Guido Emilio Tonelli è professore ordinario di Fisica Generale presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa. Domenica 22 gennaio ha scritto su LaLettura del Corriere della Sera questo interessante articolo che ho trovato qui.
“Quella specie di cinguettio l’hanno sentito tutti: qualcuno ha avuto l’idea di trasformare in suono il segnale registrato dai due interferometri di Ligo e l’impatto mediatico è stato enorme. Il 14 settembre 2015 la grande infrastruttura di ricerca statunitense ha rivelato una minuscola, ma inequivocabile, variazione di distanza nel sistema di specchi illuminati da fasci laser di potenza. Era il segnale che i ricercatori sognavano di vedere da vent’anni: un fremito sottile dello spazio-tempo, una leggerissima perturbazione dovuta al passaggio di un’onda gravitazionale. Einstein l’aveva ipotizzato nel 1916 ma c’era voluto quasi un secolo di sviluppo della tecnologia per verificare le sue previsioni.
Il segnale ha avuto una durata di 0,2 secondi e la forma caratteristica di un’oscillazione che aumenta di frequenza e di ampiezza in circa otto cicli. Si passa dai 35Hz dei primi cicli ai 250Hz degli ultimi. È la sequenza tipica di onde gravitazionali emesse da un sistema binario: i due corpi ruotano su orbite sempre più piccole e veloci fino al collasso in un unico corpo celeste. Le frequenze del segnale si trovavano nella banda dell’udibile ed è stato naturale trasformarle in suono. Ne è uscito qualcosa che assomiglia al cinguettio di un uccellino, un trillo che diventa sempre più acuto.
Quella sequenza di suoni così delicati racconta in realtà un’immane catastrofe cosmica: uno sconquasso di 1,4 miliardi di anni fa, quando, in una lontanissima galassia, due enormi buchi neri sono entrati in collisione. I due corpi, ciascuno pesante più di trenta Soli, hanno dapprima spiraleggiato, vorticosamente, e alla fine della folle danza, si sono fusi viaggiando l’uno nella braccia dell’altro, alla velocità spaventosa di 180.000 km/s. Nella pazzesca accelerazione degli ultimi istanti il sistema ha irraggiato un’immane quantità di energia, l’equivalente di tre masse solari, sotto forma di onde gravitazionali che hanno perturbato il cosmo intero per giungere fino a noi.
Il cinguettio dello spazio-tempo percosso dalla fusione di due buchi neri è l’ultimo esempio, in ordine di tempo, della trasformazione in suono di fenomeni fisici o di dati di vario tipo. Una pratica che si va estendendo nei campi più variegati della ricerca. È basata sulla cosiddetta sonificazione, cioè l’utilizzo di algoritmi che associano dati numerici a note e strumenti musicali appropriati. Il primo esempio di sonificazione di successo si deve forse al professor Hans Geiger e al suo studente Walther Müller, inventori del più popolare rivelatore di particelle ionizzanti che da loro prese il nome. L’interazione di una particella col contatore, segnalata dal caratteristico clic, rendeva lo strumento di immediata comprensione anche per i non specialisti e giocò un ruolo importante nel determinarne la diffusione.
La trasformazione in suoni di fenomeni fisici o di dati ad esso correlati non è un semplice divertimento, o un pretesto per costruire lavori musicali piacevoli e intriganti. In realtà l’orecchio umano ha potenzialità discriminatorie enormi. Ci bastano poche parole al cellulare per riconoscere la voce di un amico e distinguerla da altre col timbro quasi identico. Tutti noi siamo in grado di trovare regolarità e strutture nei suoni o di percepire anomalie semplici. Chi ha orecchio educato, come i direttori d’orchestra, è in grado di percepire distintamente la più piccola delle incertezze su centinaia di suoni che evolvono in tempi, ampiezze e frequenze diverse.
Ecco che la trasformazione in suoni di dati scientifici potrebbe aprire la strada non solo a una fruibilità più diretta degli stessi, ma anche alla scoperta di ulteriori informazioni, talvolta imprevedibili o inaspettate. È questo il lavoro che sta a cuore a giovani ricercatori come Domenico Vicinanza, musicista e compositore italiano, con dottorato in fisica delle particelle, che lavora in Inghilterra al Geant, una rete europea dedicata alla ricerca e alla formazione. I primi contatti con Domenico risalgono a cinque anni fa, quando mi contattò, al tempo in cui ero responsabile dell’esperimento Cms al Cern e tutti i nostri sforzi erano concentrati nella caccia al bosone di Higgs. Domenico proponeva di sonificare la scoperta del bosone di Higgs mentre noi eravamo lì, nell’incertezza più totale, con la paura che anche il nostro sarebbe stato l’ennesimo tentativo infruttuoso. Ma l’idea piaceva e quindi si cominciò a collaborare. Il risultato si chiama LHC Open Symphony ed è un brano leggero e allegro per piano, marimba, xilofono, flauto, doppio basso e percussioni. Quando lo riascolto il cuore mi si riempie di gioia, come quando abbiamo visto per la prima volta la particella che inseguivamo da decenni”.
Una risposta proporzionale alla domanda
Un intervento dell’astrofisico Marco Castellani sull’ultima scoperta/dimostrazione dell’esistenza delle onde gravitazionali. All’inizio di quest’anno nelle quinte abbiamo letto “Sette brevi lezioni di fisica” di Carlo Rovelli; a breve presenterò il pensiero di Vito Mancuso. Questo articolo e il video allegato, pubblicati su Darsi pace, sono decisamente utili per riflettere. Qui invece il blog personale di Marco Castellani.
“Siamo abituati così, a lasciar scorrere la scienza così, appena accanto alle cose che ci interessano, di cui ci occupiamo giornalmente. Forse non una presenza scomoda, certo no. Però spesso ininfluente, nella vita quotidiana. Ci sono però momenti nei quali anche l’ambito solitamente ristretto ed impermeabile della ricerca, così usualmente ben confinato, deborda. E accade che improvvisamente i media si accorgano della quantità di persone e di risorse impiegate cercando di comprendere come funziona l’universo, nell’investigarne i meccanismi segreti, le dinamiche più riposte. Un anelito antichissimo, un tempo territorio del mito, oggi campo di indagine squisitamente razionale.
Dopo anni e anni impiegati nella affannosa caccia, nel pomeriggio del giorno 11 febbraio 2016 è stata finalmente annunciata la detezione delle famose onde gravitazionali. C’è un segnale, e sembra concreto.
Evidente che per noi astronomi sia un momento di esaltazione: in casi come questo avverto, lo confesso, il privilegio di sentire in modo palpabile l’eccitazione, percepirne l’onda affascinante ed elettrica, anche nei semplici dialoghi con i colleghi. E la confortante evidenza, a infrangere milioni di freddi universi di nonsenso (che l’anima troppe volte si trova a percorrere): può ancora succedere qualcosa, possiamo ancora stupirci. È indubbiamente confortante che il lavoro che faccio arrivi improvvisamente a trovare spazio in ambiti assolutamente inconsueti, come un telegiornale della sera. Ben vengano queste notizie, dunque. Ben vengano, se ci aiutano a pensare ai cieli sopra di noi.
Però forse c’è anche altro. Dietro questa scoperta si muovono anche cose più profonde, diverse e complementari rispetto alla mera registrazione dell’ennesimo progresso della ricerca scientifica, alla frettolosa celebrazione di un successo (anche) tecnologico.
Ma andiamo con ordine. Ovvero, stiamo al dato, così come ci si presenta.
È necessario infatti, per cogliere il punto che vorrei illustrare, percepire innanzitutto l’importanza propriamente scientifica di quanto è stato annunciato.
E questa importanza scientifica c’è, c’è davvero tutta. Di cosa si tratta, in poche parole? Perché è importante aver trovato queste onde? Ebbene, si tratta di una corroborante conferma del fatto che il nostro modello interpretativo dell’universo, quello accettato dalla grandissima parte dei cosmologi e percolato ormai profondamente nel senso comune, funziona. Spiega bene la realtà.
A ricevere conferma sperimentale (non certo la prima, ma una delle più eclatanti) è la stessa teoria della relatività generale di Albert Einstein, formulata esattamente un secolo fa. Difficile sopravvalutare l’importanza di tale formulazione teorica, davvero una cattedrale del pensiero dell’età moderna. L’ultima anche, ad essere stata edificata da un solo uomo: i grandi risultati successivi, come la meccanica quantistica – altra teoria epocale che ancora attende di essere compiutamente recepita – sono marcatamente risultati “di squadra”, impianti teorici elaborati dalla stretta collaborazione di molte persone.
Qui no. Questa cattedrale è stata costruita da un uomo solo. Un uomo, per giunta, completamente umano, non esente da grandi difetti e da limiti anche nell’ambito privato (come molte biografie ci hanno impietosamente indicato).
Ebbene, la teoria della relatività di Einstein prevede che si creino – in determinate circostanze – delle deformazioni del tessuto dello spazio tempo, capaci di propagarsi a grandissime distanze, proprio come onde. È una sorta di “radiazione gravitazionale”, che però genera episodi di particolare ampiezza (gli unici, del resto, che possiamo realisticamente sperare di rilevare empiricamente) solo in casi in cui delle ingenti masse modifichino in modo rapido la loro distribuzione. Tipico esempio, è quello della coalescenza di due buchi neri, che poi è proprio l’evento la cui rilevazione è stata annunciata il pomeriggio di giovedì 11 febbraio dal gruppo del rivelatore “Advanced LIGO” (per maggiori particolari vi rimando ad un post molto informativo su GruppoLocale.it).
Qui vorrei però esplorare alcuni aspetti che riguardano la nostra stessa concezione del mondo. Come interpretare allora questa notizia? Abbiamo appena ricevuto una conferma del fatto che non viviamo assolutamente in uno spazio cartesiano, in un universo imperturbabile o in un contenitore asettico, come ci viene sovente da pensare. Non siamo buttati dentro qualcosa che non si “piega” alla nostra mera presenza. Tutt’altro. Gli apparecchi più moderni questo indicano, che la semplice presenza di materia modifica la struttura dello spazio-tempo, lo fa vibrare come un’onda.
In altre parole, abbiamo una ulteriore preziosa conferma del fatto che l’universo, lungi dall’essere un asettico ed inossidabile contenitore di eventi, è invece una entità “viva” che interagisce e si modifica a seconda di quello che ospita, e di cosa avviene al suo interno. No, il cosmo non è affatto imperturbabile, il cosmo è tutt’uno con quanto avviene nel suo grembo. Vibra e si modifica per quanto avviene dentro di lui, ora ne siamo proprio certi. Potremmo vederlo come un universo “simpatetico”, che reagisce con quanto accade in lui, che vibra di quanto succede, nel modo in cui succede. In ultima analisi (così mi piace pensarlo, andando al senso etimologico della parola), che ha com-passione di quello che accade.
Estrapolazioni poetiche, se volete. Speculazioni metafisiche, davanti alle quali forse storcete il naso. Non lo so. Quel che è certo è che non possiamo più pensare allo spazio e alle cose che vi accadono dentro, come entità distinte. Lo spazio, il tempo, gli eventi, la presenza stessa dell’uomo… ogni evidenza empirica non fa che sottolineare sempre più come queste entità che – per pigrizia e bassa energia mentale – ancora pensiamo separate, sono invece profondamente e misteriosamente interlacciate tra loro. Collegate, in modo inestricabile. Relazionate, in maniera inestirpabile.
Non se ne abbia a male Cartesio, ma la sua visione cosmologica è ormai sorpassata. Anzi, defunta. Con tutto quanto ne consegue anche sul lato culturale, e perfino spirituale. Aver aperto una nuova “finestra” di indagine sul cosmo, come sta avvenendo con la neonata astrofisica gravitazionale, non è senza conseguenze. Del resto, è sempre stato così: l’universo ci mostra volta per volta solo quello che siamo in grado di capire. La risposta è modulata, da sempre, sulla sapienza della domanda.
Abbiamo appena aperto lo scrigno di un universo in cui è tutto davvero intimamente collegato, è tutto davvero in relazione. Ci stiamo lasciando alle spalle – grazie al cielo! – una concezione di corpi separati, divisi, ultimamente contrapposti (azione e reazione, forze uguali e contrarie), lascito fecondo ma drammatico della fisica e della cultura classica, nel suo massimo positivistico splendore. Dobbiamo però ancora capire cosa vuol dire entrare davvero in questo universo relazionale, anche in ambito umano. Dobbiamo lavorare per questo, superando resistenze fortissime.
Il vecchio universo (fuori e dentro di noi) infatti resiste accanitamente, ma è ogni giorno più rigido, più teso ed arrabbiato. Perché si sente il fiato sul collo, perché sta esaurendo il suo stesso spaziotempo, perché il suo gioco egoico è sempre più scoperto.
Per legare insieme le cose, per trovare un senso, non serve più la mutua collisione dei corpi, la ben nota dinamica che ne esaspera la distanza ed esprime, definendo (anche formalmente) ogni contatto ultimamente solo come un urto. L’energia che ne viene è energia malata, corrotta. Ci vuole qualcosa, Qualcuno, che leghi tutto insieme, che regali speranza.
Ci vuole un’onda, un’onda nuova.”
oradireli 