Scienza take away #16: novembre-dicembre 2025

Per poco non mi dimenticavo di inviare i miei contributi al Carnevale della Matematica, questo mese ospitato da Paolo Alessandrini sul suo blog Mr. Palomar, ma alla fine l'evento è stato scongiurato, così questa nuova edizione di Scienza take away non deve anche colmare la lacuna della mia dimenticanza!
Devo dire che non ho pubblicato poi molto questo mese, anche perché parte degli articoli che ho dedicato alla meccanica quantistica sono presenti tra i miei contributi al Carnevale, mentre altri sono presenti all'interno delle recensioni di Topolino uscite in queste settimane.

Topolino #3654: Una questione di acconciature

Post aggiornato dopo la prima pubblicazione con la sistemazione dell'immagine e della formattazione e l'aggiunta dei link.

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Con una grandissima capacità di sintesi Andrea Freccero è riuscito a mettere in copertina i protagonisti delle due storie d'apertura: zio Paperone e i Bassotti.
Il primo è protagonista di un'avventura piuttosto particolare, Alla ricerca del basettiere perduto. Paperone, infatti, si mette in cerca, a bordo del più classico dei marchingegni di ispirazione ciminiana, di Bonifacio, esperto e fidato basettiere, scomparso apparentemente per andare a cercare la Sberluccicas Barbina dai cui semi è possibile ricavare un portentoso unguento per barbe, capelli e basette.
Vito Stabile infarcisce la storia di citazioni a classici paperoniani, come per esempio la ricerca della corona di Gengis Khan, che condivide anche solo in spirito l'ambientazione con la storia di Stabile.
Gli elementi che, però, interessano allo sceneggiatore sono sostanzialmente sempre quelli: raccontare la parte più umana di Paperone, ma soprattutto raccontare l'importanza dei legami familiari e d'amicizia.
Vito è, in questa occasione, affiancato da un sempre ottimo Emmanuele Baccinelli, che tra l'altro, cosa piuttoso rara anche per disegnatori con più esperienza alle spalle, realizza una palandrana invernale per Paperone, decisamente più sensata di quella usuale. Tra l'altro anchebla Sberluccicas potrebbe essere una citazione, ma a un videogioco piuttosto famoso, Plants vs. Zombies.
In ogni caso un'altra bella storia uscita fuori dal cassetto del buon Vito Stabile!

Sempre questioni di una certa gravità

Parto sempre con le migliori intenzioni: due o tre righette per i Pensierini, e poi finisco per convincermi a scrivere per DropSea, come era già successo con la storia di Omega Centauri che mi sembrava troppo grossa per non metterla qui. In questo caso siamo più o meno sulla stessa lunghezza d'onda. Partirei, però, da una news e da un articolo che mi riprometto di approfondire in futuro: A Postquantum Theory of Classical Gravity?.
In sintesi, come ben spiegato nell'articolo (e soprattutto nel titolo) di Physics World, ci si chiede se non sia possibile unificare la meccanica quantistica e la relatività generale senza alcuna necessità di quantizzare la gravità. Mi riprometto di approfondire la cosa, però ricordo che la così detta gravità a loop in realtà non è la quantizzazione della gravità (e quindi tecnicamente non sarebbe una gravità quantistica), ma una quantizzazione dello spaziotempo. A parte queste sottigliezze, però, è giunto, sempre nel campo della comprensione della gravità, un nuovo risultato sperimentale piuttosto interessante e raccontanto nel preprint Indefinitely Flat Circular Velocities and the Baryonic Tully-Fisher Relation from Weak Lensing.

Le grandi domande della vita: Vita da astronauti

cc @stefacrono @astrilari @GeeKuna @Pillsofscience @Scientificast @mediainaf @malamiao @gruppolocale @md64

Come avevo promesso nell'ultimo articolo del resoconto dei tre giorni passati alla Altec, ho pensato bene di dedicare una puntata speciale alla vita nello spazio. L'idea è rispondere a tre domande particolari che, in qualche modo, sono emerse o che hanno trovato risposta durante questi tre giorni: come si fa a diventare astronauti? cosa vuol dire microgravità? e infine perché frutta e verdura fresche si degradano più in fretta rispetto alla Terra?
Iniziamo, dunque, il nostro viaggio nello spazio!

Lavoratori dell'era spaziale

Gagarin - via commons

L'era spaziale viene ufficialmente fatta iniziare il 4 ottobre del 1957 quando venne lanciato nello spazio lo Sputnik, il primo satellite artificiale dell'uomo. A inviarlo sopra le teste degli abitanti della Terra furono i russi, che inizialmente erano in vantaggio in quella che è oggi nota come la corsa allo spazio. Guidata dalle pressanti richieste di politici e militari, fu l'avanguardia e la parte più evidente e spettacolare della Guerra fredda dove la scienza giocò un ruolo fondamentale, sfruttando la contingenza politica per spillare i soldi necessari per far avanzare le conoscenze sceintifiche e sviluppare nuove tecnologie.
Passarono poco meno di 4 anni dal lancio dello Sputnik che ecco i russi riescono a mandare il primo uomo nello spazio, Jurj Gagarin: era il 12 aprile del 1961 e il cosmonauta sovietico, secondo la leggenda, disse dall'alto della sua posizione:

La terra vista dallo spazio è un posto bellissimo senza confini né barriere.

Analogie spaziotemporali

Uno dei modelli per raccontare la teoria della relatività generale più utilizzati è quello del telo elastico con al centro una massa che lo deforma. Questo permette di mostrare come palline più piccole "orbitino" intorno alla palla più grande al centro in un modo simile ai pianeti, almeno fino a che l'attrito non ha ragione del moto circolare, rallentando le palline che quindi cadono dentro la "sacca gravitazionale".
In qualche modo questo modo "concreto" di vedere la relatività generale è diretta conseguenza del modo matematico "visuale" generato dai diagrammi di incorporamento e dai parabolodi di Flamm.
Questa analogia è, però, problematica non solo per il fatto di essere, come tutte le analogie, inesatta, ma anche perché potrebbe generare, soprattutto negli studenti, un po' di confusione su spazio e spaziotempo distorto. Ci si potrebbe cioé chiedere perché il foglio elastico viene distorto? A causa del peso della palla? Questo, però, implicherebbe l'uso di una argomentazione circolare: usare la gravità per spiegare la gravità. E se allora la palla non si trova nello spaziotempo, dov'è?⁽¹⁾

L'elastica forza di gravitazione

Utilizzando una serie di tecniche matematiche che non sto qui a dettagliare Dalgerti Milanese tratta il campo gravitazionale proposto da Isaac Newton come una composizione di forze elastiche di Hook, partendo dall'analogia tra le due leggi. Da ciò discende anche un nuovo genere di energia, che secondo l'autore potrebbe aiutare a comprendere meglio il meccanismo fisico delle quantità dei sistemi meccanici ed elettrici. Conseguenza pratica è che campi gravitazionali elastici potrebbero essere prodotti artificialmente grazie alle moderne tecniche ingegneristiche, con conseguente produzione di nuove sorgenti di energia, con applicazioni ad esempio nello sviluppo di nuovi modi per muovere i satelliti o nella possibilità di estrarre energia gravitazionale non soltanto mettendo in orbita un oggetto. Inoltre vengono suggerite anche implicazioni sulle teorie della relatività, quantistica e delle stringhe.

Milanese, D. (2017) New Interpretation of Newton’s Law of Universal Gravitation. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 3, 600-623. doi:10.4236/jhepgc.2017.34046.

Le grandi domande della vita: edizione sprint

Con grandissimo ritardo rispetto al solito (le cose da fare sono tante, in questo periodo) e particolarmente breve e snella. Iniziamo con il pi greco (d'altra parte il pi day e il carnevale della matemtica associato si avvicnano!):

Il $\pi$ e i numeri interi

Esiste un numero che moltiplicato per $\pi$ fornisce un numero intero come risultato? La risposta più ovvia e breve è indubbiamente $0$, ma se oserviamo che non viene specificata la natura del numero che dovrebbe moltiplicare il pi greco, allora esistono un numero infinito di numeri della form $n / \pi$, con $n$ intero, che moltiplicati per $\pi$ forniscono come risultato un numero intero.

Annullare la gravità

Esiste una distanza per cui la gravità si annulla? Basandosi sulla formula, la distanza esiste: l'infinito. La risposta, oviamente, non è proprio soddisfacente, da un punto di vista comune. Sicuramente esistono situazioni a gravità zero, ovvero situazioni in cui si annullano (o si attenuano) gli effetti della gravità, ma più in generale sarebbe più corretto parlare di microgravità. D'altra parte si potrebbe eventualmente parlare di gravità nulla in quelle situazioni in cui i nostri strumenti non sono in grado di rilevare alcuna forza gravitazionale sufficientemente intensa da superare l'errore commesso per misurarla.

Le grandi domande della vita: cerchi e numeri

Anche per questa edizione l'universo è protagonista: d'altra parte è un luogo pieno di misteri grazie alle sue inusitate dimensioni, ma non ci facciamo mancare nemmeno una buona dose di matematica!

L'oggetto più rotondo dell'universo

L'idea di chi ha posto la domanda è se esista in natura un oggetto perfettamente sferico o se, invece, è di fattura umana.
Una interessante e recente risposta viene da Kepler 11145123, una stella poco più d due volte più grande del nostro Sole e che ruota intorno al suo asse all'incirca 3 volte più lentamente. Dai dati strutturali rilevati è l'oggetto naturale più sferico mai osservato!

Le grandi domande della vita: questioni di estrema gravità

Nell'edizione odierna la fisica la fa da padrone, con un leggero apporto della matematica, che però è presente tra gli evergreen.

La gravità del nostro amore

La curvatura delo spaziotempo, da Cosmicomic di Amedeo Balbi e Rossano Piccioni

Quando si ragiona intorno alla gravità e al fatto che essa sia una forza in grado di curvare lo spaziotempo, prima o poi viene la domanda: e perché non può farlo anche l'elettromagnetismo?
Da un lato abbiamo la solita solfa: quando avremo una teoria quantistica definitiva (perché verificata sperimentalmente) sulla gravità, potremo iniziare a dare una risposta alla domanda. Per ora dobbiamo accontentarci di una spiegazione un po' più semplicistica: a curvare lo spaziotempo non è la gravità in se ma gli oggetti che si trovano nello spaziotempo. Questa, però, non è la risposta che preferisco. Personalmente trovo più affascinante suppore che la gravità sia l'espressione fisica della struttura geometrica dello spaziotempo.
D'altra parte, come visto ne La fisica di Star Trek, esiste la teoria di Kaluza-Klein che unifica elettromagnetismo e gravità in un universo in cinque dimensioni. L'aspetto interesante di questa idea è che, sviluppata da Beil (sci-hub), anche la forza elettromagnetica è in grado di generare una curvatura!
Altre tesi teoriche simili sono dovute ad Apsel (sci-hub) e Rodrigues (sci-hub).