutt’ora) di essermi lanciato nella presentazione della tematica.

  • enrico bo scrive:

    bellissimo carnevale , ricco e molto ben presentato!

  • annarita scrive:

    Congratulazioni per la bellissima presentazione del tema e per l’intero allestimento dell’edizione! Avevo già letto alcuni contributi appena pubblicati sui rispettivi blog, trovandoli molto interessanti.
    Adesso mi appresto a leggere i restanti.

    Buon Carnevale della Fisica a tutti!

  • paopasc scrive:

    come dire….professionale. Sei riuscito a rendere interessanti (o accattivanti, vedi tu) anche i miei articoli (insomma, poca cosa, dei divertissement) inoltre sono leggermente inorgoglito dall’avermi, seppure per refuso, scambiato con il nostro caro e ottimo Gianluigi.
    Magistrale l’introduzione e scorrevoli e appropriate le descrizioni. Il tema era un po’ tosto, per non so qual strano fenomeno che sembrava come “appesantire” l’unione rispetto alle due due singole discipline che, singolarmente prese, sono state e sono comunque abbordate da sempre dai blogger. Noto anche la presenza di autori per me nuovi e decisamente interessanti. Ma adesso basta elogi…

  • Popinga scrive:

    Bel carnevale, “pieno bizzeffo” di spunti interessanti, ben collegati dal curatore, vero “filosofo della chimica”.

    Secondo me il Combo
    vada a Mattia Colombo.

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