La diffrazione è un fenomeno tipico delle onde. La luce, visibile e non, è costituita da onde di radiazione elettromagnetica. Un’onda diffrange quando incontra un ostacolo sul suo cammino. Prendete la luce che filtra attraverso una persiana. Osservate il gioco di ombre e luci, che so, su un pavimento. Parte illuminata, parte scura, dovuta  all’ombra della persiana. Guardate bene. Il confine non è così netto, vero? SI osserva sempre una zona di mezzo, un grigio diffuso. E’ dovuto alla diffrazione. Le onde si insinuano, diffrangono. Negli  ultimi tempi, sto (ri)studiando le applicazioni della diffrazione per onde dovute ai raggi X. La diffrazione dai raggi X permette lo studio e la determinazione di molecole ed atomi nei cristalli. Gran parte della struttura delle molecole, anche quelle complesse, come il DNA, ad esempio, è stata determinata attraverso il fenomeno della diffrazione dei raggi X. Con molta precisione. La struttura è fatta così, gli atomi disposti in questa maniera e così via. Personalmente, sto cercando di capire come si dispongono gli atomi di una particolare specie sulle superfici dei cristalli. E sto analizzando i dati che provengono da esperimenti di diffrazione dei raggi X. Dunque: Le onde eludono, aggirano gli ostacoli, creano zone “grigie”, indeterminate. Noi le guardiamo, le studiamo e determiniamo con grande accuratezza la posizione di oggetti piccolissimi. Dalle sfumature, chiamiamole così, alla misura  di precisione. Sembra un paradosso, ma avviene in questo modo. Nella vita è tutto il contrario. Le sfumature non portano a niente, o meglio, solo suggestioni ed emozioni. Parole sfumate, indeterminazione nelle posizioni. Niente è netto, se non si vuole che lo sia. Bellissimo, il discorso “sfumato”. Ma ti lascia sempre l’incertezza. E non sai mai, alla fine, che razza di interpretazione dare. A me affascina lo stesso. Però, vuoi mettere con un bel numero. Questa cosa è fatta così e non cosà. Il tale oggetto si trova lì, non da un’altra parte. C’è sempre un margine di errore, ma puoi ridurlo, o sperare di ridurlo.  Dove porta questo discorso? Forse da nessuna parte. Mi piace la suggestione, la sfumatura, l’evocatività. Ma è meraviglioso che un fenomeno così sottile, “sfumato”, come la diffrazione delle onde porti ad una certezza, fino a prova contraria. E che noi siamo in grado di interpretarlo. 

Aggiunta: l’italiano di questo post non è granché. L’ho sistemato un po’. E per essere evocativi, ci metto:

David Bowie, Life on  Mars

OK, Aka mi sfida, e ci ricado. Scrivo sulla termodinamica. Ne ho già scritto, in realtà. Ma ci riprovo, perché ne ho dato una visione un po’ parziale. Quindi mi tolgo gli auricolari dell’i-pod, mi levo la giacca, mi rimbocco le maniche, spezzo il gessetto e scrivo alla lavagna, come mi piace tanto fare.
I principio: l’energia si conserva sempre. La materia scompare, succede, sapete? Le particelle si annichiliscono, ma la massa è energia, e quindi viene liberata sotto forma di energia. Ci sfreghiamo le mani, consumiamo un po’ di energia (meccanica, i nostri muscoli) che si trasforma in calore, e attraverso l’attrito, ci scaldiamo le mani, aumentando la temperatura sulla loro superficie. L’energia si conserva sempre. Lo ripeto, perché è importante. Il primo principio ci dà speranza, è ottimista. C’è qualcosa, qualcosa che non può essere distrutto. Assume forme diverse. Solo, bisogna capire dove va a finire. Non si può creare, ma il tutto è energia, perché lo è la materia.
II principio: L’energia nei sistemi complessi, chiamiamoli così, come noi siamo, non può essere sfruttata completamente. Non è possibile assorbire il calore del mare e convertirlo in energia per fare andare le navi. Cristo, qui cominciano i guai. I fenomeni non evolvono spontaneamente come vorremmo noi. Questo sancisce irreversibilità, impossibilità di utilizzare energia completamente per i nostri scopi. Ma è proprio così? Sì è no. Quando ero studente, mi fecero adottare i libri di testo di un grande fisico che si chiamava Lev Landau. Landau era incredibile. Si fece un po’ di anni di galera sotto Stalin, e morì in seguito ai postumi di un incidente di motocicletta. Come tutti gli scienziati russi, era tosto. E i suoi libri di conseguenza. In uno dei libri di Landau c’è un punto interrogativo, ed è l’unico. Proprio sull’irreversibilità e su una grandezza che è associata al II principio, e che si chiama entropia. L’entropia evolve spontaneamente verso valori sempre più grandi, e poichè è un indice del disordine, il disordine aumenta. Questo fissa una freccia nel tempo. Ma poiché le leggi della fisica della materia microscopica sono reversibili, ed è il numero delle particelle a determinare la statistica e l’evoluzione dei sistemi complessi, c’è una contraddizione. Landau si chiede se da qualche parte, in qualche tempo, l’entropia non diminuisca spontaneamente. Cosa che statisticamente può succedere. A trovarlo, quel punto nello spazio e nel tempo, sarebbe meraviglioso. Come fare un bingo colossale.
III principio. Il meno nobile dei tre, per certi versi, ci dice che ad una temperatura esatta (lo “zero assoluto” al di sotto del quale non si può andare) la grandezza entropia ha un valore fissato per qualsiasi sistema, sempre lo stesso. Tutto è congelato, niente disordine. DI fatto, lo zero assoluto è irraggiungibile. Non esistono frigoriferi che permettano di raggiungerlo. Il terzo principio è anche dimostrabile matematicamente, e quindi non è unvero principio, che invece è una legge fisica dimostrabile solo con osservazioni, ma un teorema (teorema di Nernst).
Questo è quanto. Adesso torno a sentire i Doors. E ad ammalarmi di malinconia, come i russi. Se ci fosse Lev, andrei a bere Vodka con lui. Sun on you

Joe e Moe si abbracciano sulla scaletta che porta alla nave. I razzi stanno per accendersi, Joe ha il suo casco sotto il braccio. E’ tutto pronto. Gemelli, insieme tutta la vita, ora le loro strade si biforcano. Joe parte, e andrà molto, molto veloce, su su su, anni luce lontano. Moe rimane a terra, nella sua villetta con giardino, moglie, bambini e cane compreso. Stessi occhi, stessi studi, stesse ragazze. Poi, un giorno, in Joe è scattato qualcosa, e ha deciso di diventare altro, mentre Moe diceva sì all’altare e metteva l’anello. Joe in occhiali scuri, testimone di Moe, guardava Barbara in abito bianco, sorridente, Dio come l’amava ancora. Joe entra nella nave, si mette il casco, pensa, ma come hanno fatto a realizzare questo gioiello che viaggia quasi alla velocità della luce. I razzi si accendono, le rampe cadono, fuoco tutt’intorno, Moe osserva la scia bianca contro il blu dalla terrazza sopra il cosmodromo, con Barbara stretta intorno a lui. Tutto sotto controllo, nella grande sala gli ingegneri applaudono, Joe perde i sensi, come previsto, mentre pensa alle lacrime di Barbara dopo avere fatto l’amore quell’ ultima, dannata volta che lo specchio si è infranto.

La vita di Moe è un fiume placido, con dei vortici sotto la superficie, piccoli gorghi che trascinano la sua anima. Moe nella sua villetta con giardino, i suoi barbecue con gli amici, gli alti e bassi con Barbara, i figli ormai grandi, il cane vecchio. Moe, la notte, guarda quei puntini luminosi in alto, una birra dopo l’altra, le rughe agli angoli degli occhi sempre più profonde, i grilli cantano le notti d’estate, ma le crepe si aprono, i gorghi lo risucchiano e lo risputano, mentre il fiume placido va.

Cinque minuti di Joe sono cinque mesi di Moe, il tempo è relativo, è il cosiddetto paradosso dei gemelli, il tempo rallenta per chi viaggia. Einstein l’ha scritto, la teoria è confermata. E così, il viaggio che per Joe dura poche ore, per Moe dura una vita. Chissà se i due gemelli si rivedranno, forse Moe non ce la farà, sotto sotto Moe spera di non farcela. Lo specchio si è infranto, tanti anni prima per Moe, pochi mesi prima per Joe. Il coyote ulula, canta per le stelle di Joe, mentre Moe tracanna l’ennesima lattina, in veranda, contemplando l’ultima crepa che si è aperta.

Mi piacciono i film corali, quelli alla Altman, per intenderci, come Nashville, o America Oggi. Il film che mi piacque di più, l’anno scorso, fu Crash-contatto fisico. Sono difficili da realizzare, e qualche volta difficili da seguire. Anche Magnolia mi piacque moltissimo. Tutte quelle storie che si intrecciavano a Los Angeles. Storie che si intrecciano, è così che va, nella vita. Molto spesso non ci accorgiamo degli intrecci. Un punto, nello spazio-tempo, viene definito evento, secondo la relatività. Un punto preciso ad un tempo ben definito. Ad ogni evento è associato un cosiddetto cono di luce, che divide lo spazio tempo intorno all’evento in due regioni separate.

L’evento descrive una traiettoria, dentro il cono. Istante per istante, noi siamo eventi che formiamo una traiettoria. Le nostre traiettorie descrivono delle linee curve, e possono avvicinarsi ed allontanarsi. Ed ogni punto successivo, ogni evento successivo, ha il suo cono di luce. E’ una visione un po’ poetica della teoria della relatività ristretta. Siamo scie nello spazio-tempo, che forse possono interagire, e cambiare le loro traiettorie per le interazioni. Ma le cambiamo veramente? Io non credo. Le nostre scie procedono parallelamente, allontanandosi o avvicinandosi. E curviamo impercettibilmente lo spazio tempo intorno a noi, inclinando il nostro cono di luce, per la nostra materia, che genera gravità. Magnolia, e gli altri film bellissimi, mi fanno venire in mente queste strane idee. Infine, questa canzone, colonna sonora del film. Il testo.

It’s not
What you thought
When you first began it
You got
What you want
Now you can hardly stand it though,
By now you know
It’s not going to stop
It’s not going to stop
It’s not going to stop
‘Til you wise up

Gli attori, coralmente, la cantano nelle loro situazioni. No, non si ferma, non voglio mettere giudizio, lo penso stasera, mentre torno in bici a casa, al tramonto.

Entanglement in inglese vuol dire intreccio. Legacci, corde, nodi che ti legano a qualcosa, da cui è difficile divincolarsi. Nella fisica quantistica, esiste una situazione, un fenomeno che prende questo termine. E’ come una magia, un effetto paradossale che creò,e crea, grattacapi a scienziati molto illustri, a cominciare da Einstein, il quale ebbe grossi problemi nell’accettare la visione della realtà che la teoria quantistica ci offre. Esistono infatti degli stati, nella realtà quantistica, in cui le particelle sono intrecciate, legate. E continuano ad essere legate anche se si trovano molto, molto distanti, separate anni luce di distanza. Ma la cosa incredibile, è che se prendiamo due particelle in uno stato “entangled” (legato), le separiamo, e poi riveliamo attraverso delle misure lo stato di una delle due particelle, lo stato dell’altra sarà determinato automaticamente. Il punto è che, in linea di principio, non si sa come sta la particella 1, chiamiamola così, anzi, è possibile al 50% che stia in un modo o nell’altro. E in base alla misura dello stato della particella 1, lo stato della particella 2 è dato di conseguenza. Cioè a seconda di come Bob misura la sua particella 1, Alice trova una risposta diversa dalla misura della sua particella 2, che dipende da Bob e dalla particella 1. Un’azione a distanza, istantanea. Questa situazione disturba la nostra idea di realtà, e di come avvengono i fatti. Recita wikipedia:

L’entanglement quantistico costituisce una difficoltà… in quanto è incompatibile con il principio apparentemente ovvio e realistico della località, per il quale il passaggio di informazione tra diversi elementi di un sistema può avvenire soltanto tramite interazioni causali successive, che agiscano spazialmente dall’inizio alla fine. Ad esempio, secondo il principio di località, il mio pugno può arrivare al tuo naso solo se io sono abbastanza vicino a te, o se sono in grado di mettere in moto meccanismi che, passo dopo passo, giungano fino al tuo naso.

Molti anni fa, lessi un libro di un grande fisico inglese che si chiama Roger Penrose. Mi fu regalato da un mio collega italiano che lavorava in quel tempo a Liverpool, col quale dividevamo insieme gioie e dolori dell’emigrazione. Un libro affascinante e difficile, che si pone il problema della “fisica della coscienza”, cioè delle leggi fisiche che potrebbero portare ad una descrizione accettabile della nostra coscienza, di come funziona la nostra mente. Tra le moltissime informazioni, teorie ed idee esposte in questo libro, c’è questo passo, a proposito dell’entanglement:

Fin quando questo intreccio quantistico persiste, non è possibile considerare, a rigore, ogni oggetto dell’universo come qualcosa a sé stante. Ciò non è soddisfacente, dal mio punto di vista… Perchè non considerare l’universo come un casino di oggetti intrecciati quantisticamente, che non ha nessuna relazione col mondo “classico” che noi osserviamo?

Per mondo classico, Penrose intende una visione deterministica della realtà, causa ed effetto, dove due oggetti lontani non possono essere intrecciati, uno da una parte, uno dall’altra, a meno di una interazione che si propaga passo passo, veloce o lenta che sia. Però la fisica quantistica funziona, siamo noi ed il nostro senso comune che non la accettiamo, o non ne siamo nemmeno consci. E questo “little piece of magic” che è l’entanglement fa parte della realtà. Ma cosa è la realtà? O meglio, perchè noi percepiamo una realtà così diversa da quella della fisica quantistica? Non c’è risposta. Ma il senso di mistero e di fantastico che permea il mondo in cui vivono e muoiono le particelle è incredibilmente affascinante. E nella situazione di entanglement trovo un pizzico di romanticismo, che non mi dispiace affatto.

Il disegnino che vedete sopra si chiama “diagramma di Feynman”. Sembra uno scarabocchio carino, ma ha un preciso significato. In parole povere, descrive l’interazione fra due particelle, due elettroni in questo caso, attraverso scambio di radiazione elettromagnetica. Le linee diritte stanno ad indicare, più o meno, gli elettroni che viaggiano, ad un certo punto da uno dei due parte una linea ondulata (radiazione) che arriva all’altro, e poi i due se ne vanno per fatti loro. Come due giocatori di calcio che si muovono sul campo, si avvicinano, si scambiano la palla e poi si allontanano. Dov’è la bellezza di questo grafico? Sembra banale, ma non lo è. Ogni linea, ed ogni punto dove le linee si incontrano corrispondono ad un termine di una formula matematica, che ci dà la probabilità che questo fenomeno (lo scambio della palla) avvenga. E la formula è molto lunga, e difficile. Chi inventò questo modo semplice e diretto di rappresentare delle formule complicate era un genio. Infatti prese il premio Nobel. Si chiamava Richard Feynman, uno dei più grandi fisici di tutti i tempi. Personalmente non utilizzo i diagrammi di Feynman, perché lavoro in un campo diverso della Fisica. Ma li ho studiati, e li ho sempre trovati affascinanti. Sono di fatto degli ideogrammi, come quelli della lingua cinese, ad esempio:

sta a significare amore, “ai” (da buon romanticone, ho scelto proprio questo). Questo carattere è complesso, ed è composto da tre ideogrammi. Dice la spiegazione che ho trovato sulla rete:

“Al centro del carattere troviamo infatti il simbolo per il cuore “xin” racchiusa dall’ideogramma “respiro” (nella parte superiore) e dal concetto di “movimento aggraziato” nella parte inferiore. L’amore quindi nella cultura cinese e’ una fonte inesauribile d’ispirazione che soffia la vita nel cuore e dona grazia e armonia all’intero corpo umano.”

Mentre i diagrammi di Feynman sono disegni semplici, che però indicano formule e concetti complicati, gli ideogrammi cinesi sono complessi da disegnare, ed esprimono soprattutto parole e concetti comprensibili a tutti. Ma per me c’è un senso dell’estetica in tutte e due le rappresentazioni grafiche, che le accomuna: la bellezza della descrizione della natura e del pensiero, la bellezza della mente umana.
Richard Feynman era un grande uomo. Un grande professore, adorato dai suoi studenti, al Caltech di Los Angeles, e spiegava la fisica, anche quella più semplice, in modo eccezionale. Suonava le congas, partecipò più volte alla sfilata del carnevale di Rio, era affascinante (donnaiolo) e simpatico. Insomma, un mito. Questo è un estratto dal suo libro di testo, ovviamente straordinario, e ben diverso dai noiosi manuali universitari:

“….perchè la Natura è così vicina alla simmetria? Nessuno ha idea del perchè. L’unica cosa che potremmo suggerire è un qualcosa di simile: Vi è una porta in Giappone, a Neiko, che talvolta è chiamata dai giapponesi la porta più bella di tutto il Giappone: fu costruita in un’epoca in cui c’era molta influenza da parte dell’arte cinese. Tale porta è assai elaborata con gran quantità di timpani e belle sculture…… Ma quando si guarda attentamente si vede che nel disegno elaborato e complesso di uno dei pilastri uno dei piccoli elementi del disegno è scolpito a rovescio; altrimenti la cosa è completamente simmetrica. Se si chiede perchè è così, raccontano che fu scolpito a rovescio affinchè gli dei non fossero gelosi della perfezione dell’uomo. Sicchè a proposito s’introdusse lì un errrore, in modo che gli dei non fossero gelosi e non si adirassero con gli esseri umani. Anche le leggi della Natura non sono simmetriche. Ci potrebbe piacere di capovolgere l’idea e pensare che la vera spiegazione della quasi simmetria della natura sia questa: che Dio fece le leggi soltanto quasi simmetriche in modo che non fossimo gelosi della Sua perfezione.”

Queste sono le equazioni di Maxwell. Sono quattro equazioni nelle quali sono condensati elettricità e magnetismo. Uno studente di Fisica, Ingegneria o Chimica le dovrebbe conoscere alla fine del secondo anno dei suoi studi. Riassumono molti fenomeni, quali il passaggio di corrente elettrica, la propagazione della luce, o l’attrazione/repulsione delle calamite. Motori elettrici, lampadine, bussole, dighe, stazioni radio FM. Alla base di tutto ci sono loro. Un capitolo di un libro di testo americano mostra la foto di Jimi Hendrix che suona a Woodstock, e spiega come funziona la sua chitarra elettrica, una Fender Stratocaster candida, in base ad una delle quattro equazioni. E sono il primo esempio di unificazione di forze e fenomeni che sembravano essere molto diversi tra di loro. Ovviamente non sono solo nate dalla mente di James Clerk Maxwell, il matematico scozzese che dette loro il nome, alla fine dell’ottocento. Sono il risultato di un secolo di esperimenti e fatica di signori che, per interesse (anche economico) e per passione, trovarono legami e relazioni precise tra elettricità e magnetismo. A me piace scriverle alla lavagna, come sono qui raffigurate. Gessetto e parlare, chalk’n’talk, il bel modo antico di fare lezione che piano piano si sta estinguendo. Dopo questa unificazione e semplificazione (anche se queste formule non sembrano affatto semplici) ne sono venute delle altre, che hanno portato ad una visione unitaria di quattro delle cinque forze fondamentali che regolano la natura. La quinta (la gravitazione) ancora sfugge. Perché scrivo questo? Perché la vita, gli accadimenti, non sembrano affatto “unitari”. E’ tutto così frammentato, caotico, spezzettato. E ciò che succede intorno a noi sembra diverso e multiforme. Noi stessi siamo divisi e dispersi in mille rivoli di atti e sentimenti spesso contraddittori. E’ questo il grande paradosso. Che non ha spiegazione, almeno apparente. Tutto ciò che si fa, si dice, succede mi appare sempre frantumato. Poi, rileggo i libri di Fisica e mi accorgo che sì, il caos esiste, ma è governato da qualcosa di elegante e semplice. Semplice, ovviamente, dopo anni di studi. Che logica c’è in tutto questo? Non so dare una risposta. So solo che al fondo, al fondo dei tormenti, delle esplosioni, delle divisioni e dei conflitti, del caos che scandisce l’esistenza e la complessità dei fenomeni che avvengono intorno a noi alcune persone hanno trovato la semplicità della sintesi. Un dono divino, ma umano al tempo stesso. Un dono di amore verso noi stessi.

Cammino sui coriandoli, di sera, alla fine di una giornata molto faticosa, con la cravatta slacciata. Occhioni blu e il cous cous della signora che mi aiuta in casa mi aspettano. E penso alla storia di oggi. Negli ultimi due giorni, ho fatto esami per conferire il titolo di dottore di ricerca a undici giovani scienziati. Eravamo in tre, ad esaminarli, due mega prof. ed il sottoscritto, che faceva da segretario, cioè, in pratica scriveva i verbali. Siamo stati lì, ad ascoltarli, dopo avere letto le loro dissertazioni su argomenti vari. Seduto sulla mia sedia, guardavo questi ragazzi vestiti più o meno bene esporre i loro risultati mirabolanti. E sono mirabolanti per davvero. Poi l’occhio mi è caduta su una dissertazione. Ci capivo poco dell’argomento, la tesi descrive come funzionano certe membrane cellulari, e cerca di ricostruire il meccanismo di passaggio di ioni attraverso queste membrane, mediante delle simulazioni (cioè calcoli) al computer. Una roba complicata di cui so pochissimo. Ma ecco, ecco ciò che mi ha colpito: all’inizio di ogni capitolo, erano scritti i versi di alcune canzoni, e tra gli altri ho riconosciuto subito questi:

Oh tu sei nel mio sangue come vino santo
Sai di amaro e di dolce
Oh potrei bere una cassa di te mio caro
E starei ancora in piedi
E starei ancora in piedi

Oh you’re in my blood like holy wine
You taste so bitter and so sweet
Oh I could drink a case of you darling
And I would still be on my feet
Oh I would still be on my feet

Altra canzone bastarda, di Joni Mitchell. Il dottorando parlava delle sue membrane cellulari, e io, dietro la mia cravatta, sotto la mia faccia seria, seduto accanto ai miei sapientissimi colleghi, sono volato su, su per l’aula, e sono andato via con quell’oggetto che mi sta sulle spalle, e che tendo ad usare troppo, o troppo poco. Comprai “Blue” di Joni Mitchell, il disco dal quale è tratta questa canzone, quando avevo 16 anni. Mi sa che ci ho anche baciato la mia prima ragazza con quella musica in testa.

Maledizione, ma perché sono fatto così. Perché ho questa memoria, perché non butto via tutta questa roba che ho ancora dentro, mi sono chiesto. E poi ho capito che quel ragazzo, con le sue membrane cellulari, sente come me. E alla cerimonia finale, rivestito con la toga ed il tocco, gli ho stretto la mano un po’ più forte per le congratulazioni di rito, e l’ho guardato nei suoi occhi timidi, incorniciati da occhiali spessi. Mi hai ripetuto la solita lezione, amico, che tendiamo a dimenticare troppo spesso. Al di là dei nanotransistor, al di là delle membrane cellulari e delle altre meraviglie, al di là delle nostre intenzioni e delle nostre azioni, mi hai detto chiaro e forte che bisogna bere il vino degli altri, dolce o amaro che sia, per usare la testa, e per potere andare avanti, e capire come funziona il mondo e la natura . Quel vino ha una denominazione. Ve la scrivo in inglese, perchè così mi piace di più: LOVE.

“Caro il mio Piero Gennadji Ulianov Angela, non essere preda dei tuoi stessi pensieri, ma fai che ti tengano compagnia.”

Questa è quella che gli accademici chiamano una “prolusione”. Rompo il mio silenzio (neanche tanto silenzioso) per celebrare in anticipo il compleanno dell’uomo più saggio del blog: Akamotasan , il più grande generatore di haiku di Virgilio. Nelle “prolusioni”, un qualche professorone un po’ rincoglionito viene chiamato durante una cerimonia accademica dal rettore o qualche altro pezzo grosso, si alza dal tavolo dove è placidamente appisolato, si aggiusta la mantella, si rimette dritto il tocco e tiene una lezione per la disperazione dei presenti, pronti ad avventarsi al rinfresco successivo. Beh, mi sono autoarrogato il diritto di farla io, la lezione. Oddio, il post di Marihellen per celebrare il compleanno di Aka dell’anno scorso, con immagine qui presente

forse è più gradito all’uditorio, ma, ahimè, a chi passa di qui tocca sorbirsi una piccola lezione sull’effetto tunnel. Aka gradirà, lui ha di queste perversioni mentali (parole sue). Dunque, immaginate di trovarvi davanti un muro, e volete andare dall’altra parte. Non c’è storia, o vi arrrampicate, oppure lo saltate. Se il muro è perfettamente liscio, e non ce la fate ad arrampicarvi, dovete saltarlo. E se non avete l’energia necessaria, nè strumenti adatti, non c’è speranza. Potete sbatterci solo la testa contro. E’ proprio così? No, non è così. Se voi foste una particella piccolissima, diciamo, un elettrone, e le pareti del muro non fossero troppo spesse, POTRESTE passare. C’è una possibilità, certe volte neanche troppo piccola, che si possa passare. Questo è l’effetto tunnel. Il tutto perchè quando si va su scale molto piccole, le leggi fisiche cambiano. Non c’è più causa ed effetto, c’è solo la probabilità. E noi, che siamo molto più grossi di elettroni, siamo letteralmente dei grovigli molto concentrati di onde di probabilità. Onde. Bello essere onde, eh?! Quando si è onde si è un po’ dappertutto, si è “estesi”, “delocalizzati”. E si possono “tunnellare” i muri. proprio così:

E se questo vi sembra un concetto un po’ astruso (lo è, lo è…) sappiate che molte memorie mobili dei dispositivi elettronici che utilizziamo tutti i giorni sfruttano l’effetto tunnel: le penne USB, e le memorie delle fotocamere digitali, ad esempio. Aka, amico mio, non pensare che i muri del tuo ufficio intorno a te siano invalicalibili. Puoi sempre sperare di “tunnellarli”, anche se è più facile vincere al superenalotto. Ma tu già lo pratichi l’effetto tunnel, con la tua mente, la tua fantasia che genera storie deliziose che molti di noi leggono con piacere, ed alleviano la vitaccia cagna di tutti i giorni. Sun on you, ed eoni di questi giorni w

Colori. I colori sono l’impressione sulla nostra retina di emissione luminosa. Cioè emissione di radiazione elettromagnetica, o meglio, di una parte di essa. Ai colori noi umani associamo sensazioni, emozioni, ricordi. Rosso, passione. Giallo, invidia. Verde, speranza. Blu: il colore del cielo, lo associo al paradiso, all’estasi. Estasi fredda, ghiaccio. LED e LASER sono due tipi di strumenti, che possono essere basati sullo stesso tipo di dispositivo elettronico, e che emettono luce di un certo colore. Vengono realizzati con materiali particolari, chiamati semiconduttori. In realtà, di LASER ce ne sono di molti altri tipi (gas, liquidi, etc.), ma io recentemente ho approfondito lo studio di LASER che sono costruiti con lo stesso materiale dei LED. C’è una grossa differenza, però, tra LED e LASER. I LED emettono luce di un certo colore, determinato, ma questa luce, per così dire, non ha la stessa qualità di quella dei loro “cugini”. I LED emettono un po’ dappertutto, e la loro luce serve solo per segnalare se uno strumento è spento, o acceso, o per segnalarci qualche piccola informazione. E’ giusto che sia così. Ho un curioso ricordo associato ai LED. Il detective privato Harrison Ford, a caccia di replicanti in Blade Runner, aveva una enorme pistola con un piccolo LED rosso acceso, quando la brandiva, puntandola contro la preda che aveva appena fatto fuori, la bellissima Joanna Cassidy. Le pistole non avevano, e non hanno ancora, LED che ne segnalino il funzionamento. Fantascienza anni 80, superata. Era una bella idea, però, e mi piacque, dal punto di vista estetico. I LASER, però, hanno un altro tipo di qualità. Sono basati su un principio, detto emissione stimolata. E’ come se la luce all’interno del LASER si autosostenesse, prima di essere emessa. Difficile da spiegare, in parole povere. Ma la luce, prima di uscire, si “autoorganizza” e ne esce purissima, pressocchè perfetta. Colore perfetto, direzione perfetta, intensissima. Sono quasi cinquant’anni che esistono i LASER, e ce ne sono di tanti tipi. Alcuni sono comunemente usati in medicina, o nelle telecomunicazioni, ed in altri aspetti della vita quotidiana. Quelli a semiconduttori sono i più compatti ed economici. E quelli che emettono luce blu con questo tipo di materiale, si stanno incominciando a costruire solo ora. La luce blu perfetta è difficile da realizzare. Solo con altri tipi di LASER, molto più costosi. Ma piano piano, con molti sforzi e molto ingegno, i LASER blu stanno per arrivare, più economici. Luce blu per tutti. E io mi auguro: paradiso per tutti, estasi per tutti. Su questa terra. Love, w

…e così le immagini della nostra mostra sono finite sulla homepage di Repubblica. Qui la galleria di immagini scelte da Repubblica.
Qui le informazioni sulla mostra.

Domani il mio centro di ricerca inaugura una mostra. Immagini bellissime di cose molto, molto piccole. Qui trovate un po’ di esempi.Oggi ho partecipato alla presentazione, e mi sono emozionato. L’immagine che ho messo sul post, che fa parte della storia, ormai, non è nel catalogo, ma rende bene l’idea. Sono cose che fabbrichiamo, studiamo, ci giochiamo anche un po’. Per un paio di giorni, a Febbraio, farò lo scienziato pazzo che le spiega. La scienza ha una sua estetica, un po’ particolare. Ma straordinaria. Ne ho scritto, una volta, a Giugno. Il mondo è splendido, basta guardarlo, anche se costa un po’ di fatica. Se vi capita, passate da noi. E’ anche gratis. Merita. Qui le informazioni.

In questo un periodo ho scritto più del solito. Perché? Per esorcizzare qualcosa. Mi fa piacere scrivere, ma non sto esagerando? Sto pensando alle oscillazioni. A lezione ho spiegato una cosa complicata, che si chiama effetto Gunn. Non posso spiegarlo qui, a malapena lo capisco io, figurati. E’ un effetto strano, che accade in un materiale denominato GaAs, un materiale molto importante, ci fanno laser ed elettronica avanzata. Uno applica una tensione elettrica, passa corrente elettrica, placidamente, come un fiume. Ma oltre un certo livello di tensione, la corrente elettrica incomincia ad oscillare. E il materiale emette radiazione, microonde, in questo caso, sì, proprio quelle dei radar e dei fornetti con i quali ci scaldiamo i cibi. Oltre un certo livello, si oscilla. Su e giù, su e giù. E’ un periodo che oscillo anch’io, su e giù, ed emetto parole. Ma le oscillazioni non durano in eterno, si smorzano, se non c’è qualcosa che le costringe a durare. Il materiale si spegne, diventa inerte se abbandonato a sé stesso. Quindi l’inquietudine, le cause esterne ed interne, non sono di per sé un male. Le oscillazioni servono, basta non esagerare. Possono essere dolorose, questo sì. Ma il dolore, come l’allegria, sono parte di noi stessi. Ineliminabili. Questo è tutto, alla prossima oscillazione. Presto. Love, w

Questo è l’ultimo post, prima di chiudere per un po’. Sono in ufficio, annoiato, accaldato. Esami: finiti. Esperimenti: sospesi. Lezioni: ‘a voglia, fino a gennaio non se ne parla. I miei colleghi scarseggiano, dispersi in conferenze in Giappone, Francia, Stati Uniti e chi più ne ha più ne metta. Una parte è in ferie. Studenti: beh, studiano, ma incominciano a scarseggiare, anche loro. Nel mio ufficio sono solo, devo riordinare la scrivania, ma non è il genere di lavoro in cui eccello. Andare a casa? L’idea di prendere la bici e farmi un viaggio, sia pur minimo, a 38 gradi non mi alletta. La valigia la faccio stasera, quella può sempre aspettare. E allora, così, scrivo una storiella di Fisica.

Negli anni ’20 PAM Dirac, il fisico inglese taciturno, scoprì un’equazione, di cui ho già scritto in un precedente post (26 Giugno 2006), che regola il moto delle particelle elementari. Era contento, perché era esatta ed elegante, bellissima. Poi però la guardò bene, e vide che c’era qualcosa in più, qualcosa di nuovo. Nell’equazione era previsto che esistesse la cosiddetta antimateria. Cioè, se esiste una particella come ad esempio l’elettrone (il moto degli elettroni nei corpi è all’origine dell’elettricità) ce ne deve essere un’altra, un’antiparticella, uguale ma opposta in tutto. L’esistenza dell’antimateria, cioè delle antiparticelle, è stata provata sperimentalmente. Esistono addirittura degli strumenti medici, come il PET (Tomografia ad Emissione di Positrone) che utilizzano l’antiparticella dell’elettrone, il positrone, appunto. Spero di essere stato chiaro, ma non è poi così importante. Le antiparticelle sono rare, in natura, chissà perché, ma esistono. Veniamo adesso al punto. Cosa succede se una particella ed un’antiparticella vengono a contatto? Cioè può capitare, no, nel traffico dell’Universo, o in quello artificiale dei nostri strampalati laboratori, che una particella e la sua anti si sfiorino, si incontrino. Il risultato è un fenomeno chiamato annichilazione. I due corpuscoli si attraggono irresistibilmente, fatalmente, diventano una cosa sola, e scompaiono, dando come risultato due raggi luminosi, due fiotti di luce che viaggiano in direzioni opposte. Perché materia è energia, e l’energia si conserva sempre.
E qui compio il solito salto logico, e passo a noi umani. E penso alla passione, come ad una forma complicata dello stesso fenomeno. I corpi si attraggono, irresistibilmente, si fondono, le chitarre elettriche suonano, il mondo intorno si scioglie, fiamme e ghiaccio insieme, l’estasi ed il Nirvana. Insomma, quelle cose lì. Troverete sicuramente delle descrizioni più efficaci delle mie
Ma dopo? Il dopo è il problema. Fortunatamente non c’è un’annichilazione in senso stretto (oddio, magari qualche volta sì, purtroppo) ma dopo un up c’è sempre un down. Mi piace pensare però che l’energia liberata, i fiotti di luce di cui parlavo prima, vengano emessi, continuino a viaggiare, e illuminino e scaldino la grigia vita di noi tutti, non solo dei due (?) fortunati. Senza la passione, senza l’idea stessa di passione, vivremmo in un mondo di orologi meccanici di precisione, tic tic, qualche drin, senza passato e senza futuro.In definitiva, non vivremmo affatto. Buone vacanze a tutti, che il sole splenda su di voi, miei cari. Love, w

Ah sì, il prof. si è montato la testa. Partecipa ad un concorso , pensa te, come se non ne avesse già fatti abbastanza. Click on image e, se vi va , potreste magari fare un click nel punto giusto 😉

Sulla porta di un bagno del mio Istituto, uno studente ha scritto la seguente massima:

Secondo Principio della Termodinamica:
Le uova fritte non tornano intere.

Lo studente ha ovviamente ragione, ed ha colto esattamente il punto. La termodinamica è un campo della fisica che regola il comportamento di sistemi complicati, costituiti da un grande numero di parti, senza curarsi troppo del dettaglio di ciò che avviene ad ogni singola parte. Cose complesse come noi, insomma. Il Secondo Principio sancisce l’irreversibilità di ciò che avviene in questi sistemi. Irreversibilità vuole proprio dire che niente, a meno di compiere grandi ed inutili fatiche, anch’esse irreversibili, può ritornare com’era prima. Semplicemente, l’idea che si possa tornare indietro rimane tale, un’astrazione. Quindi le uova fritte non tornano intere. Niente, nessuna azione, una volta presa, è reversibile. Mai tornare indietro. Si può stare fermi, immobili (anche se è praticamente impossibile) ma la corrente degli eventi circostanti ci trascina, inesorabilmente. La freccia del tempo punta in una specifica direzione, e noi non possiamo che seguirla. L’unica possibilità per noi, uomini e donne è scegliere fra più azioni: destra o sinistra? Odiare o amare? Mangiare o non mangiare? Se non veniamo trascinati prima, abbiamo l’arbitrio (forse), ma una volta scelto, indietro non si torna. Mai. In un post precedente, ho scritto che non c’è niente di rotto che non si possa aggiustare. E’ vero, ma quello che otteniamo è un altro oggetto, non quello originale. L’amore, come altri sentimenti, determina azioni irreversibili. L’amore è irreversibile. L’unica cosa che possiamo fare, una volta in azione, è fare del surf sulle onde degli eventi, con la bocca aperta, pieni di euforia, e godercela. E quando l’onda finisce ne dobbiamo trovare un’altra, e surfare la vita, fino alla fine. Ma non dobbiamo dimenticare mai le onde precedenti, e quello che ci hanno dato. I nostri neuroni ci portano indietro, ci fanno rivedere ciò che è stato e che non ritornerà più. Love, w

Questa foto che vedete non è presa da google, ma è il mio laboratorio. Strane macchine che, vi assicuro, messe insieme costano più di una Porsche. Una buona parte di questi strumenti sono stati acquistati con i sempre troppo scarsi fondi che ci passa lo Stato. Una piccola parte sono stati progettati da me, almeno concettualmente, diciamo così. Ed io, e pochi studenti, l’abbiamo montata pezzo per pezzo. Viti, bulloni, acciaio, pompe da vuoto, tubi dell’acqua, cavi, elettronica, tutto montato da noi. Adesso funziona, più o meno, ma c’è sempre bisogno di manutenzione, perchè questa roba è delicata, e capita che spesso sia necessario intervenire. Non vi spiego a cosa serve, non è il punto. Vi dico solo che questa è un po’ la mia seconda casa. Qui non ci sono formule, equazioni da risolvere, articoli da scrivere, conferenze, lezioni e tutto quello che uno può immaginare che un fisico universitario faccia. Noi non facciamo solo questo. C’è anche fatica fisica, e sudore. E frustrazione, quando le cose non vanno come dovrebbero, e lo strumento magari non funziona. Ci ho messo tre anni, per arrivare a questo risultato che vedete. Ma la cosa più divertente e bella di quello che faccio, è che spesso per fare funzionare questa roba c’è bisogno di costruire oggettini con lamierini metallici, piccole viti, materiale che costa pochissimo. E spesso me li costruisco io, con le mie mani e con la mia scarsa perizia, per necessità e anche per mio diletto. Ieri ho costruito una piccola cosa con del rame, mi sono messo lì sul tavolo e l’ho fatta. Gli studenti stavano nella stanza accanto a studiare, ed io ero solo, immerso nel rumore di fondo della strumentazione, nel fresco dell’aria condizionata. Ed ero contento, mi ricordavo del mio professore che mi diceva: “Adesso se mettemo qui, come du’ bei ciabbattini”, si inforcava gli occhiali e produceva delle piccole cose straordinarie. Dovrei pensare più spesso a quanto sono fortunato, a fare un lavoro creativo e che mi dà soddisfazione. Il pezzo che ho fabbricato sembra funzionare, oggi c’è da smontare un’altra cosa, da insegnare ad un ragazzo un po’ di trucchi, e da discutere con i miei colleghi su come procedere con l’esperimento, usando l’ironia ed il buon senso. Qui, la mia vita spesso è meravigliosa. Love w

Guardate. Una sfera, una palla da biliardo. Perfetta, no? Simmetrica. Da ogni parte la si giri, è sempre uguale. Così la vediamo, e così ce l’abbiamo in testa, cioè ce l’immaginiamo. Eppure, non è così, no no. La osserviamo al microscopio, ed è piena di graffi, scalfitture invisibili ad occhio nudo. Le cose simmetriche sono bellissime, ma esistono solo nella nostra testa. Niente è simmetrico. L’universo nasce da “una rottura spontanea di simmetria”, così la chiamiamo pomposamente noi fisici. E l’universo, e le forze che lo regolano, violano le simmetrie. Questo si è scoperto un po’ di anni fa, diciamo negli anni 50. Dunque, seguitemi. Niente in realtà è veramente simmetrico. E quindi noi non siamo simmetrici. Siamo destri, siamo mancini, abbiamo il naso storto (almeno un po’) gli occhi non perfettamente uguali, i denti, chi più chi meno, un po’ storti. Che strano. Immaginiamo qualcosa di bellissimo, che in realtà non esiste. E non c’è niente di più asimmetrico che le nostre sensazioni, le nostre passioni, i nostri sentimenti. L’amore è asimmetrico? Sì certo, Gesù diceva amate tutti, ma poi pure lui amava qualcuno un po’ più degli altri. Dunque. L’amore è fortemente, violentemente asimmetrico. E così la vita, che fluisce nei nostri corpi, e noi non possiamo farci niente. L’universo è fatto in questo modo, e noi non possiamo essere da meno. Perciò, le cose belle che nascono in testa, perfette, restano lì. Ma secondo me la vera bellezza è nell’imperfezione, perchè è da lì che traiamo vita. Soprattutto dall’amore. Quindi, viviamo e amiamo, dimentichiamoci le simmetrie e la perfezione. Lasciamole nella nostra mente, e respiriamo l’universo. Love w

…di scrivere questa nel mio blog. Oggi, ho trovato il coraggio. Per inciso, è l’equazione di Dirac, una delle piu’ belle equazioni mai scritte, per me. Descrive il moto di particelle infinitamente piccole (tipicamente elettroni) a velocità elevatissime, vicine a quelle della luce. E’ elegante, completa. Splendida. Eppure, dietro c’è un mondo complicatissimo, e si è fatta tanta, tanta fatica per arrivare a questa gemma di conoscenza. E’ come un gol di Ronaldinho. Ne fa alcuni bellissimi, che sembrano semplici, ma non lo sono. Ed io sono convinto che lui abbia faticato moltissimo per potere riuscire a fare quelle cose straordinarie. L’equazione di Dirac è stata formulata da PAM Dirac, un fisico inglese che si dice non parlasse mai, molti anni fa. E adesso? Adesso si cerca la teoria del tutto, e la particella di Dio, come viene chiamato il bosone di Higgs. La teoria nella quale si ipotizza l’esistenza di Higgs viene chiamata modello standard. E’ una teoria elegante e completa, come l’equazione di Dirac, molto più complicata, ma altrettanto bella. C’è un senso estetico nella scienza, ed in particolare nella fisica? Ovviamente sì, ma è molto difficile da spiegare a chi non è un fisico. Sappiate che io mi emoziono, talvolta, quando vedo una bella lezione, od un bel seminario. Passiamo ad un’altra meraviglia, questa:

non sono scogliere, no, quelli che sembrano scogli appuntiti sono atomi. E sono stati messi in circolo, così, uno per uno, usando una punta di Tungsteno, su una superficie metallica. Sembra semplice, ma è difficilissimo. Sono oggetti grandi circa un decimo di miliardesimo di metro, mica palle. Ma c’è qualcuno che l’ha fatto. E le onde sono elettroni del metallo, che si frangono sulla scogliera. Si chiama quantum corral, ed è assolutamente straordinario. Possiamo fare tante cose, noi. E ci mettiamo il cuore, e l’anima, credeteci. Come canta Don Fagen:

Che mondo splendido sarà
Che tempi gloriosi per essere liberi

Noi sognamo ad occhi aperti cose incredibili, ma vere. Ed è bellissimo. Love w