Oxygen n°7

07 — 09.2009 La scienza per tutti

La modernità di Galilei di Enrico Bellone

Spazio per l’energia di Amedeo Balbi

L’ellisse e la luna: una storia di scienza e pregiudizi di Gennaro De Michele

Le grandi sfide dell’universo di Tommaso Maccacaro

Il gigante si sveglia: interferometria a Paranal di Francesco Paresce

Intervista al premio Nobel David Gross Grandi attese

Una tragica incomprensione reciproca

Sotto il sole di Archimede di Marco Cattaneo

Galileo nell’Inferno di Dante di Jean Marc Lévy-Leblond

Verso le nuove generazioni: l’energia nucleare oggi

di George Coyne

Lo sconosciuto

Astri e particelle, arcobaleni invisibili

di Giovanni Ricco

di Kim Stanley Robinson

di Roberto Battiston

4

006 Nota dell’editore 007 Editoriale 008 – 009 Passepartout

050 – 057 030 – 035

Lo sconosciuto

Le grandi sfide dell’universo

di Kim Stanley Robinson

di Tommaso Maccacaro

058 – 059 Photoreport

Guarda in alto 036 – 037 Connect the dots

Una marea di energia

010 – 015

La modernità di Galilei

Stella, stellina

060 – 065

di Enrico Bellone 016 – 019

L’ellisse e la luna: una storia di scienza e pregiudizi

038 – 043 intervista al premio Nobel David Gross

082 – 088

Astri e particelle, arcobaleni invisibili di Roberto Battiston

Il gigante si sveglia: interferometria a Paranal di Francesco Paresce

090 – 091 Traveller

Nonostante gli increduli, i cauti, i costi e gli incidenti

Grandi attese

066 – 067

di Gennaro De Michele

di Jacopo Romoli

Sotto il sole di Archimede

092 – 093 I luoghi della scienza

020 – 021 Photoreport

044 – 045

di Marco Cattaneo

Spazio per l’energia

Smithsonian: i numeri dello spazio

Guarda che luna

di Amedeo Balbi

022 – 029

046 – 049

Verso le nuove generazioni: l’energia nucleare oggi

Una tragica incomprensione reciproca

076 – 081

di Giovanni Ricco

di George Coyne

di Jean-Marc Lévy-Leblond

068 – 074 Abbecedario dell’universo

Galileo nell’Inferno di Dante

094 – 095 Oxygen versus CO2

Spazzatura spaziale 098 – 127 English version

art direction immagine di copertina Roger Ressmeyer, Rushing Past Galaxies Toward the Milky Way © Smithsonian Institution; digitally enhanced by Roger Ressmeyer/Corbis

Oxygen nasce da un’idea di Enel, per promuovere la diffusione del pensiero e del dialogo scientifico.

direttore responsabile Gianluca Comin

direttore editoriale comitato scientifico

Vittorio Bo

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impaginazione ricerca iconografica

coordinamento

Giulio Ballio Roberto Cingolani Fulvio Conti Derrick De Kerckhove Niles Eldredge Paola Girdinio Piero Gnudi Helga Nowotny Telmo Pievani Francesco Profumo Carlo Rizzuto Robert Stavins Umberto Veronesi

managing editor

stampa

Michelle Nebiolo

Officine Grafiche Artistiche Grafart, Venaria (Torino)

Claudia Gandolfi

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Mia Adelman Enrico Casadei Davide Coero Borga Fabio Falchero Eva Filoramo Enrico Martino Gail McDowell

presidente Vittorio Bo

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Enrico Alleva presidente

collaboratori

rivista trimestrale edita da Codice Edizioni

distribuzione esclusiva per l’Italia Arnoldo Mondadori editore via Bianca di Savoia 12 20122 Milano t +39 02 754 21 f +39 02 754 22 584

sede legale, direzione, pubblicità e amministrazione Oxygen c/o Codice Edizioni via Giuseppe Pomba 17 10123 Torino t +39 011 197 00 579 f +39 011 197 00 582 oxygen@codiceedizioni.it www.oxygenmag.it © Codice Edizioni. Tutti i diritti di riproduzione e traduzione degli articoli pubblicati sono riservati.

Hanno contribuito a questo numero

Amedeo Balbi

Roberto Battiston

Marco Cattaneo

Gennaro De Michele

Jean-Marc Lévy-Leblond

Francesco Paresce

Giovanni Ricco

Ricercatore del dipartimento di fisica dell’Università di Roma Tor Vergata, è membro del gruppo di cosmologia e dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. Si occupa di cosmologia – la scienza che studia l’origine, la struttura e l’evoluzione dell’universo – interessandosi soprattutto alle sue connessioni con la fisica fondamentale e l’astrobiologia. Ha pubblicato La musica del Big Bang (Springer, 2007), con prefazione di Margherita Hack, ed è autore del blog di divulgazione scientifica Keplero (www.keplero.org).

Ordinario di fisica generale presso la facoltà di ingegneria dell’Università di Perugia, ha lavorato in svariate collaborazioni scientifiche internazionali nel campo della fisica sperimentale delle interazioni fondamentali.

Attualmente si occupa di fisica fondamentale nello spazio con un esperimento per la ricerca dell’antimateria nei raggi cosmici che sarà installato nel 2010 sulla Stazione spaziale internazionale. È autore di oltre 400 lavori scientifici. Attivo nel settore della divulgazione scientifica tiene una rubrica mensile su “Le Scienze” sui temi legati alla ricerca spaziale.

Laureato in fisica, è giornalista scientifico e direttore responsabile del periodico “Le Scienze” (edizione italiana di “Scientific American” e “Mente & Cervello”. È autore di Heisenberg e la rivoluzione quantistica (Le Scienze, 2000), ma anche di tre volumi sul patrimonio mondiale dell’Unesco (I tesori dell’arte, 2002; I santuari della natura, 2003; Antiche civiltà, 2004), di Le città del mondo e di I tesori dell’umanità (2005), tutti con Jasmina Trifoni ed editi da White Star.

Ingegnere chimico, è responsabile delle Politiche di ricerca e sviluppo di Enel Ingegneria e Innovazione. È membro dei comitati scientifici del Clean Coal Science Group dell’IEA (International Energy Agency), della IFRF (International Research Flame Foundation) e del MITEI (MIT Energy Initiative).

Autore di oltre 200 pubblicazioni e di 10 brevetti, ha ricevuto vari riconoscimenti tra cui il Premio Philip Morris per la ricerca scientifica e tecnologica, il Premio Industria e Ambiente dal Ministero dell’industria e il Premio Io vivo sostenibile, assegnatogli da Lega Ambiente e recentemente il Premio Sapio per la ricerca italiana.

Professore di fisica e filosofia presso l’Università di Nizza, dirige la rivista pluridisciplinare “Alliage”. Da sempre è impegnato a favore di una divulgazione scientifica di largo respiro e al contempo rigorosa e non banale. Dei suoi numerosi saggi, in Italia è stato pubblicato La pietra di paragone (Cuen, 1998).

Astrofisico associato all’Inaf, svolge le sue ricerche presso l’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica a Bologna. È anche consulente dell’Esa per il progetto congiunto Esa/Nasa per il Hubble space telescope. Attualmente si occupa in particolare della formazione stellare in ammassi giovani nelle nubi di Magellano, ma in passato ha lavorato per la Nasa su varie missioni, per l’Esa come responsabile scientifico della Faint object camera e per il European southern observatory come responsabile scientifico del Very large telescope interferometer. Oltre a più di 180 articoli scientifici, ha pubblicato il libro Tra razzi e telescopi (Di Renzo Editore, 2005).

Professore di fisica nucleare e subnucleare dell’Università di Genova, è stato vicepresidente dell’Infn dal 2001 al 2006 e responsabile di vari esperimenti di fisica nucleare in Italia e negli Stati Uniti, al Jefferson Lab di Newport in Virginia. È attualmente coordinatore del progetto Infn-Energia.

Enrico Bellone Storico della scienza, è stato il primo docente a essere chiamato nel 1994, per chiara fama, a occupare la “cattedra galileiana” dell’Università di Padova. Nel 2008 ha ricevuto il premio Preti insieme a George Lakoff dell’Università di Berkeley.

George Coyne Astronomo e gesuita, è stato il direttore della Specola Vaticana dal 1978 fino al 2006 – promuovendo molte iniziative educative e di ricerca – ed è tuttora a capo del gruppo di ricercatori dell'osservatorio attivi presso l'Università dell'Arizona a Tucson. È membro della International astronomical union, della American astronomical society, della Astronomical society of the Pacific, della American physical society e della Optical society of America.

David Gross Dopo aver ricevuto la MacArthur Foundation Fellowship nel 1987 e la Medaglia Dirac nel 1988, ha vinto il premio Nobel per la fisica nel 2004 insieme a Frank Wilczek e David Politzer per la scoperta della libertà asintotica.

Attualmente è direttore del Kavli Institute for Theoretical Physics dell’Universitù della California, dove è anche titolare della cattedra “Frederick W. Gluck” in fisica teorica.

Tommaso Maccacaro Inizia l’attività di ricerca in Inghilterra e nel 1979 si trasferisce negli Stati Uniti dove conosce e collabora con Riccardo Giacconi. Rientra in Italia nel 1989 e dal 1991 è astronomo ordinario all’Osservatorio astronomico di Brera di cui diventa direttore nel 2005. È presidente dell’Astronomy working group e membro dello Space science advisory committee dell’Esa. Ha pubblicato oltre 250 lavori su riviste internazionali ed è da anni nella lista dei ricercatori più citati per le scienze spaziali. È tra i fondatori del Gruppo 2003, un gruppo multidisciplinare di scienziati che si battono per il rilancio della ricerca scientifica in Italia. Attualmente è presidente dell’Istituto nazionale di astrofisica.

Kim Stanley Robinson Scrittore di fantascienza californiano, ha visto tradurre i suoi libri (15 romanzi e quattro raccolte di racconti dal 1984 a oggi) in ben 23 lingue. È noto a livello internazionale soprattutto per la sua trilogia di Marte (Red Mars, Green Mars, Blue Mars).

Vincitore dei premi Hugo e Nebula per la fantascienza, è stato inviato dalla U.S. National science foundation in Antartide per le ricerche in preparazione del suo romanzo Antarctica.

Nota dell’editore

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A 400 anni dalle sue prime grandi e rivoluzionarie scoperte, la storia umana e scientifica di Galileo Galilei è sicuramente una delle narrazioni portanti della cultura occidentale. Il rapporto fra la forza della ragione dell’uomo e il potere, oltre che l’anelito e la capacità della scienza di giungere alla verità, vi sono fortemente rappresentate.

Le radicali idee di Galileo non furono solo mirate alla struttura del reale osservato, ma soprattutto alla sua modalità di indagine, e successivamente, nella vicenda dell’abiura, alla sua sostenibilità da parte dell’uomo. L’intreccio fra individualità, struttura sociale e oggetto di studio vive, nella sua figura, uno straordinario momento di incontro di temi e di visioni. L’infinita traccia che dallo scienziato di Pisa si diparte sino ai nostri giorni, attraverso lo studio che ne hanno fatto diverse aree del sapere, ha prodotto multiformi e variabili interpretazioni che lo hanno reso simbolo unico e paradigma utile proprio per la sua imperfezione.

La figura di Galileo Galilei consente una lettura della debolezza e della forza della ricerca scientifica nelle loro declinazioni più varie, e ricorda, nella sua conclusione, quanto di meglio essa contenga propriamente in sé e nelle sue metodologie: la ricchezza della curiosità e dell’immaginazione, l’importanza della presa d’atto dei risultati sperimentali e, sopratutto, il valore dello scambio intellettuale e della discussione. Questo numero di “Oxygen” indaga, attraverso alcune delle voci contemporanee più rappresentative della scienza e della ricerca fisica e astrofisica, la straordinaria eredità di uno dei più grandi scienziati e pensatori di tutti i tempi, nel quale la

Editoriale

ricerca della conoscenza non era disgiunta dalla passione per la bellezza e l’invenzione creativa dell’uomo. In un contesto storico come quello attuale, ricco di possibilità, di tecnologie, di mezzi, ma anche spesso povero di pensiero, di possibilità di scelta e, quasi incredibilmente, di materie prime basilari come l’acqua, di cui abbiamo parlato nello scorso numero di Oxygen, sottolineare il valore centrale dell’uomo e delle sue possibilità ci permette di ricordare, a tutti noi, lo stimolo e l’importanza dei valori fondamentali della nostra vita.

La libertà nella ricerca scientifica non è solo un riflesso della libertà più generale: anzi, come proprio la vicenda di Galileo insegna, tocca spesso alla scienza il compito di porre in evidenza criticità e singolarità, di evidenziare punti di svolta e proporre soluzioni. Se riusciremo a mantenere la nostra attenzione, etica, sociale e culturale, allo stesso livello dell’attuale disponibilità di mezzi tecnologici, e se sapremo nutrire tutto ciò con adeguate risorse e discussioni, forse potremo raggiungere qualcosa di più di tanti eccelsi risultati in campo scientifico (che certamente verranno), o singoli successi in ambiti specifici. È in gioco la nostra capacità di indagare e affrontare il reale, nel suo essere dato oggettivo da un lato e nel suo essere partecipe, e soprattutto frutto, delle nostre scelte dall’altro. Se sapremo dialogare su quanto la scienza e la ricerca ci offrono creeremo un ambiente migliore, ma soprattutto un clima umano e politico in cui le scelte ora possibili saranno più libere, perché singolarmente consapevoli e collettivamente riconosciute.

Vittorio Bo, direttore editoriale

Si celebra in tutto il mondo l’anno dell’astronomia, e il 1609 vide infatti nascere la nuova immagine dei cieli che si spalancò con il telescopio di Galilei. Ebbene, a distanza di quattro secoli, siamo davvero in grado di scorgere – al di là dei rituali commemorativi – un significato preciso dell’opera galileiana?

La domanda è legittima: in fin dei conti oggi nessuno si specializza in un settore della fisica o dell’astronomia studiando i testi galileiani. E, d’altra parte, le risposte alla nostra domanda hanno subito, negli ultimi decenni, notevoli mutamenti. Cominciamo, allora, da una risposta che gode di un certo livello di popolarità. Essa dice che Galilei ci ha lasciato in eredità il cosiddetto metodo sperimentale: formato da un connubio di “sensate esperienze” e “certe dimostrazioni”, questo metodo starebbe alle origini di una scienza moderna e antiaristotelica. La crescita delle conoscenze sulla natura, tuttavia, non è conforme a questa immagine di un Galilei metodologo.

Anzi, fu proprio Aristotele a esaltare, rispetto all’astronomia, le virtù del rapporto tra ciò che ci dicono i sensi e ciò che ci è rivelato dalla geometria: e, molti secoli prima di Aristotele, la scienza babilonese – come dimostrano gli scritti di Asger Aaboe, fece leva su accurate osservazioni astronomiche che si collocavano in un assetto teorico di tipo algebrico. Una risposta ben più raffinata al nostro quesito fu offerta, alcuni decenni or sono, da Alexandre Koyré. Egli ammirava l’opera galileiana, ma sostenne che gli esperimenti citati da Galilei non furono mai eseguiti

poiché le tecniche allora disponibili non ne permettevano la realizzazione. Si trattava quindi di esperimenti mentali che trovavano un senso solo in quanto Galilei aderiva a una forma di platonismo. E proprio qui, secondo Koyré, stava la grandezza di Galilei. La tesi di Koyré è stata però in seguito criticata dalle ricerche di studiosi come Thomas Settle e Stillman Drake, grazie alle quali si è capito che gli esperimenti galileiani furono effettivamente eseguiti.

La loro realizzazione, comunque, non si reggeva su soli pilastri metodologici, ma su una rete intricata e variabile di correlazioni fra misure e teoremi che già è stata accuratamente esplorata da Winifred Wisan. Il breve spazio di una nota editoriale non consente di meglio addentrarci nella struttura del lascito galileiano, che giustamente si presta a varie interpretazioni. Può essere tuttavia utile, oggi, ricordare due tesi che Galilei espose nel Dialogo del 1632. La prima ha a che fare con l’incompletezza del sapere: “non è effetto alcuno in natura, per minimo che e’ sia, all’intera cognizion del quale possano arrivare i più speculativi ingegni”.

La seconda riguarda la scienza come cultura che cresce nelle libere controversie: “La filosofia medesima non può se non ricever benefizio dalle nostre dispute… quanto alla scienza stessa, ella non può se non avanzarsi”. Ecco, un “avanzarsi” che è evoluzione culturale: a posteriori possiamo dire che senza la cinematica e la relatività galileiane non avremmo avuto Newton ed Einstein.

E non avremmo quindi l’odierna e sfaccettata cultura sul mondo naturale e su noi stessi.

Enrico Bellone

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Passepartout – Guarda in alto

Passepartout

Guarda in alto

a cura di Michelle Nebiolo

Nel 1800 l’Osservatorio Yerkes nel Wisconsin, Stati Uniti, era uno dei principali osservatori al mondo. Ancora oggi detiene il record per il più grande telescopio rifrattore mai costruito (1 metro di diametro) – anche perché i rifrattori furono presto abbandonati a favore di telescopi riflettori, molto più grandi.

Il più grande osservatorio al mondo è il Large Millimiter Telescope, situato sulle montagne più alte di Puebla, in Messico. Per costruirlo ci sono voluti 10 anni e 116 milioni di dollari.

Negli anni novanta la vetta del Cerro Paranal, in Cile, è stata “smussata” per creare un altopiano abbastanza ampio da ospitare il Very Large Telescope dell’Eso: l’altezza della montagna è passata così da 2.660 metri slm a 2.635.

Sebbene alcuni non credano fosse davvero adatto all’osservazione astronomica (e forse fu davvero frequentato più da astrologi che da astronomi), il Cheomseongdae, in Corea del Sud, è considerato il più antico osservatorio conservatosi fino ai giorni nostri in Asia orientale. Costruito nel settimo secolo, con i suoi 27 strati di pietre di granito, tagliate e disposte in cerchio, non arriva ai 10 metri di altezza.

Nel 1894 il giovane anarchico francese Martial Bourdin morì nel tentativo di far esplodere una bomba nell’Osservatorio di Greenwich, nel Regno Unito. Quello che forse fu il primo attacco terroristico internazionale nel paese rimane, tutt’oggi, inspiegato.

L’osservatorio di Marageh, nell’odierno Azerbaigian, è considerato uno degli osservatori più importanti della storia islamica. Entrato in funzione nel 1262, permise al direttore Nasir al-Din al-Tusi di compiere le osservazioni necessarie a formulare un modello di moto lunare... accettato dalla comunità scientifica del tempo fino alla rivoluzione copernicana.

Nel 1820 l’Osservatorio astronomico del Capo di Buona Speranza, in Sudafrica, fu la prima istituzione scientifica fondata in Africa. Gli edifici principali furono completati nel 1829, grazie a un investimento pari a 30.000 sterline.

Il sito denominato Dome C, in Antartide, è un’ottima base di osservazione astronomica perché si trova in una posizione così estrema che le stelle rimangono visibili persino a mezzogiorno e nel mese di dicembre, quando il Sole raggiunge la massima elevazione a un angolo di 38°.

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La modernità di Galilei

di Enrico Bellone

I discorsi nostri hanno a essere intorno al mondo sensibile, e non sopra un mondo di carta.

(Galileo Galilei, Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, giornata seconda)

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In che senso possiamo oggi dire che l’opera galileiana ha i tratti della modernità? Per dirlo sarebbe necessario individuare, al suo interno, qualcosa che è ancora presente e vivo nella cultura del nostro tempo. Una individuazione problematica, questa. Nelle odierne facoltà di scienze, infatti, chi frequenta i corsi di meccanica o di astronomia non studia il Dialogo del 1632 o il Sidereus Nuncius del 1610. Le pagine di Galilei sono semmai ricordate dagli storici.

Ma le ricerche in storia della scienza, così come sono usualmente praticate, si basano sul requisito della contestualità. Esso richiede che una data teoria vada interpretata senza uscire dal contesto storico in cui è nata, senza cioè fare uso di conoscenze posteriori a quel contesto. Ebbene, se tale requisito fosse rispettato con la dovuta coerenza, allora si approderebbe a esiti sconcertanti. Un esempio è utile per precisare questo punto. Nel luglio del 1610 Galilei descrive Saturno come formato da tre corpi sferici fra loro immobili, e, nei tre decenni successivi, tale strana conformazione viene rappresentata con alcune

problematiche varianti: solo nel 1675 si capisce che Saturno è circondato da anelli e che le immagini precedenti sono dovute alla struttura delle lenti disponibili a Galilei e ai suoi contemporanei. Ma Galilei muore nel 1642, e, in virtù della coerenza contestuale, lo storico dovrebbe quindi sostenere che, non essendo applicabili alle pagine galileiane le nozioni del 1675, nel luglio del 1610 si scoprì che Saturno è tricorporeo.

E va comunque ricordato che risultati analoghi a questo emergono comunque, e con alta frequenza, quando lo storico analizza contestualmente le tesi galileiane sull’inerzia, sul principio di relatività, sul rigetto delle orbite ellittiche dei pianeti o sulle cause non gravitazionali delle maree.

La modernità di Galilei, insomma, va cercata per altre vie. Suggerisco qui che sia indispensabile abbandonare i modelli storiografici centrati sul dogma del contesto e far leva, invece, su modelli evoluzionistici secondo i quali la crescita della cultura umana ha una struttura ad albero di darwiniana memoria: una evoluzione ricca di mutazioni imprevedibili e di rami secchi, non

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La modernità di Galilei

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Galilei è moderno in quanto certi aspetti delle sue teorie, tradotti e ritradottti di generazione in generazione, sono ancora oggi presenti nella cultura odierna.

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governata da una logica trascendente e al cui interno troviamo scoperte che violano le aspettative o le previsioni degli scopritori (Bellone 2009).

Da questo punto di vista alternativo le pagine lasciateci da Galilei presentano alcuni tratti caratteristici. Ecco il primo: a volte Galilei lavora per confermare, in modo rigoroso, certe conoscenze fisiche sulla cui validità egli non ha dubbi, ma ottiene risultati sconcertanti e comunque estranei alle sue aspettative o alle sue previsioni (Drake 1979 e 1988).

Ed ecco il secondo: a volte Galilei esplora certi fenomeni astronomici senza coltivare alcuna aspettativa e senza poter fare previsioni di alcun genere: è mosso semplicemente dalla curiosità, e si trova fra le mani risultati rivoluzionari (Righini 1978, Drake 1983). Poi, il terzo tratto: con il trascorrere degli anni lo sviluppo della scienza galileiana non si realizza come un continuo, ma è segnato da brusche svolte (Bellone 2008).

Infine: Galilei non ha mai scritto un trattato sul vero metodo scientifico, e la sua modernità non sta in un presunto metodo sperimentale: nel corso delle sue ricerche, infatti, Galilei sempre oscilla fra l’accettazione di misure non corrobo-

rate da teoremi e l’elogio di teoremi privi di conferma sperimentale (Bellone 2004). Alcuni temi concreti ci possono aiutare per addentrarci nei tratti ora citati.

Agli inizi del Seicento, dopo anni di adesione alla tesi plurisecolare secondo cui nei moti naturali la velocità è una costante del moto, Galilei scopre accidentalmente che la velocità di discesa di una sferetta su un piano inclinato non è costante. Egli non può, ovviamente, misurare la velocità. Può stimare solo la lunghezza degli spazi percorsi in intervalli di tempo tra loro eguali: e trova, indipendentemente dalle proprie aspettative, che la sequenza di tali lunghezze corrisponde alla sequenza dei numeri dispari: vi è dunque accelerazione, e crollano di colpo sia la scienza allora esistente sui moti naturali, sia le convinzioni dello stesso Galilei.

Nel gennaio del 1610 egli punta il telescopio su Giove e in poche nottate scopre le quattro stelle medicee: ma sappiamo, proprio dai suoi manoscritti, che egli non sta controllando alcuna previsione sul possibile numero dei satelliti di quel pianeta – li vede, e basta. Lo stesso vale per la risoluzione stellare di alcune nebulae o della Via

Lattea: una manciata di settimane, motivate non da previsioni ma dalla sola curiosità, e crolla una plurisecolare immagine dei cieli. Questi due casi, nella loro semplicità, evidenziano come alcuni eventi fondamentali per la nascita della scienza moderna – la messa in crisi della teoria del moto e la rivoluzione telescopica – non siano gli esiti di una logica rigorosa e interna alla crescita delle conoscenze, ma costituiscano delle svolte improvvise e indipendenti da aspettative o intenzioni o previsioni.

Si apre così una finestra proprio sulla struttura della crescita dei saperi: la sequenza dei numeri dispari comincia per Galilei a collegarsi alla natura ignota della gravitazione, le sorprendenti immagini offerte dal telescopio demoliscono una astronomia millenaria e unificano il mondo celeste e il mondo sublunare in una sola cornice fisica, e, all’interno di quest’ultima, Galilei dispone un prototipo dell’inerzia (Wisan 1974) e un archetipo del principio di relatività.

Ma, così ricostruendo l’opera galileiana, la collochiamo in una vera e propria evoluzione del sapere: troviamo insomma, a posteriori, l’inerzia e la relatività, Newton ed Einstein. Già, a posterio-

ri, e non come esiti governati da una logica trascendente – troviamo in Galilei le informazioni necessarie per rimodulare la storia della scienza come settore di una evoluzione culturale che è tipica della nostra specie (Cavalli Sforza 2004, Bellone 2003 e 2006).

Insomma, Galilei è moderno in quanto certi aspetti delle sue teorie, tradotti e ritradotti di generazione in generazione, sono ancora oggi presenti nella cultura odierna. E, a questo punto, si aprono due gruppi di questioni.

Il primo riguarda la circostanza per cui quegli aspetti non si sono conservati nelle loro forme originarie, ma vengono oggi esposti dopo lunghe sequenze di variazioni. Sequenze lunghe e spesso inficiate da tesi che, sempre a posteriori, ci appaiono come erronee. In un passo celebre del Dialogo Galilei ci presenta l’impossibilità di distinguere, dal punto di vista della meccanica, tra un sistema di riferimento in quiete e uno in moto rettilineo uniforme. Il problema viene ripreso nel 1873 (Maxwell 1973) da un genio come Maxwell, che elabora matematicamente l’invarianza delle equazioni di campo elettromagnetico per trasformazioni galileiane: una elaborazio-

1 Chicago, Usa 2004 Buildings Reflecting on Cloud Gate (Anish Kapoor) ©Murat Taner/Corbis 2 New York, Usa Trinity Church

Instanbul, Turchia Moschea Blu

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Giza, La Sfinge

La modernità di Galilei

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Consigli di lettura

ne erronea il cui superamento sfocerà nella teoria einsteniana del 1905 sull’elettrodinamica dei corpi in movimento (Einstein 2004). Situazioni di questo genere affollano la storia della scienza, e configurano quest’ultima come un processo ricco di ramificazioni: alcune restano aride e monche, altre invece sopravvivono solo in quanto gemmano altri rami e acquistano nuovi significati. Suggerisco allora che la modernità di certi frammenti teorici coincida con questa modalità di sopravvivenza, che si regge su forme di selezione culturale.

Il secondo gruppo di questioni si riferisce al fatto seguente: sin da quando sono comparsi i primi testi scritti – e cioè da circa 12.000 anni – la nostra specie ha sempre fatto uso di elementari strutture aritmetiche e geometriche nei suoi tentativi di adattarsi alla propria nicchia.

Non a caso si discute, negli ultimi tempi, di una vera e propria matematica “embodied” che riguarda sia Homo sapiens sia altri corpi viventi (Lakoff e Nùnez 2005, Vallortigara 2005, Oliverio

2008). Tutto ciò appare incomprensibile (o irritante) a chi resta al di fuori di modelli evoluzionistici della cultura: modelli in base ai quali si nega che la cultura sia un mondo spirituale o cartesianamente mentale, e si comincia a parlare delle idee come enti materiali e delle teorie come variabili stati fisico-chimici di reti neurali.

Viene in tal modo a profilarsi, per la ricerca storica, una cornice evoluzionistica a tutto campo che investe l’intera cultura umana (Moretti 2005, Bartocci e Odifreddi 2007), che può essere esplorata ricorrendo a temi tipici dell’approccio naturalistico alla conoscenza (Van Orman Quine 1991, Valore, Giorello e Pettoello 2004) e che consente di cogliere la modernità galileiana in uno schema rinascimentale già ben studiato da Paolo Rossi (Rossi 2002). Uno schema in cui la scienza moderna si sviluppa come quel sapere pubblico al quale proprio Galilei fa appello nei Discorsi, là dove la tecnica viene esaltata come modalità alta della cultura e dove l’arsenale di Venezia è visto come luogo del vero filosofare.

Bartocci C. e Odifreddi P. (2007, a cura di), La matematica, Einaudi (in particolare i primi saggi del volume 1)

Drake S. (1979), Galileo’s Notes on Motion, in “Supplemento agli Annali dell’Istituto e Museo di Storia della Scienza”, fasc. 2

Bellone E. (2003), La stella nuova, Einaudi

Drake S. (1983), Telescopes, Tides and Tactics, Chicago University Press

Righini G. (1978), Contributo alla interpretazione scientifica dell’opera astronomica di Galileo, in “Supplemento agli Annali dell’Istituto e Museo di Storia della Scienza”, fasc. 2

Drake S. (1988), Galileo. Una biografia scientifica, il Mulino

Rossi P. (2002), I filosofi e le macchine (1400-1700), Feltrinelli

Einstein A. (2004), in “Opere scelte”, a cura di E. Bellone, Bollati Boringhieri

Vallortigara G. (2005), Cervello di gallina.

Visite (guidate) tra etologia e neuroscienze, Bollati Boringhieri

Lakoff G. e Nùnez R. (2005), Da dove viene la matematica. Come la mente embodied dà origine alla matematica, Bollati Boringhieri

Valore P., Giorello G. e Pettoello R. (2004, a cura di), Da un punto di vista logico, Raffaello Cortina Editore

Bellone E. (2004), Caos e armonia.

Storia della fisica, Utet Bellone E. (2006), L’origine delle teorie, Codice Edizioni Bellone E. (2008), Molte nature.

Saggio sull’evoluzione culturale, Raffaello Cortina Editore Bellone E. (2009), Il contributo italiano alla rivoluzione scientifica e alla nascita della fisica moderna, in “La cultura italiana”, a cura di Luigi Luca Cavalli Sforza, vol. VIII, “Storia della scienza e della tecnologia”, a cura di Telmo Pievani, Utet Cavalli Sforza L.L. (2004), L’evoluzione della cultura, Codice Edizioni

Maxwell J.C. (1973), Trattato di elettricità e magnetismo (1873), Utet, vol.2, capp.

VIII e XII Moretti F. (2005), La letteratura vista da lontano, con un saggio finale di Alberto Piazza, Einaudi Oliverio A. (2008), Geografia della mente.

Territori cerebrali e comportamenti umani, Raffaello Cortina Editore

Van Orman Quine W. (1991), Quidditates.

Quasi un dizionario filosofico, Garzanti Wisan W.L. (1974), The New Science of Motion: A Study of Galileo’s De motu locali, in “Archives for the History of Exact Sciences”, vol.13

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L’ellisse e la luna: una storia di scienza e pregiudizi

“Milleseicentodieci, ai dieci di gennaio. Galileo vide che il cielo non c’era”. Così Bertolt Brecht sintetizza nella sua Vita di Galileo le conseguenze delle esplorazioni celesti del grande scienziato pisano con il cannocchiale. Il cielo, il luogo sacro dove sfere di vetro purissime e trasparenti ospitano nientemeno che Dio, non c’è.

Non è un’affermazione da poco, e la reazione della chiesa ne è una prova tangibile. Insieme al cielo, Galilei distrugge convinzioni religiose, teorie astronomiche e filosofiche durate migliaia di anni ma anche suggestioni popolari e pregiudizi secolari. Ma pochi sanno che il grande scienziato, pur avendo distrutto i pregiudizi degli altri, non seppe rinunciare ai propri.

Per meglio far risaltare questa contraddizione unirò due storie. La prima, quella della luna, farà da sfondo alla seconda, quella dell’ellisse, e insieme ci aiuteranno a capire come la ricerca scientifica proceda tra intuizioni, cadute, suc-

cessi e lotte spesso sotterranee e crudeli. Un’introduzione è d’obbligo. Il fondamento della scienza galileiana vuole essere assolutamente oggettivo. In altre parole, la scienza si pone come concatenazione causale dei fatti perché già l’ordine della natura rivela la costanza e la necessità di un tale tipo di rapporto.

La scienza, un nuovo linguaggio per interpretare la realtà, ha per Galilei enormi possibilità di successo perché la natura è di per sé immutabile e ha un ordine oggettivo causalmente strutturato di relazioni governate da leggi matematiche valide per tutti. Ciò vale anche per un altro concetto molto importante per Galilei, quello di quantità. Nel mondo infatti vi è una "immanente geometria" perché i caratteri con cui Dio ha scritto il grande Libro della Natura sono fatti – dice Galilei – di triangoli, cerchi e altre figure geometriche. Eccetto, come vedremo, una. Cominciamo dalla luna. Bianca, liscia, quasi trasparente, la lu-

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Luna, limbo lunare con i crateri Von Karman Leibnitz e Oppenheimer ©Nasa

Il progresso scientifico e culturale è un percorso non lineare e impervio, in cui improvvisi ed epocali passi in avanti si accompagnano spesso a pregiudizi duri da spazzare via.

Pregiudizi da cui non fu immune neanche “il grande G”…

di Gennaro De Michele

L’ellisse e la luna: una storia di scienza e pregiudizi

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Luna ©Nasa

Ma “il grande G” aveva egli stesso un terribile pregiudizio da cui non riusciva a liberarsi: odiava le elissi e amava immensamente i cerchi.

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na è divenuta per i credenti un simbolo di purezza assoluta, tanto che nelle rappresentazioni sacre, specialmente in quelle del Seicento, la Vergine Maria quando ascende al cielo posa i suoi piedi su una luna bianchissima. Ma tutti possono vedere a occhio nudo che la luna non è completamente bianca, bensì caratterizzata da macchie scure le cui forme e dimensioni sembrano cambiare nel tempo. È così che la fantasia popolare, dovendo mettere insieme il dettato ecclesiastico e l’evidenza quotidiana, ha trovato una soluzione che oggi ci appare ridicola, ma che per molti è stata plausibile. Quelle macchie non sono altro che la rappresentazione simbolica (o addirittura i segni della presenza fisica) di Caino, che sconta la sua pena sulla luna trasportando pesanti fascine di legna. Altri, ad esempio nelle campagne pisane, dicono ancora oggi che sì, è Caino, ma che non è schiacciato dal peso della legna bensì intento a preparare allegramente frittelle…

Insomma un bel problema, un caso di cui si occupa anche Dante nella Commedia, quando nel Canto II del Paradiso chiede aiuto a Beatrice: “Ma dimmi che son li segni bui di questo corpo, che la giuso in terra fan di Caino favoleggiare altrui”. E Beatrice gli spiega, da par suo, che la luna pura è e pura rimane, e che quelle non sono macchie ma solo un naturale effetto ottico dovuto alla densità dell’astro. È stato quindi naturale per i primi astronomi puntare il cannocchiale sul nostro satellite per svelarne i segreti, ma è singolare che uno di que-

sti, il famoso scienziato inglese Thomas Harriot, vi abbia visto nelle sue osservazioni del settembre 1609 nientemeno che Caino e le fascine, e ne abbia divulgato una rappresentazione grafica inequivocabile. Ma la scarsa fantasia di Harriot fu immediatamente smentita dai disegni di Galilei che davano della luna un’immagine inedita, nello stesso tempo fantastica e concreta: le macchie lunari non erano altro che ombre di montagne e crateri, ombre derivanti dall’illuminazione solare che apparivano ancora più visibili sulla linea di demarcazione tra la zona soleggiata e quella buia dell’intero satellite, come appare chiaro dai disegni riportati nel Sidereus Nuncius.

E Harriot? Bene, qualche mese dopo la pubblicazione degli studi di Galilei rifece le sue osservazioni e anche lui vide, deo gratias, crateri e montagne. Galilei in questo episodio è veramente grande, e con due innocui disegni distrugge miti secolari. Ma “il grande G”, il distruttore dei cieli, l’uomo che aveva cacciato Caino dalla luna, aveva egli stesso un terribile pregiudizio da cui non riusciva a liberarsi: odiava le ellissi e amava immensamente i cerchi.

L’ellisse, una forma che tutti possiamo disegnare con due chiodi e un pezzo di spago, è per Galilei “un cerchio distorto, una forma non degna dei corpi celesti”; pertanto è un obbrobrio e non può trovare posto nell’immanente geometria della natura. E fu così, per questo pregiudizio, che “il grande G”, copernicano convinto, non riconobbe mai la validità delle leggi di Keplero che avevano ridotto a tre semplici formulette le de-

cine di tomi che servivano prima per descrivere il moto di pianeti e satelliti intorno al sole. Questa di Galilei è una storia esemplare di scienza e pregiudizi che si ripete sempre quando avvengono cambiamenti epocali. Si pensi alla battaglia che hanno dovuto combattere Bohr, Planck e Heisenberg per difendere le tesi della meccanica quantistica contro avversari decisi e agguerriti del calibro di Einstein.

Battaglie che si ripropongono forse più duramente anche oggi, come suggeriscono le dispute sugli ogm e sull’impiego delle cellule staminali embrionali. Sembra che la situazione non sia cambiata, e invece c’è una differenza non proprio trascurabile. Grazie alla democrazia, alla ge-

neralizzata crescita culturale della gente e ai media, oggi tutti possono esprimere un’opinione e far sentire la propria voce.

Un importante filosofo della scienza, Paul Feyerabend, che ha analizzato il percorso scientifico e umano di Galilei nel suo famoso libro Contro il metodo, ha scoperto che la massima creatività scientifica si ottiene quando c’è grande tolleranza e quindi “quando… tutto può andar bene”.

Una conclusione a cui è arrivato recentemente anche Richard Florida che ha sintetizzato la sua teoria del successo nelle famose 3T: talento, tecnologia e tolleranza. Una ricetta semplice ma di non facile applicazione, specialmente se si tratta di accettare “scomode ellissi” al posto di più “tranquillizzanti cerchi”.

Rubrica – titolo corrente Stephen Frink/ScienceFaction/Corbis

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Photoreport

Guarda che luna

fotografia di Stephen Frink

Anche se non ha mai davvero trasformato un uomo in lupo, la Luna ha il controllo di una serie di fenomeni terrestri... e marini, come la riproduzione dei coralli.

Questi piccoli polipi di solito rilasciano gameti solo una volta l’anno: si devono quindi sincronizzare, basandosi su temperatura dell’acqua, correnti, e fase lunare. Nei Caraibi, ad esempio, c’è una barriera corallina che inizia la riproduzione sessuata sempre ad agosto, l’ottavo giorno dopo la luna piena.

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Verso le nuove generazioni: l’energia nucleare oggi

di Giovanni Ricco

La domanda globale di energia è destinata ad aumentare nei prossimi decenni, e la dipendenza dalle fonti fossili rappresenta un enorme problema a livello economico, politico e ambientale. La ricerca in campo nucleare si prepara a fornire una soluzione sostenibile.

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Verso le nuove generazioni: l’energia nucleare oggi

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L’energia nucleare può coprire una quota significativa della crescita del fabbisogno energico, riducendo al tempo stesso le preoccupazioni di natura ambientale, politica e sociale associate al consumo di combustibili fossili.

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Nel corso di questo secolo una delle sfide globali sarà mantenere l’equilibrio tra la domanda di crescita di energia per lo sviluppo economico e il conseguente impatto sociopolitico e ambientale. Anche contando su una crescita parallela della capacità di risparmio energetico sia nei paesi industrializzati sia in quelli in via di sviluppo, è prevedibile che la domanda globale di energia cresca nei prossimi decenni fino al doppio di quella attuale.

In Italia la situazione energetica non è delle migliori: il massiccio ricorso alle fonti fossili, sopratutto gas e petrolio, ha portato a una notevole dipendenza (circa 84%) dalle importazioni, a un costo della bolletta notevolmente più alto (+45% per le utenze domestiche rispetto alla media europea) e alla violazione del protocollo di Kyoto, che impone entro il 2012 la riduzione delle emissioni di gas serra (CO2) del 6,5% rispetto a quelle del 1990. Già nel 2007 le emissioni risultavano nel nostro paese superiori del 17% rispetto ai valori del 1990, peraltro con una tendenza all’aumento.

L’energia nucleare può coprire una quota significativa della crescita del fabbisogno energetico, riducendo al tempo stesso le preoccupazioni di natura ambientale, politica e sociale associate al consumo di combustibili fossili. Tuttavia una parte importante dell’opinione pubblica è ancora convinta che i rischi dell’energia nucleare sia-

no più importanti dei suoi vantaggi. Proviamo quindi a esaminare i problemi che verrebbero sollevati dalla riattivazione in Italia delle centrali nucleari e le risposte che la moderna tecnologia può dare.

Dal punto di vista della sicurezza, nel mondo oggi sono regolarmente in funzione circa 440 reattori della cosiddetta seconda generazione, costruiti a partire dagli anni settanta, 36 sono in costruzione e un centinaio già pianificati. Gli unici incidenti estremi avvennero negli Stati Uniti, a Three Mile Island, nel 1979 e in Ucraina, a Chernobyl, nel 1986. Entrambi furono dovuti a una sequenza di malfunzionamenti seguiti da operazioni errate da parte degli addetti, che portarono alla parziale fusione del nocciolo con emissione di gas radioattivi a pressione molto elevata. Solo a Chernobyl però questi gas sono fuoriusciti dal reattore, che non aveva una struttura di contenimento esterna adeguata. Anche in seguito allo studio di quegli incidenti e ai miglioramenti apportati, la sicurezza di tutti gli impianti costruiti nei paesi dell’Ocse è andata sempre migliorando, e ha raggiunto oggi un livello altissimo, tanto che in molti casi l’attività degli impianti è stata prolungata dai 40 anni previsti fino a 60. Le normative di sicurezza sono oggi molto severe, e tra il nocciolo radioattivo e la popolazione sono interposte almeno quattro barriere: la guaina del combustibile, il

contenitore metallico, il sistema di raffreddamento e l’edificio in cemento armato. A questi si aggiungono sistemi di sicurezza sia elettromeccanici sia passivi, governati cioè da principi fisici che si innescano spontaneamente quando necessario.

Un altro aspetto cruciale è naturalmente quello dello smaltimento delle scorie radioattive. Il combustibile bruciato contiene materiali a bassa radioattività (soprattutto isotopi di uranio) e residui a radioattività elevata. Tra questi ultimi i frammenti di fissione sono nuclei più leggeri dell’uranio con vite medie dell’ordine del centinaio di anni, mentre gli attinidi minori sono nuclei instabili un po’ più pesanti dell’uranio con vite medie fino a parecchie migliaia di anni (come il plutonio 239Pu che è anche un possibile combustibile nucleare).

La maggior parte dei vecchi reattori custodisce il combustibile bruciato così com’è prodotto, e necessita quindi di depositi molto capaci ben isolati dalla biosfera (miniere di sale, depositi geologici profondi). Per i nuovi reattori è iniziata in alcuni paesi (Francia, Giappone) la pratica del ritrattamento, cioè la separazione della mistura di uranio e plutonio, che può essere usata come nuovo combustibile, dagli attinidi minori e dai frammenti, che possono essere vetrificati e conservati nei depositi sotterranei, ma in vo-

lumi ridotti. Un reattore da 1000 MW produce in un anno, dopo il ritrattamento, tra 15 e 35 m3 di rifiuti ad alta attività. Va comunque ribadito che la disponibilità di un deposito geologico per le scorie a lunga durata è oggi una premessa indispensabile sia per l’utilizzo di nuove centrali nucleari sia per lo smantellamento dei vecchi impianti. Il ritrattamento delle scorie incide anche sulla disponibilità del combustibile. In ogni caso, però, anche senza ritrattamenti, le risorse disponibili di 235U sono sufficienti, agli attuali consumi, fino a circa fine secolo. Se si tiene conto delle risorse stimate, anche a costi di estrazione più elevati (il prezzo dell’uranio minerale contribuisce alla bolletta solo per il 5%) e quelle ottenibili dal disarmo nucleare, si possono guadagnare parecchie decine di anni.

Per quanto riguarda i costi di produzione, quelli del nucleare sono assolutamente competitivi, ma i costi di costruzione sono molto elevati e i tempi lunghi. Ciò può rendere un investimento di questo tipo poco attraente. Una maggiore durata del periodo di produzione e una diminuzione del tempo di installazione aiuterebbe l’ammortizzamento dei capitali investiti.

Persiste infine il rischio dell’uso bellico o delittuoso di scorie radioattive da parte di gruppi terroristici piuttosto che organizzazioni criminali.

La linea di difesa si attua attraverso sistemi internazionali di salvaguardia e controllo (trattato di

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non proliferazione), nuove concezioni ingegneristiche di salvaguardia degli impianti e la gestione sempre più internazionalizzata dell’intero ciclo del combustibile, con l’esclusione di processi nel corso dei quali si produca plutonio separato utilizzabile per ordigni bellici.

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La tecnologia dei reattori nucleari è da sempre oggetto di ricerche e innovazioni continue, che hanno prodotto un avanzamento costante delle garanzie di sicurezza degli impianti e di smaltimento delle scorie.

I reattori di ultima generazione, la cosiddetta terza generazione avanzata (III+), che entreranno in commercio entro qualche anno, saranno costruiti con procedure di sicurezza notevolmente potenziate, con diminuito impatto ambientale e riduzione dei rischi anche nelle già rarissime eventualità di fusione del nocciolo o impatto con un aereo. Questi miglioramenti, uniti alle più razionali tecnologie costruttive, permetteranno di garantire a 60 anni la durata dei nuovi impianti, ridurne i tempi di costruzione a 4 o 5 anni e portare il periodo di utilizzo a oltre il 90% del tempo, con conseguente contenimento dei costi. Il combustibile della generazione III+ può essere costituito per la metà da una mescolanza di uranio e plutonio, recuperata dal ritrattamento delle scorie, contribuendo così al loro smaltimento e al miglior utilizzo delle risorse.

Tra i vari modelli di questa generazione proposti con queste caratteristiche due sono i più rilevanti per il mercato italiano. L’Epr ad acqua pressurizzata è costruito dall’azienda francese Areva e ha una potenza elettrica di 1600 MW. Ha la certificazione della Comunità Europea (Eur) ed è in corso quella statunitense (Nrc). Punta ancora sui sistemi di sicurezza ridondanti. Ciò significa che un sistema di sicurezza, ad esempio il raffreddamento di emergenza, viene quadruplicato con 3

componenti equivalenti di marche diverse posti in parallelo tra loro: una tecnologia complessa, ma ancora tradizionale, concepita per garantire un’altissima affidabilità. A fronte di incidenti severi con fusione del nocciolo, il materiale fuso viene convogliato e contenuto in un’apposita piscina, successivamente raffreddata. Particolarmente rinforzato il contenitore esterno in calcestruzzo armato spesso circa 2 metri a doppia parete con rivestimento in acciaio. È in costruzione in Francia, Finlandia e Cina.

L’AP1000 ad acqua pressurizzata è costruito dalla multinazionale Westinghouse (Stati Uniti) e ha una potenza elettrica di 1117 MW. Ha la certificazione statunitense (Nrc), mentre è in corso quella della Comunità Europea (Eur). Punta sulla sicurezza passiva, cioè su dispositivi di sicurezza che non dipendono dall’intervento dell’uomo né da reti di alimentazione o da sistemi elettronici, ma funzionano in modo automatico, sfruttando ad esempio semplici principi fisici (la gravità, la circolazione naturale di gas e fluidi ecc.). In caso di eventi imprevisti si può quindi mantenere in sicurezza l’installazione per ore anche senza un comando attivo: si tratta di una tecnologia di sicurezza fortemente innovativa, che già anticipa i reattori di nuova generazione.

In caso di incidente severo con fusione del nocciolo, il vaso di contenimento è progettato in modo da restare integro tramite refrigerazione delle pareti esterne. È in costruzione in Cina.

A lungo termine le centrali di quarta generazione, che dovrebbero essere disponibili industrialmente dopo il 2030, offriranno soluzioni più complete e sostenibili alle problematiche sollevate dai vecchi impianti. Il Forum Internazionale Generazione IV, cui l’Italia afferisce non direttamente ma solo tramite l’Unione Europea, ha selezionato per ricerche approfondite sei sistemi, per la maggior parte reattori a neutroni velo-

1 — 4 Slovacchia, centrale Enel di Mochovce. ©Roberto Caccuri, Agenzia Contrasto

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Le nuove centrali nucleari saranno poi concepite in modo da offrire sicurezza passiva e la massima resistenza sia ai rischi della professione sia ai sabotaggi o agli attacchi terroristici.

ci, raffreddati non con acqua (che rallenterebbe i neutroni), ma con metalli liquidi e in grado di fissionare anche combustibili diversi dall’235U, come 238U e talvolta torio. La conversione nei reattori veloci dell’238U non fissile in materia fissile permetterebbe di moltiplicare per 60 l’energia prodotta a partire dall’uranio naturale, portando la disponibilità del combustibile nucleare a migliaia di anni.

Il medesimo meccanismo permetterebbe di bruciare le scorie trasformando per fissione gli attinidi minori a vita media lunghissima in frammenti più leggeri a vita media molto più breve, ridimensionando così la necessità di depositi geologici. Le nuove centrali nucleari saranno poi concepite in modo da offrire sicurezza passiva e la massima resistenza sia ai rischi della proliferazione sia ai sabotaggi o agli attacchi terroristici. Tra i sistemi selezionati il primo a essere com-

mercializzato sarà quello raffreddato al sodio, che si avvale della precedente esperienza del reattore veloce francese Superfenix, ed è quindi favorito dalla Francia. L’interesse della ricerca italiana (Enea, Infn, Ansaldo Nucleare) è invece attualmente indirizzato sui sistemi veloci raffreddati a piombo liquido, nei quali la ricerca italiana è leader in Europa. L’installazione di reattori di potenza nel nostro paese va quindi vista contestualmente con la partecipazione a un percorso di ricerca e sviluppo verso un sempre maggiore livello di sostenibilità, che richiederà un impegno congiunto da parte di istituzioni, industria ed enti di ricerca scientifica.

Questo articolo apparirà sul numero 9 di "Asimmetrie", rivista di divulgazione scientifica dell’Infn accessibile anche online (www.asimmetrie.it). Si ringraziano l’autore e il comitato di redazione per averne concesso l’anticipazione.

Enel e la rinascita del nucleare in Italia Dal 2007 Enel partecipa con una quota del 12,5% al primo impianto nucleare di nuova generazione EPR (European Pressurized water Reactor) in costruzione a Flamanville, in Francia.

Sessanta ingegneri sono già impegnati nel progetto.

L’Area Tecnica Nucleare di Enel conta circa 100 ingegneri e tecnici specializzati e 4.000 persone lavorano nelle centrali di Spagna e Slovacchia, gestendo una capacità di 5.354 MW e una produzione annua di oltre 41 TWh. Il 3 agosto scorso è nata Sviluppo Nucleare Italia Srl una joint venture costituita da Enel ed Edf al 50%, con il compito di realizzare gli studi di fattibilità per la costruzione nel nostro Paese di almeno 4 centrali nucleari con la tecnologia di terza generazione avanzata EPR.

Il ritorno al nucleare è una scelta storica destinata a produrre un nuovo rinascimento industriale e intellettuale per l’intero sistema produttivo e scientifico del nostro Paese: il piano prevede infatti di coinvolgere non solo le filiere industriali dei fornitori ma anche le imprese energivore. A esse, il nucleare garantirà un prezzo dell’energia competitivo e stabile nei decenni a venire grazie a società ad hoc o consorzi che Enel intende costituire con la partecipazione dei grandi consumatori.

Gli investimenti previsti per il rilancio del settore riguarderanno comparti, come le forniture meccaniche, nei quali l’Italia è ai primi posti nel mondo, ma c’è già un tessuto industriale al lavoro: ben 34 imprese italiane sono impegnate nella realizzazione dell’unità EPR di Flamanville e altre 15 collaborano alla realizzazione di due nuovi reattori della centrale Enel di Mohovce in Slovacchia.

Link correlati Nuclear Energy Today www.nea.fr Energia in Italia: problemi e prospettive (1990-2020) www.sif.it Appunti sull’energia nucleare www.infn.it

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Le grandi sfide dell’universo

di Tommaso Maccacaro

L’astronomia sa essere seducente: mostra poco, lascia immaginare molto e invoglia a scoprire il resto.

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Le grandi sfide dell’universo

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Il cielo stellato è sempre stato fonte di grandi ispirazioni poetiche, artistiche e filosofiche.

Per millenni abbiamo studiato il cielo, anticamera dell’universo, utilizzando unicamente la debole luce che proviene dagli astri. Quella minuscola parte dello spettro elettromagnetico che noi astronomi chiamiamo “il visibile” e a cui la nostra atmosfera è trasparente e l’occhio umano sensibile. Per millenni, osservando e studiando il cielo a occhio nudo, i nostri avi vedevano il Sole, la Luna, cinque pianeti, poche nebulosità, un paio di “stelle nuove”, molte cadenti, e qualche cometa, oltre a poche migliaia di puntini luminosi. Quanto bastava a scatenare la loro fantasia. Il cielo stellato, oltre che a permettere di orientarsi nel tempo e nello spazio, è sempre stato fonte di grandi ispirazioni poetiche, artistiche e filosofiche.

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Poi, quattrocento anni fa, nel 1609, un salto qualitativo: Galileo alza al cielo il cannocchiale che si è da poco costruito. Quel gesto produrrà una vera rivoluzione culturale e scientifica. Nell’arco di pochi mesi Galileo osserva infatti le irregolarità del terminatore (la linea di demarcazione tra luce e buio) sulla Luna, scopre i quattro maggiori satelliti di Giove e le fasi di Venere. Quanto basta per scombussolare la concezione dell’universo dell’epoca e consacrare a modello fisico il sistema copernicano che riproponeva, ma con migliori condizioni al contorno, il sistema eliocentrico, già avanzato da Aristarco di Samo due secoli prima di Cristo.

Cambia il centro dell’universo e quindi il ruolo dell’uomo; l’aristotelica perfezione celeste diventa un concetto astratto e superato, inizia l’astronomia moderna basata sulla mediazione strumentale tra noi e il cosmo, sull’utilizzo di una nuova strumentazione che, permettendo di amplificare i deboli segnali provenienti dalle stelle, ci ha consentito di vedere ciò che prima era invisibile. Dopo questo primo passo impor-

tante ne sono stati fatti altri, ad esempio sostituendo l’occhio umano con ricettori ben più sensibili e versatili che permettessero l’archiviazione e la condivisione del dato e, successivamente, approfittando della conquista dello spazio, impadronendoci rapidamente di tutto lo spettro elettromagnetico per le osservazioni astronomiche.

Abbiamo oggi telescopi di dieci metri di diametro (quello di Galileo era di tre centimetri) istallati nei siti più bui e deserti della terra o addirittura in orbita intorno al nostro pianeta. Abbiamo a disposizione sensori sensibili alle onde radio, alla radiazione infrarossa, al visibile, ai raggi X e gamma, per non parlare di attrezzature per la rilevazione di neutrini e dei raggi cosmici, per dare risposte agli interrogativi più profondi e affascinanti sulla natura del mondo.

In questi quattrocento anni (soprattutto negli ultimi cento) abbiamo imparato molto. Siamo convinti di aver misurato l’età dell’universo e le caratteristiche fisiche e chimiche delle stelle e delle galassie che lo compongono, e di saper descrivere in dettaglio i primi istanti dopo il Big Bang, secondo dopo secondo, minuto dopo minuto, così come i processi che nel tempo hanno aggregato la materia in stelle, galassie e ammassi di galassie, e quelli che hanno portato alla formazione di tutti gli elementi della tavola periodica. Abbiamo ottenuto immagini dettagliate dei fenomeni più estremi: nascita e morte delle stelle, collisioni tra galassie, pulsar in rapida rotazione. E ancora baby galassie in formazione nelle fasi primordiali dell’universo, nubi di gas che collassano e formano sistemi planetari, esplosioni catastrofiche fotografate nel momento in cui avvengono: miliardi di anni fa!

Ciononostante sono ancora tanti i misteri dell’u-

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Le grandi sfide dell’universo

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Cosa vorremmo scoprire nei prossimi anni?

Quali sono le grandi sfide che ci attendono?

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niverso. Paradossalmente, più conosciamo e più ci rendiamo conto di quanto poco sappiamo. Per ogni domanda a cui diamo risposta, ne sorgono spontaneamente altre.

Come quattrocento anni fa, siamo incredibilmente ignoranti e, forse, solo un po’ più consapevoli di ciò. Infatti, il nostro modello corrente dell’universo, fragile quanto quelli precedenti che ha sostituito, ci dice che dell’universo conosciamo il 5% appena (la materia “normale” o barionica), essendo un buon 20% costituito da materia oscura (che conosciamo solo attraverso i suoi effetti gravitazionali ma di cui non sappiamo ancora la vera natura), per non parlare dell’energia oscura (dove “oscura” significa che non abbiamo la più pallida idea di cosa sia) che costituisce circa il 75% dell’intero universo.

L’astronomia sa essere seducente: mostra poco, lascia immaginare molto e invoglia a scoprire il resto. Cosa vorremmo scoprire nei prossimi anni? Quali sono le grandi sfide che ci attendono?

Sfide strumentali e tecnologiche quanto cognitive e intellettuali. Me ne vengono in mente tre: — la comprensione della nostra (apparente) solitudine cosmica; — la rivelazione delle onde gravitazionali e il loro utilizzo per una nuova astronomia; — la comprensione della natura della materia oscura, dell’energia oscura e più in generale del-

la “geometria” e della storia dell’espansione dell’universo, nonché della sua unicità.

Già Fermi si era posto, nel secolo scorso, la domanda: se è così probabile che esistano altre forme di vita nell’universo, dove sono tutte quante? Perché questo grande silenzio? Il problema è che, sull’orologio cosmico, l’intervallo di tempo che ci vede affacciati all’universo è del tutto insignificante e infinitesimo. E le distanze e i tempi di attraversamento del cosmo sono tali da rendere le esplorazioni lente e i contatti estremamente improbabili. Siamo impazienti, ma non sappiamo ancora quali siano veramente le regole del gioco per quanto riguarda non dico la comunicazione con altre civiltà, ma anche solamente la comprensione delle condizioni adatte allo sviluppo della vita e alla sua successiva evoluzione.

Conosciamo ormai diverse centinaia di pianeti extrasolari. Alcuni li abbiamo addirittura “fotografati”. Ma ancora non sappiamo quanto in essi, e in altri ancora sconosciuti, sia comune (o raro) lo sviluppo e l’evoluzione della vita. La posta in gioco è altissima e sempre più missioni spaziali sono dedicate alla scoperta di altri pianeti (Corot e Kepler sono già operativi, Gaia è in avanzato stato di costruzione, Plato e Terrestrial Planet Finder sono progetti attualmente in fase di valutazione, altri ancora sono in studio). Difficilmente nella prossima decade, forse in questo se-

colo, quasi sicuramente entro il millennio, avverrà la scoperta di un’altra forma di vita, esistente o esistita. È l’evento più dirompente che io possa immaginare.

Già da diversi anni, da terra, esperimenti come l’americano Ligo e l’europeo Virgo cercano di rivelare onde gravitazionali. L’Esa e la Nasa hanno allo studio una missione spaziale estremamente ambiziosa e promettente: disegnare nello spazio un triangolo equilatero di ben 5 milioni di chilometri di lato ponendo, ai vertici del triangolo, tre rivelatori identici che controllino la loro posizione relativa bersagliandosi reciprocamente con un raggio laser. Un’onda gravitazionale che attraversasse il sistema produrrebbe una minuscola alterazione dello spazio stesso e verrebbe rivelata come una impercettibile variazione della distanza reciproca dei tre rivelatori.

L’impresa è al limite delle nostre capacità tecnologiche e il costo è esorbitante. Ma il ritorno scientifico può essere immenso. L’astronomia a onde gravitazionali ci permetterà di “vedere” i noccioli delle ipernove quando collassano a formare buchi neri, i sistemi binari di stelle di neutroni che si schiantano l’una sull’altra e più in generale le catastrofi cosmiche dove è in gioco l’accelerazione di enormi quantità di materia, inclusi possibilmente i primi momenti di formazione dell’universo stesso. Per non parlare di quanto verrebbe scoperto di totalmente inaspet-

tato e oggi imprevedibile, così come è successo ogni volta che si è riusciti ad aprire una nuova “finestra” sul cosmo.

Il lato “oscuro” dell’universo si fa sempre più imbarazzante. Da quarant’anni conviviamo con la materia oscura, senza capirne la natura, e da un decennio dobbiamo anche convivere con una quantità ancora più ingombrante di energia oscura. Ma esiste veramente questa energia oscura responsabile dell’apparente accelerazione dell’espansione dell’universo? O è piuttosto il risultato di non voler violare il principio cosmologico, che deriva dalla rivoluzione copernicana di quattrocento anni fa? Una sorta di tabù culturale, ormai.

Il satellite Planck, che ha appena iniziato una nuova e più dettagliata mappatura della radiazione cosmica di fondo, il sacro Graal della cosmologia, produrrà la fotografia più affidabile e più nitida mai avuta di come si presentava l’universo neonato, quando non aveva ancora neppure un decimillesimo della sua età attuale. È in quella fotografia e nei suoi dettagli più minuti che gli astronomi contano di scoprire il segreto dell’universo oscuro, la sua geometria, la sua storia e il suo fato. Probabilmente in meno di un paio d’anni. E poi? Poi altre domande, altre sfide, per continuare a spostare i limiti della conoscenza sempre più in là.

1 Nettuno e il suo satellite Tritone ©Nasa/JPL/Michael Benson, Kinetikon Pictures

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Urano e i suoi anelli Nasa/JPL/Calvin Hamilton

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3 Marte, tarda estate sull'emisfero nord © Nasa/JPL/Michael Benson, Kinetikon Pictures

Giove, il pianeta più grande del sistema solare © Nasa/JPL/Michael Benson, Kinetikon Pictures 4

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Connect the dots

Stella, stellina 036

a cura di Davide Coero Borga

Chiamiamo stelle quei corpi celesti che brillano di luce propria.

In astronomia e astrofisica il termine designa uno sferoide luminoso di plasma che genera energia nel proprio nucleo attraverso processi di fusione nucleare. Buona parte degli elementi chimici di cui è composto l’intero universo, come idrogeno ed elio, si sono formati e vengono sintetizzati tutt’ora nel nucleo delle stelle attraverso processi di nucleosintesi.

1. Carl Sagan, astronomo statunitense, definisce la specie umana come l’incarnazione locale di un cosmo cresciuto fino all’autocoscienza. “Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle”.

2. L’immagine delle stelle

ricorre nel verso finale di tutte e tre le cantiche della Divina Commedia: “E quindi uscimmo a riveder le stelle”, Inferno XXXIV, 139; “puro e disposto a salire a le stelle”, Purgatorio XXXIII, 145; “l’amor che move il sole e l’altre stelle”, Paradiso XXXIII, 145. Le stelle sono la meta di Dante e per questo motivo ne scandiscono il viaggio ultramondano, pieno di riferimenti astronomici che denunciano l’interesse del poeta per le scienze e l’osservazione del cielo.

3. I nomi delle stelle sono belli, ma son più di cento volte centomila: l’ha scritto anche Gianni Rodari.

La costellazione dell’Orsa Maggiore ne è un valido esempio. Il nome mediterraneo più classico per quest'asterismo è quello latino di Septemtrionis, derivante da septem (sette) e triones (buoi da lavoro), dove i "sette buoi" sono le sette stelle del Grande Carro. Meno poetici gli americani, che nella costellazione delle sette stelle vedono un mestolo (big dipper).

Nel sud della Francia si usa talvolta il nome casserole (casseruola) mentre in Inghilterra è diffuso il nome plough (aratro). Nei paesi nordici si parla del Carro di Carlo, con riferimento a Carlo Magno.

4. Negli appunti Galileo, e nella contabilità familiare giunta sino a noi, appaiono alcuni pagamenti ricevuti per oroscopi, fatti ad allievi e amici per arrotondare lo stipendio. Presso la biblioteca nazionale di Firenze è conservato un prezioso manoscritto che raccoglie diverse "carte natali" che Galileo volle conservare, tra cui anche un oroscopo del padre del metodo scientifico. ©Nasa

5. La teoria della relatività generale di Einstein prevede che la luce possa incurvarsi in prossimità di corpi celesti di grande massa. La nostra visione del cielo può dunque essere falsata qualora le stelle, rispetto a noi, siano posizionate dietro ad altri astri. Si tratta del fenomeno delle lenti gravitazionali: la luce viene deviata e i corpi a grande massa agiscono come una lente per l’osservazione di stelle ancora più distanti. Fra i fenomeni più spettacolari prodotti dalle lenti gravitazionali c'è il cosiddetto anello di Einstein: un anello luminoso che si forma attorno a un corpo celeste quando si trova in linea con una sorgente luminosa rispetto all'osservatore.

6. Due stelle che ruotano intorno a un centro comune sono dette binarie.

Col tempo questi corpi celesti si avvicinano l’uno all’altro, aumentando velocità di rotazione e riducendo la distanza che li separa. Il sistema binario perde costantemente energia e genera onde gravitazionali.

A causa della riduzione di energia la coppia di stelle è costretta a ruotare sempre più vicina e in fretta, fino a quando di verifica una fusione stellare. In prossimità del punto di fusione il sistema binario può raggiungere i 500 giri al secondo.

7. Anche il fondo del mare è ricoperto di stelle.

Si tratta di echinodermi della classe Asteroidea, comunemente conosciuti con il nome di stelle marine. Un tempo erano considerate una vera e propria piaga dai pescatori di ricci, che le tagliavano a metà e le rigettavano in mare. Ma dal momento che ogni braccio contiene tutte le strutture anatomiche presenti nella stella intera, esse erano in grado di rigenerarsi diventando il doppio di quante non fossero.

8. “Gesù nacque a Betlemme di Giudea, al tempo del re Erode.

Alcuni Magi giunsero da oriente a Gerusalemme e domandavano: ‘Dov'è il re dei Giudei che è nato? Abbiamo visto sorgere la sua stella, e siamo venuti per adorarlo’” (Matteo 2, 1-2). La stella di Betlemme è quel fenomeno astronomico che, secondo il racconto del Vangelo, guidò i re Magi a fare visita a Gesù appena nato. L'ipotesi più comune la identifica con una triplice congiunzione di Giove e Saturno verificatasi nel 7 a.C., nella costellazione dei Pesci.

9. Il senese Alessandro

Piccolomini, scrittore, filosofo, astronomo e membro dell'Accademia degli Intronati, è da molti considerato l’autore del primo atlante celeste moderno: il suo De le stelle fisse (1543), infatti, arriva con oltre mezzo secolo d’anticipo sul più noto Uranometria (1603) di Johann Bayer, giurista e astronomo tedesco.

Le 47 mappe che costituiscono l'opera raffigurano tutte le costellazioni tolemaiche (manca solamente quella del Puledro) e mostrano le stelle senza le corrispondenti figure mitologiche.

10. Le costellazioni cinesi sono diverse da quelle occidentali a causa dello sviluppo indipendente dell'antica astronomia cinese. Gli antichi cinesi hanno diviso il cielo notturno in modo differente, anche se esistono delle similitudini. Anche qui ritroviamo la cadenza stagionale e lo zodiaco è diviso in quattro regioni cui sono attribuiti altrettanti simboli: il drago azzurro dell’est che rappresenta la primavera, l’uccello rosso del sud che porta l’estate, la tigre bianca dell’ovest per l’autunno e la tartaruga nera del nord che simboleggia l’inverno.

Intervista a David Gross

Grandi attese

di Jacopo Romoli

Il vincitore del premio Nobel per la fisica nel 2004, David Gross, ci spiega perché il Large hadron collider (LHC) è così importante per i ricercatori oggi, quali potrebbero essere i prossimi sviluppi della teoria delle stringhe, e cosa gli piacerebbe scoprire in futuro.

Qual è la situazione attuale della fisica della particelle?

Si potrebbe dire che ci troviamo in un limbo, in attesa dell’LHC al Cern: anche se continuiamo a imparare moltissimo in linea teorica, di fatto aspettiamo che questa macchina si accenda – speriamo nei prossimi mesi – per scoprire molto di più. Ci sono molte questioni che dipendono da quel che rivelerà l’LHC. Perché è così importante l’LHC? Perché è la macchina che riuscirà a produrre collisioni di particelle elementari a livelli energetici 10 volte superiori a quelli che sono possibili ora.

Investigare questo tipo di regime energetico ci condurrà probabilmente a scoperte che non possiamo prevedere, ma ci sono anche risultati che gli scienziati si aspettano, come trovare la particella di Higgs per verificare finalmente l’ultima parte del modello standard. Pensiamo anche che l’LHC sarà in grado di raggiungere livelli di energia tali da produrre materia oscura, consentendoci di studiarla per la prima volta. Gli astronomi ci dicono che l’universo ne è pieno, e sappiamo che fa “piegare” la luce e che le stelle la “sentono”.

C’è un’ottima teoria secondo la quale è composta da particelle molto pesanti che interagiscono debolmente, ma non abbiamo mai visto queste particelle, non le abbiamo mai potute misurare o osservare nelle loro proprietà e interazioni. Non da ultimo, io personalmente sono entusiasta soprattutto all’idea che l’LHC potrebbe scoprire la supersimmetria.

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In poche parole, cos’è la supersimmetria?

In realtà si tratta di un’ipotesi, di una bellissima costruzione teorica nata con i primi sviluppi della teoria delle stringhe. Nel secolo scorso, con la teoria di Einstein e il modello standard, abbiamo imparato quanto è importante la simmetria. Ma la supersimmetria è un nuovo tipo di simmetria, che alcuni di noi credono sia una probabile proprietà della natura: secondo la supersimmetria le leggi della fisica sono indipendenti dalla rotazione nel superspazio, in modo analogo a come la normale simmetria rotazionale stabilisce che le leggi della fisica sono indipendenti dalla rotazione nello spazio “normale”.

Per esempio, non importa se un laboratorio è orientato verso est o verso ovest: anche ruotandolo si ottiene sempre lo stesso risultato. Ma le rotazioni di cui parliamo in questo caso sono nel superspazio, che sarebbe come lo spazio normale se non fosse che ha delle strane coordinate in più. Strane perché su di esse le lunghezze non si misurano con numeri normali, ma con numeri di Grassmann, che non rispettano la proprietà commutativa della moltiplicazione. Questa bellissima, elegante estensione della normale simmetria gioca un ruolo fondamentale nella teoria delle stringhe e permette di risolvere alcuni problemi teorici: per esempio, applicata a quel che sappiamo nella natura, produce automaticamente un candidato per la materia oscura, tra le altre nuove particelle. Quindi chi ama la supersimmetria spera che l’LHC fornisca qualche

prova della sua esistenza. Sarebbe la scoperta di un nuovo mondo! Nella supersimmetria ogni particella nota avrebbe un nuovo partner che si ottiene per rotazione nel superspazio. Avremmo immediatamente una quantità incredibile di nuovi fenomeni e nuove particelle da misurare ed esplorare, rivoluzionando l’idea che abbiamo dello spazio, e scoprendo un gran numero di quegli indizi che ci sono necessari per risolvere alcuni dei misteri della fisica delle particelle elementari: l’unificazione delle forze, la dinamica della rottura della simmetria della forza debole, l’origine della materia oscura e molte altre domande che rimangono ancora aperte, per le quali al momento abbiamo solo delle ipotesi.

Quanto tempo ci vorrà prima che l’LHC fornisca qualche prova a sostegno della supersimmetria?

Spero non troppo! Ma di fatto non lo sappiamo. Alcuni dicono che vedremo i primi segni di supersimmetria appena l’LHC sarà acceso, anche a livelli energetici contenuti… ma altri, meno ottimisti, sostengono che queste prove sono nascoste così bene che ci vorranno 5 o 10 anni. E francamente mi sembra una stima più realistica.

Basti pensare che per trovare la particella di Higgs, che conosciamo molto meglio, si stima che ci vorranno 5 anni, anche se in questo caso sappiamo esattamente cosa cercare. Si tratta di individuare un evento tra decine di milioni di eventi o anche più: è come cercare un ago in un pagliaio, un’impresa incredibilmente ardua.

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oxygen 07 – 09.2009 1 Simulazione della produzione di un evento Higgs nell’Lhc del Cern, in un rilevatore Atlas © Cern 2 — 3 La fisica delle particelle studia l’incredibilmente piccolo per capire l’incredibilmente grande.

L’immagine mostra il risultato delle collisioni tra particelle fondamentali – elettroni e positroni – nei quattro rilevatori di particelle del Lep al Cern, sovrapposto a uno sfondo di stelle ©Patrice Loïez, Cern

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Può dirci qualcosa di più sulla ricerca che le è valsa il premio Nobel?

Be’, stavamo ancora costruendo il modello standard quando ho preso il Ph.D.: era la fine degli anni sessanta, ed era ancora tutto estremamente confuso. Personalmente ero interessato soprattutto alla forza nucleare forte, che si è rivelata agire sui quark… ma a quel tempo nessuno credeva nei quark se non come oggetti matematici, perché non si vedono e non si possono “tirare fuori” dal nucleo. Mi ero concentrato sugli esperimenti realizzati a Stanford, che investigando la composizione dei protoni fecero emergere un comportamento inaspettatamente semplice, come se i protoni fossero componenti puntiformi che si muovevano liberamente. In effetti si poteva sostenere che avevano le proprietà dei quark.

Era una cosa piuttosto misteriosa, perché ci si aspettava che le forze nucleari fossero molto potenti. Come facevano le particelle a muoversi così liberamente? Con l’aiuto di Frank Wilczek cercai di trovare una spiegazione per questo fenomeno, e la nostra ricerca alla fine ci portò a teorizzare che l’interazione tra i quark è forte quando sono distanti – così forte, infatti, che non si riescono a tirare fuori dal nucleo – ma diventa molto debole quando sono vicini. Chiamammo questa proprietà “libertà asintotica”, che portò immediatamente alla teoria dell’interazione forte, la cromodinamica quantistica (QCD).

Lei ha anche formulato la teoria delle stringhe eterotiche con Harvey, Martinec e Rohm. Quali sono i suoi pensieri sulla teoria delle stringhe al momento?

La teoria delle stringhe vive un momento piuttosto insolito.

Ai tempi della cosiddetta “rivoluzione delle superstringhe”, 25 anni fa, avevamo grandi aspettative perché pensavamo che avremmo subito capito moltissimo in poco tempo. Ma la teoria delle stringhe si è rivelata molto più ricca di quanto non sembrasse allora, e molto più complicata. Gli stringhisti stanno cercando di risolvere molti problemi difficili, ma la nostra comprensione della teoria stessa è ancora così limitata che è difficile persino condurre esperimenti per testarla.

Nel complesso non si è rivelata all’altezza dell’entusiasmo iniziale, delle speranze di quando pensavamo che le risposte fossero dietro l’angolo. Nel tempo è sicuramente diventato più chiaro come essa faccia parte della stessa strut-

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Secondo me la teoria delle stringhe non è ancora nemmeno una vera teoria, ma piuttosto una struttura, un framework...

Grandi attese

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Mi piacerebbe anche sapere qual è la vera natura dello spazio e del tempo... mi piacerebbe molto capire come anche il tempo potrebbe rivelarsi un concetto emergente.

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tura concettuale che include il modello standard. All’inizio pensavamo che sarebbe stata diversa e rivoluzionaria, ma ora ci rendiamo conto che le parti della teoria delle stringhe che comprendiamo meglio sono in effetti quelle che sono equivalenti, a livello matematico, a quelle che usiamo per descrivere il modello standard. Secondo me la teoria delle stringhe non è ancora nemmeno una vera teoria, ma piuttosto una struttura, un framework con molte soluzioni costruite ma nessun principio generale organizzativo. Ci fornisce un set di strumenti incredibilmente ricco, ma avremo bisogno di maggiori input da parte della sperimentazione e delle scoperte teoriche, scoperte che al momento potrebbero arrivare da molti ambiti diver-

si ma che ruotano intorno a questioni molto difficili.

E in futuro? A quali ricerche le piacerebbe partecipare?

Mi piacerebbe veder sviluppata una comprensione davvero completa, quindi in grado di fornire previsioni, della QDC a tutte le scale.

Ci sono stati progressi notevoli in questa direzione negli ultimi anni, per lo più connessi agli sviluppi della teoria delle stringhe, ma sarei felice di lavorare di più in questo ambito. Invece di concentrarsi sulle questioni affrontate dalla teoria delle stringhe negli ultimi decenni, quali la gravità quantistica e l’unificazione, la QCD torna alle origini della teoria stessa.Oltre a questo sto an-

cora pensando molto a quel che ancora manca nella teoria delle stringhe: dove potremmo trovare gli ingredienti mancanti? Penso che sia necessario spingere la teoria delle stringhe verso i paradossi che ancora esistono nella gravità quantistica, come la singolarità cosmologica dell’universo, quelle nei buchi neri e così via. La teoria delle stringhe potrebbe aiutarci dove hanno fallito gli approcci tradizionali, ma potrebbe anche trovarsi di fronte a qualcosa che ci permetterebbe di scoprire quali sono i principi che mancano per completarla.

Mi piacerebbe anche sapere qual è la vera natura dello spazio e del tempo. Ho il presentimento che il nostro modo di pensare a essi non sia davvero fondamentale. Più proseguiamo nella com-

prensione della teoria delle stringhe e più troviamo prove a conferma di questo. Ci sono piccoli esempi di come si potrebbero pensare formulazioni fondamentali della teoria in cui lo spazio è un concetto emergente; e mi piacerebbe molto capire come anche il tempo potrebbe rivelarsi un concetto emergente.

Se potesse tornare indietro e scegliere un Ph.D. diverso, cosa sceglierebbe?

Immagino che se non potessi affrontare quesiti interessanti attraverso la fisica mi piacerebbe moltissimo la neuroscienza. Ho avuto la possibilità di avvicinarmi un po’ a questa straordinaria e giovane scienza grazie al fatto che, come direttore del Kavli Institute for Theoretical Physics, ho il privilegio di contribui-

re all’organizzazione dei corsi. Adottiamo un approccio alla fisica talmente ampio che insieme alle materie tradizionali inseriamo nei programmi anche molta biologia e neuroscienze. C’è ancora molto che ancora non sappiamo su come funziona il cervello, ma oggi è possibile osservare e misurare un gran numero di nuovi fenomeni. Questo fa sembrare che sia a portata di mano la comprensione di problemi concettuali sul funzionamento del cervello e sull’origine della coscienza. Sono questioni meravigliose, molto difficili e molto interessanti, sulle quali vorrei lavorare.

4 Simulazione di una collisione di ioni di piombo in Alice ©Cern

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Spazio per l’energia

di Amedeo Balbi

Il programma per il volo umano aerospaziale, in seguito alla missione Apollo, si sta concentrando sul progetto di una stazione orbitante intorno alla Terra con un equipaggio di 100 uomini, in grado di svolgere una molteplicità di compiti in campi che vanno dallo sviluppo delle risorse terrestri all’astronomia...

La tabella di marcia ipotizzata contempla il lancio di un primo modulo della grande stazione spaziale, con fino a 12 uomini, entro il 1975. I ricercatori Nasa che stanno progettando queste missioni umane avanzate prevedono che, sfruttando il concetto di modularità, si potrà sviluppare in modo progressivo la stazione iniziale fino a costruire una base in grado di ospitare 100 uomini entro il 1980. (“Aviation Week & Space Technology”, 24 febbraio 1969)

Verso la fine degli anni sessanta del secolo scorso, qualsiasi futurologo in vena di previsioni facili avrebbe scommesso su due cavalli sicuri: entro i primi anni del ventunesimo secolo l’uomo avrebbe colonizzato stabilmente la Luna; e la maggior parte dell’energia necessaria all’umanità sarebbe stata prodotta in modo pulito e abbondante attraverso il controllo delle reazioni di fusione nucleare, le stesse che tengono acceso il nostro Sole. Come chiunque è in grado di constatare, nessuna delle due profezie si è avverata.

L’ultima impronta di piede umano sulla Luna risale al 14 dicembre 1972, e la caccia a una forma di energia pulita e in grado di soddisfare i bisogni sempre crescenti del mondo moderno è ancora aperta.

Ma in una di quelle strane e imprevedibili convergenze di percorsi tecnologici che farebbero la felicità di uno scrittore di fantascienza, negli ultimi anni la ricerca sulla fusione ha stimolato, almeno in parte, il riaccendersi dell’interesse verso l’esplorazione e la colonizzazione del nostro satellite. La motivazione sarebbe un elemento rarissimo sulla Terra ma, sembrerebbe, molto abbondante nel suolo lunare: l’elio-3.

Cos’è che rende l’elio-3 così appetibile da spingere a cercarlo addirittura nel suolo lunare? Secondo alcuni studiosi, i nuclei di elio-3 (composti da due protoni e un neutrone) potrebbero es-

sere un combustibile appetibile per i reattori a fusione del futuro: quelli sperimentati finora (comunque ancora ben lontani dall’obiettivo della produzione di energia su larga scala) usano come combustibile nuclei di trizio (due neutroni e un protone) e deuterio (un neutrone e un protone). Sostituire l’elio-3 al trizio potrebbe avere alcuni vantaggi.

Le reazioni basate sull’elio-3 avrebbero come sottoprodotto protoni invece che neutroni: e i protoni, dotati di carica elettrica, sarebbero più facili da schermare usando campi elettromagnetici (e in questo modo la loro energia potrebbe essere imbrigliata e riutilizzata). Inoltre l’elio-3, al contrario del trizio, non è radioattivo.

I sostenitori dell’elio-3 come combustibile per le reazioni di fusione lo presentano entusiasticamente come una panacea, ma va detto che al momento il suo impiego è non solo del tutto speculativo, ma anche controverso dal punto di vista teorico.

In ogni caso, servirebbero quantità enormi di elio-3 per produrre l’energia richiesta: circa 40 tonnellate per un anno di fabbisogno energetico degli Stati Uniti (assumendo ottimisticamente una conversione di energia al massimo dell’efficienza teorica). Una quantità ben superiore all’intera riserva mondiale.

Sulla Luna, però, l’elio-3 potrebbe essere molto abbondante. Gli indizi in questo senso sono ba-

sati sulle analisi delle rocce riportate a Terra dalle missioni Apollo, che mostrano una concentrazione di elio-3 di molto superiore a quella trovata nelle rocce terrestri. Se queste stime fossero confermate, la Luna sarebbe un deposito relativamente vicino di un elemento che potrebbe in futuro rivelarsi inestimabile.

Nonostante la possibilità di usare l’elio-3 come combustibile nucleare sia ancora tutta da dimostrare, il miraggio di accaparrarsi il diritto all’uso di un elemento che potrebbe essere essenziale per la produzione energetica futura deve aver fatto breccia nelle agenzie spaziali mondiali. Se negli anni sessanta le motivazioni per la gara alla conquista della Luna furono essenzialmente di ordine strategico e militare, oggi sembra che il piatto della bilancia si sia spostato soprattutto verso l’aspetto economico dell’impresa, con lo sfruttamento delle risorse del satellite come motore principale.

Ed ecco allora che la ricerca dell’elio-3 compare sempre più spesso nella lista delle motivazioni che spingono nazioni finora rimaste fuori dall’esplorazione del nostro satellite a investire in costose missioni spaziali.

Gli Stati Uniti e la Russia hanno finora mantenuto un profilo piuttosto basso in merito alla ricerca di elio-3 sul suolo lunare, ma le nazioni emergenti, che sgomitano per entrare nel club spaziale, sono state meno vaghe. È il caso, in

particolare, dei due giganti asiatici: la Cina, che ha affermato ufficialmente di essere interessata alla possibilità di installare basi minerarie per l’estrazione di elio-3 sulla Luna, e l’ultima arrivata, l’India, che nell’ottobre dello scorso anno ha lanciato la sonda Chandrayaan-1, con l’obiettivo esplicito di valutare la composizione mineraria e chimica del satellite (e quindi, implicitamente, il suo contenuto di elio-3).

Con questa missione, non solo l’India è entrata ufficialmente a far parte del piccolo numero di nazioni che possono dire di avere mandato un loro satellite in orbita intorno alla Luna, ma è addirittura la quarta potenza, dopo Stati Uniti, Russia e Unione Europea, ad aver fatto allunare una sua sonda, la Moon Impact Probe, che ha toccato il suolo lunare il 14 novembre 2008.

L’investimento indiano nella corsa alla Luna può sembrare spropositato, per una nazione in via di sviluppo in cui larghe fasce di popolazione vivono in condizioni di estrema povertà.

Ma l’India ha da tempo, e previdentemente, investito in formazione (gli studenti indiani sono ormai tra i più ambiti nelle università americane), ricerca e sviluppo tecnologico, come le basi su cui costruire la crescita futura della nazione. Evidentemente, i governanti indiani sono convinti che, in prospettiva, avere un piede sulla Luna potrebbe fare una grande differenza.

Elio-3 o non elio-3.

20 novembre 1969.

L’astronauta Alan Bean, pilota della Apollo 12, tiene in mano un campione di suolo lunare raccolto durante la missione.

Riflesso nel suo visore si vede il comandante Charles Conrad mentre scatta la foto.

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Una tragica incomprensione reciproca

di George Coyne

La Commissione Galileo fu costituita da Giovanni Paolo II con una lettera del Cardinale Segretario di Stato, il 3 luglio 1981, ai membri della Commissione. Il 31 ottobre 1992, con una solenne udienza alla Pontificia Accademia delle Scienze, Giovanni Paolo II concluse il lavoro della Commissione. L’allocuzione del Papa fu preceduta da quella del Cardinale Paul Poupard che, con una lettera del 4 maggio 1990, era stato invitato dal Cardinale Segretario di Stato a coordinare le fasi finali del lavoro della Commissione. Un’analisi di queste due allocuzioni rivela alcune inadeguatezze.

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Una tragica incomprensione reciproca

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Nel discorso preparato per il Papa, l’affaire Galileo è descritto come “una tragica incomprensione reciproca”, che si può articolare nelle quattro conclusioni principali dei due discorsi: 1 si dice che Galileo non avesse compreso che, in quel tempo, il Copernicanesimo era solo “ipotetico” e che non ne possedeva le prove scientifiche; avrebbe quindi tradito proprio i metodi della scienza moderna della quale è considerato il fondatore; 2 si ritiene inoltre che, in quel tempo, i “teologi” non potessero comprendere correttamente le Scritture; 3 si sostiene che il Cardinale Roberto Bellarmino avesse compreso quanto era alta “la posta in gioco”; 4 quando si venne a conoscenza delle prove scientifiche del Copernicanesimo, la Chiesa si affrettò ad accettarlo e ad ammettere implicitamente che aveva sbagliato a condannarlo. Non sarà possibile discutere in questa sede tutte e quattro le conclusioni, ma vorrei commentare almeno il primo e il terzo punto.

Si dice che Galileo non avesse capito la differenza tra scienza e filosofia. Che non accettasse il Copernicanesimo come “ipotetico” e, quindi, che non capisse la scienza anche se è stato uno dei suoi fondatori. Si potrebbe discutere molto della caratterizzazione del metodo scientifico e dell’uso che Galileo ne fece. Mi limiterò qui a discutere l’ambiguità insita nel termine “ipotesi” stesso. In questo contesto, esso può essere usato in due modi distintamente diversi: come espediente puramente matematico, utile a prevedere gli eventi celesti, o come tentativo di capire la vera natura dei cieli. Questa fondamentale differenza di significato va vista in relazione all’uso che si fece del termine nell’antichità e fino al medioevo cristiano e dai tempi di Copernico fino a Galileo. Il miglior esempio, natural-

mente, è il caso di Osiander. Nel suo tentativo di salvare Copernico, Osiander, a insaputa dell’autore e andando contro i suoi intenti, scrisse una prefazione al De Revolutionibus per spiegare al lettore che il sistema presentato era da intendersi, come da tradizione nell’astronomia medievale, solo come espediente matematico.

Non c’è dubbio che Galileo vedesse invece i propri studi come tentativo di capire la vera natura delle cose. È noto che preferiva essere considerato un filosofo della natura piuttosto che un matematico. Si può discutere del fatto che Galileo fosse convinto di avere prove inconfutabili del Copernicanesimo (dedicando parte del dibattito al significato stesso del termine “prova”, per lui e per noi) ma non si può negare che abbia cercato indizi per dimostrare che corrispondeva alla realtà e non solo a un espediente matematico. Galileo rifiutò che il Copernicanesimo fosse un’ipotesi in questo senso, e cercò di verificarlo in modo sperimentale. Quindi non si può certo accusare di aver tradito proprio il metodo di cui è stato il fondatore.

Secondo il rapporto della Commissione, a differenza della “maggior parte” dei teologi, Bellarmino si era reso conto di quanto fosse alta la posta in gioco: pensava infatti che, di fronte alla possibile prova scientifica che è la Terra a girare intorno al Sole, si sarebbe dovuto “andar con molta consideratione in esplicare” ogni passaggio biblico che sembrasse affermare l’immobilità del nostro pianeta e “più tosto dire che non l’intendiamo, che dire che sia falso quello che si dimostra”. Le citazioni sono tratte dalla sua Lettera a Foscarini, da cui la Commissione trae due conclusioni che fanno sembrare Bellarmino uno dei teologi più rispettosi della scienza e di maggior apertura mentale. Sembra che Bellarmino sostenga che occorre essere cauti nella lettura dei riferimenti ai fenomeni naturali contenuti

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nelle sacre scritture, perché potrebbero emergere prove scientifiche contrarie. Se ciò avviene, occorre reinterpretare le Scritture. Si noti che il primato epistemico è dato alle Scritture.

Poiché Galileo non aveva prove inconfutabili del Copernicanesimo, l’interpretazione delle Scritture da parte dei teologi doveva rimanere in piedi, ma poteva sempre essere rivista. Ma questa è una presentazione corretta della posizione di Bellarmino? Il teologo intendeva veramente dire che finché non ci fossero state prove del movimento della Terra intorno al Sole occorreva essere cauti nell’interpretare le Scritture?

No, quel che dice davvero è che se un giorno tali prove fossero emerse, allora i teologi avrebbero dovuto adottare una certa cautela nell’interpretare le Scritture. Se avesse davvero creduto nella possibilità di una dimostrazione del Copernicanesimo, perché non avrebbe suggerito di non prendere posizione, come avevano fatto i Cardinali Barberini e Caetani? E perché ha votato a favore dell’ingiunzione di Galileo nel 1616, che gli vietava di continuare la ricerca sul Copernicanesimo? A Galileo fu vietato proprio di cercare le dimostrazioni scientifiche che, secondo Bellarmino, avrebbero costretto i teologi a reinterpretare le Scritture.

Conclusioni Alla fondazione e durante i lavori della commissione, il caso di Galileo fu spesso descritto come “una sorta di mito” nato in seguito a “una tragica incomprensione reciproca”. Ho argomentato alcune delle incomprensioni che continuano a esistere. Il “mito” continua? I miti si basano sempre su avvenimenti reali. Nel caso Galileo i fatti storici sono che l’ulteriore ricerca sul sistema copernicano fu proibita dal Decreto del 1616 e poi condannata nel 1633 dagli organi ufficiali della Chiesa con l’approvazione dei Pontefici regnanti. Questa, e non “una tragica incomprensione”, diede vita al “mito”.

Galileo era un rinomato scienziato mondiale: con la pubblicazione del Sidereus Nuncius fu riconosciuto come pioniere della scienza moderna. Aveva istigato ancora le controversie tra tolemaici e copernicani. L’evidenza dell’osservazione sfidava sempre di più la filosofia naturale aristotelica, che era il fondamento del geocentrismo. Anche qualora il Copernicanesimo venisse alla fine smentito, l’evidenza scientifica doveva essere comunque perseguita. A uno scienziato famoso come Galileo in quelle circostanze doveva essere permesso di continuare la sua ricerca, ma invece gli fu proibito ufficialmente dalla Chiesa. Sta proprio qui la tragedia.

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Tim McGuire/Corbis Fridmar Damm/Corbis

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Lo sconosciuto

di Kim Stanley Robinson

Uno sguardo sulla vita e nei pensieri del primo scienziato della storia, Galileo Galilei, prima che diventasse l’iconico genio che tutti conosciamo.

All’improvviso Galileo sentì che aveva già vissuto questo momento, che era già stato lì. In piedi al mercato degli artigiani del venerdì, davanti all’Arsenale di Venezia, aveva già sentito uno sguardo su di lui e aveva guardato in alto, vedendo un uomo che lo fissava, uno sconosciuto alto, dal volto stretto e appuntito. Come l’altra volta (ma quale altra volta?) lo sconosciuto rispose allo sguardo di Galileo sollevando per un attimo il mento, poi gli venne incontro attraverso il mercato, passando cautamente tra i teli, i banchetti e le bancarelle affollate che erano sparse per tutto il Campiello del Malvasia. Il senso di dejà vu era così forte da dare a Galileo il capogiro, ma una parte della sua mente rimaneva abbastanza distaccata da chiedersi come poteva essere possibile percepire lo sguardo di qualcuno su di sé.

Lo sconosciuto raggiunse Galileo, si fermò e fece un rigido inchino, porgendogli la mano destra. Galileo rispose all’inchino, prese la mano offerta e la strinse. Era stretta e lunga, come il viso dell’uomo.

In un latino gutturale dall’accento stranissimo, lo sconosciuto gracchiò: “Siete voi Domino Si1

gnor Galileo Galilei, professore di matematica all’Università di Padova?”

“Sono io. Voi chi siete?”

L’uomo lasciò andare la mano. “Sono un collega di Giovanni Keplero. Lui e io abbiamo esaminato di recente uno dei vostri molto utili compassi militari.”

“Sono lieto di sentirlo”, disse Galileo, sorpreso.

“Io e il Signor Keplero ci scambiamo lettere, come probabilmente vi ha già detto, ma non mi ha scritto nulla in merito. Quando e dove vi siete incontrati?”

“L’anno scorso, a Praga.”

Galileo annuì. Nel corso degli anni la residenza di Keplero era variata in modi che non aveva nemmeno tentato di seguire. In effetti Galileo non aveva nemmeno risposto all’ultima lettera di Keplero, non essendo riuscito a finire il libro che l’accompagnava. “E da dove venite?”

“Dall’Europa del Nord.”

Alta Europa. Il latino dell’uomo era davvero curioso, diverso dalle parlate transalpine che Galileo aveva sentito. Esaminò l’uomo più attentamente, notando la sua notevole altezza e magrezza, il suo chinarsi, i suoi occhi vicini e

Lo sconosciuto

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“Tali calcoli sarebbero più semplici se si potessero vedere oggetti più lontani.”

“Molte cose sarebbero più semplici.”

“Sì. E ora è possibile.”

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decisi. Avrebbe avuto una barba fitta, ma la sua rasatura era perfetta. Indossava una giacca e un mantello scuri e costosi, così puliti che sembravano nuovi. La voce ruvida, il naso affilato, il viso stretto e i capelli neri lo facevano sembrare un corvo trasformato in uomo. Galileo percepì di nuovo l’inquietante sensazione che questo incontro fosse già avvenuto. Un corvo che parla a un orso...

“Quale città, quale paese?” Galileo insisté.

“Echion Linea. Vicino a Morvran.”

“Non conosco queste cittadine.”

“Viaggio molto.” Lo sguardo dell’uomo era fisso su Galileo come sul primo pasto dopo una settimana. “Di recente sono stato nei Paesi Bassi, ed è lì che ho visto uno strumento che mi ha fatto pensare a voi, per via del vostro compasso che, come ho detto, Keplero mi ha mostrato.

Questo congegno olandese è una sorta di... vetro per vedere.”

“Uno specchio?”

“No. Un vetro attraverso il quale guardare. O meglio un tubo attraverso cui si guarda, con una lente di vetro a ogni capo. Fa sembrare le cose più grandi.”

“Come una lente da gioielliere?”

“Sì.”

“Ma funziona solo per oggetti vicini.”

“Questa funziona con oggetti molto lontani.”

“Come è possibile?”

L’uomo alzò le spalle.

Che cosa interessante. “Forse è perché ci sono due lenti”, disse Galileo. “Erano concave o convesse?”

L’uomo fece per parlare, esitò, poi alzò ancora le spalle. Il suo sguardo si fece così fisso che gli occhi quasi si incrociavano. Avevano l’iride marrone con qualche chiazza verde e gialla, come il canale di Venezia al tramonto. Infine disse “Non lo so.”

Galileo non ne fu colpito. “Avete uno di questi

tubi con voi?”

“Non con me.”

“Ma ne avete uno?”

“Non di quel tipo, ma sì. Ma non con me.”

“E così avete pensato di parlarmene.”

“Sì. Per via del vostro compasso. Abbiamo visto che, tra le sue varie applicazioni, si può usare per calcolare le distanze.”

“Certo.” Una delle funzioni principali del compasso era valutare la gittata dei cannoni. Nonostante questo erano stati molto pochi i servizi di artiglieria e gli ufficiali che ne avevano acquistato uno. Trecentosette, per la precisione, nell’arco di dodici anni.

Lo sconosciuto continuò: “Tali calcoli sarebbero più semplici se si potessero vedere oggetti più lontani.”

“Molte cose sarebbero più semplici.”

“Sì. E ora è possibile.”

“Interessante”, disse Galileo. “Potete ripetermi il vostro nome, signor…?”

L’uomo si guardò intorno, a disagio. “Vedo che gli artigiani si stanno preparando ad andar via.

Vi sto trattenendo, e devo incontrare un uomo di Ragusa. Ci vedremo ancora.”

Con un rapido inchino si girò, e costeggiando l’alto muro di mattoni del campiello si affrettò verso l’Arsenale, così che Galileo lo vide passare sotto l’emblema del leone alato di San Marco, che si allungava in bassorilievo sull’architrave dell’entrata della grande fortezza. Per un secondo sembrò che una bestia-uccello volasse sopra l’altra. Poi l’uomo girò l’angolo e scomparve.

Galileo tornò a rivolgersi al mercato degli artigiani. Alcuni di loro se ne stavano effettivamente andando: piegavano i teli e mettevano via le loro merci in scatole e ceste tra le ombre del pomeriggio. Nei suoi quindici o vent’anni di consulenza per vari gruppi dell’Arsenale, aveva spesso fatto un salto al mercato del venerdì per vedere

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Lo sconosciuto

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cosa c’era in mostra tra i nuovi strumenti e congegni, parti meccaniche e così via. Ora si aggirava tra volti familiari, muovendosi per abitudine.

Ma era distratto. Sarebbe stata un’ottima cosa riuscire a vedere oggetti distanti come se fossero vicini. Gli vennero in mente subito molti utilizzi.

Ovvi vantaggi militari, in effetti.

Si fece strada verso il banco di uno dei produttori di lenti, canticchiando un motivo di suo padre che gli tornava in mente ogni volta che era a caccia di qualcosa. A Murano e Firenze ci sarebbero state lenti migliori: qui non trovò nient’altro che le solite lenti d’ingrandimento. Ne prese due, sollevandole fino a davanti l’occhio destro.

Il leone di San Marco divenne una macchia avorio sfocata. Era un bassorilievo di scarsa qualità, vide con l’altro occhio, molto rudimentale rispetto alle consumate statue romane che stavano sotto di lui, a entrambi i lati del cancello.

Galileo mise a posto le lenti sul tavolo e s’incamminò lungo la Riva San Biagio, dove attraccava uno dei traghetti per Padova. Lo splendore della Serenissima riluceva nell’ultima parte della giornata. Si sedette al suo solito posto lungo la riva, per riflettere. La maggior parte della gente ormai sapeva che doveva lasciarlo in pace quando era assorto nei suoi pensieri: s’infuriava, se veniva disturbato. La gente ancora gli ricordava la volta che aveva spinto nel canale un marinaio

reo di aver interrotto la sua solitudine.

Una lente d’ingrandimento è convessa su entrambi i lati. Fa sembrare gli oggetti più grandi, ma solo fino a quando sono vicini, e Galileo ne sapeva qualcosa. I suoi occhi, spesso doloranti, negli ultimi anni avevano perso acume per le cose vicine. Stava invecchiando: era un vecchio rotondo e barbuto, senza più la vista di una volta.

Una lente, soprattutto se ben molata, gli tornava sempre utile.

Era facile immaginare un molatore che, intento nel suo lavoro, sollevasse due lenti mettendole l’una di fronte all’altra per vedere cosa succedeva. Si stupì di non averlo fatto prima lui stesso. Ma, come aveva appena scoperto, non succedeva poi molto. Non riuscì a capire subito perché, ma poteva studiare il fenomeno come suo solito. Per cominciare, poteva almeno guardare attraverso diversi tipi di lenti in combinazioni diverse, e vedere semplicemente cosa succedeva. Non c’era vento. L’equipaggio del traghetto remava lentamente lungo il Canale della Giudecca verso la laguna aperta. Gli insulti di rito del capitano contro i rematori tagliavano le urla dei gabbiani, come versi di Ruzante: femminucce, bambole di stracci, mia madre rema meglio di voi! “La mia di sicuro”, aggiunse Galileo sovrappensiero, come faceva sempre.

Quella vecchia cagna aveva ancora due braccia da scaricatore di porto. Finché non era interve-

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nuto lui, la volta che avevano litigato, le stava suonando di santa ragione a Marina; e Galileo sapeva molto bene che Marina non si tirava certo indietro quando c’era da fare a botte. Le aveva separate, con tutti che urlavano...

Guardava il tramonto dal suo posto sulla prua del traghetto. C’erano stati anni in cui avrebbe passato la notte in città, solitamente al palazzo rosa di Sagredo, “l’Arca”, con la sua collezione di creature selvagge e le sue feste sguaiate. Ma ora Sagredo era ad Aleppo in missione diplomatica, e Paolo Sarpi viveva tra i muri di pietra di una cella da monaco, nonostante il suo incarico prestigioso, e tutti gli altri compagni di ventura di Galileo avevano cambiato città o abitudini notturne. No, quegli anni ormai erano passati.

Erano stati anni buoni, anche se era spiantato (come lo era ancora, del resto). Lavorava tutto il giorno a Padova, e si divertiva tutta la notte a Venezia. Così per tornare a casa di solito prendeva la barca all’alba, e restava in piedi sulla prua con tra le orecchie il ronzio del vino e del sesso, le risate e il sonno. Quelle mattine il sole balzava sopra il Lido, dietro di loro, e si riversava sulle loro spalle illuminando il cielo e lo specchio della laguna, uno spazio semplice e chiaro come una buona dimostrazione: tutto era pulito, ben definito davanti agli occhi, splendente di promesse per un giorno che avrebbe potuto por-

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tare qualsiasi cosa. Tornare a casa sull’ultima barca della giornata come ora, invece, era sempre come tornare al cuore dei problemi infinitamente ingarbugliati della sua vita.

Più il cielo occidentale gli si infiammava davanti, più era probabile che il suo umore precipitasse. Di temperamento volatile, cambiava umore velocemente, e ogni istrionico tramonto rischiava di farlo schiantare come un pellicano che si tuffa nella laguna. Questa sera, tuttavia, l’aria era limpida e Venere in alto nel crepuscolo lapislazzulo, lucente come una specie di emblema. Galileo stava ancora pensando allo sconosciuto e alle strane notizie che aveva portato.

Poteva essere vero? E se sì, perché nessuno se n’era accorto prima? Sbarcò sul molo lungo l’estuario e si avvicinò alla fila di carretti in partenza per la notte. Saltò sul retro di uno di quelli che andava a Padova, salutando il conducente e sdraiandosi sulla schiena per guardare le stelle saltellare sopra di lui. Quando il carretto superò via Vignali, vicino al centro di Padova, era ormai la quarta ora della notte, e le stelle erano oscurate dalle nuvole. Con un sospiro aprì il cancello che conduceva nel suo giardino, un grande spazio racchiuso dalla L formata dall’ampia e vecchia casa. Ortaggi, pergole per le viti, alberi da frutto: fece un respiro profondo per assorbire i profumi di questa parte della casa, la sua preferita, poi si fece forza e scivolò nel pande-

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Arsenale, Venezia

Lo sconosciuto

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... e finì per ripassare con loro le equazioni fondamentali... senza mai smettere di far saltellare Virginia sulle ginocchia...

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monio che c’era sempre all’interno. La Piera non era ancora entrata a far parte della sua vita, e nessuno prima di lei era mai riuscito a mantenere l’ordine.

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“Maestro!” gridò uno degli artigiani più piccoli quando Galileo entrò nella grande cucina. “Mazzoleni mi ha picchiato!” Galileo gli diede uno schiaffo sulla testa, come per conficcare nel terreno una canna per i pomodori. “Sono sicuro che te lo sei meritato”, disse. “Niente affatto, maestro!” Il ragazzo si rimise in piedi senza timore e riprese a lamentarsi, ma non riuscì a concludere molto prima che uno stormo di studenti circondasse Galileo, implorandolo di aiutarli con un problema sul quale sarebbero stati interrogati il giorno dopo per il corso di fortificazioni all’università. Galileo si aprì la strada tra di loro verso la cucina.

Non capiamo, gemevano a turno, anche se sembrava un problema semplice. “Pesi diseguali pendenti da distanze diseguali peseranno egualmente, ogni volta che dette distanze abbiano contraria proporzione di quella che hanno i pesi”, recitò, come aveva cercato di insegnar loro solo la settimana prima. Ma prima che potesse sedersi per decifrare le annotazioni del loro professor Mazzoni, Virginia si gettò tra le sue braccia per raccontargli con grande dettaglio come si era comportata male sua sorella minore Livia quel giorno. “Datemi mezz’ora”, disse agli studenti, prendendo in braccio Virginia e portandola con sé fino al lungo tavolo. “Sono molto affamato, e Virginia ha fame di

me.”Ma avevano più paura di Mazzoni che di lui, e finì per ripassare con loro le equazioni fondamentali, insistendo che trovassero la soluzione da soli, mentre mangiava gli avanzi della loro cena, senza mai smettere di far saltellare Virginia sulle ginocchia. Era leggera come un passerotto. Aveva cacciato di casa Marina cinque anni prima: per molti versi era stato un sollievo, ma ora stava solo a lui e alla servitù crescere le bambine e trovare loro un posto nel mondo. Le domande di ammissione prima del noviziato nei conventi vicini non erano state accettate, quindi dovevano ancora passare un po’ di anni. Altre due bocche, perse tra tutte le altre.

Trentadue, per essere precisi. Era come un ostello boccaccesco, tre piani di camere tutte troppo piene, dove tutti dipendevano da Galileo e dal suo salario di cinquecentoventi fiorini l’anno. Certo, i diciannove studenti che ospitava pagavano una retta e una somma per vitto e alloggio, ma erano così voraci che per sfamarli andava quasi sempre in perdita. Ancora peggio: gli costavano tempo, e lui aveva fissato il prezzo dei compassi militari a cinque scudi l’uno, più venti per ricevere le istruzioni d’uso nell’arco di un periodo di due mesi presso la casa di via Vignali. Ma considerando quanto tempo gli costava, era ormai evidente che andava in perdita con ogni vendita. Il compasso non aveva davvero dato i risultati che aveva sperato. © Kim Stanley Robinson 2009, estratto da Galileo's Dream pubblicato con il permesso di HarperCollins Publishers UK.

Photoreport

Una marea di energia

fotografia di Alexis Rosenfeld

Le maree, che hanno ispirato innumerevoli miti e leggende, sono anche una fonte di energia alternativa promettente. Al momento però uno degli impianti maggiori al mondo, la centrale mareomotrice di Saint-Malo costruita negli anni sessanta, copre appena il 3% del fabbisogno energetico della Bretagna. Uno dei problemi che i ricercatori devono ancora superare è lo sfasamento temporale, nell’arco della giornata, tra i picchi di domanda e la frequenza delle maree, prevedibile in base alle fasi lunari e solari.

Il gigante si sveglia: interferometria a Paranal

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Il gigante si sveglia: interferometria a Paranal

di Francesco Paresce

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La rete interferometrica dell’ESO situato sulla cima del Cerro Paranal in Cile ha visto la sua “prima luce” quando, usando due telescopi puntati sulla stella gigante α Hydrae, i due fasci sono stati convogliati verso la camera di collaudo VINCI dalla linea di ritardo per misurarne il diametro angolare con alta precisione. Questo evento ha segnato la nascita di una nuova facility astronomica che permette di osservare il cosmo nel visibile e infrarosso con una risoluzione angolare e una sensibilità mai raggiunte finora, aprendo un nuovo capitolo nell’esplorazione del nostro universo.

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La cima del Cerro Paranal nel deserto dell’Atacama in Cile ospita i giganti dell’astronomia moderna: i quattro telescopi di 8 metri di diametro che formano il complesso del Very Large Telescope dell’ESO. Ma guardando bene la superficie della montagna dall’alto, si notano altre strutture che, a prima vista, non sembrano aver niente a che fare con i quattro telescopi del VLT. Queste sono, prima di tutto, il lungo tunnel di più di 120 metri di lunghezza che attraversa tutta la cima dal primo al quarto telescopio, poi le trenta basi circolari, disposte in file parallele ortogonali al tunnel centrale, ed infine un grande edificio centrale situato proprio al centro del complesso. Inoltre sembrerebbe quanto meno strana la disposizione del VLT lungo un arco ai bordi della cima, invece che tutti in linea più al centro. E poi, in fondo, perché quattro?

Non ne bastavano uno o due? Viene quindi spontaneo domandarsi: tutto questo a cosa serve? La risposta è semplice: stiamo vedendo na-

scere la più grande rete interferometrica del mondo che, quando sarà terminata nei prossimi anni, ci darà la possibilità di vedere oggetti con una risoluzione angolare dell’ordine di 1 millisecondo d’arco. Per contestualizzare questa cifra, possiamo pensare che, negli ultimi secoli, siamo passati dalla risoluzione angolare dell’occhio nudo (1 minuto d’arco circa) a quella del primo telescopio di Galileo nel Seicento (5 secondi d’arco) a quella del Hubble Space Telescope lanciato nello spazio nel 1990 (0,04 secondi d’arco): un bel fattore 2.000, in meno di 400 anni.

Eccezione fatta per il HST, che osserva sopra l’atmosfera, tutti i telescopi a terra soffrono però una perdita significativa di risoluzione angolare rispetto a quella teorica limite dovuta alla diffrazione del telescopio: tale perdita è dovuta alla turbolenza atmosferica che dà luogo al famoso “seeing”. Oggi questa perdita può essere ridotta notevolmente con l’uso della tecnica dell’ottica adattiva (AO), sebbene solo per campi visivi piut-

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tosto ristretti (dell’ordine del minuto d’arco al massimo nel visibile) e, comunque, solo per seeing già in partenza molto favorevoli.

Per tutti questi anni, dunque, gli astronomi hanno perseguito la doppia strategia di aumentare sempre di più sia la risoluzione sia la sensibilità dei loro strumenti per vedere sempre più lontano nello spazio (e quindi indietro nel tempo) con la massima nitidezza. Dato che l’efficienza di raccolta della luce proveniente da una sorgente astronomica aumenta con il quadrato del diametro D del telescopio e la risoluzione angolare diminuisce come 1/D, la soluzione più semplice del problema è sempre stata quella di aumentare sempre più il diametro dei telescopi. Benché questa soluzione fosse l’ideale in termini di sensibilità non lo era tanto per la risoluzione che era, fino a poco tempo fa, sempre limitata dall’atmosfera.

Quindi, a terra almeno, il progresso in questo parametro risiedeva e risiede tuttora soprattutto nel controllo rigoroso del seeing mediante vari accorgimenti tecnici e sopratutto nel porre il telescopio in un buon sito (California, Hawaii,

Cile ecc.). A parte la possibilità, almeno in linea di principio, di costruire un telescopio di 100 o 200 metri di diametro, sono solo due in modi in cui si può superare il corrente tetto della risoluzione angolare nell’ottico/infrarosso corrispondente a un telescopio di circa 10 metri a terra (tra 0,05 e 0,1 secondi d’arco con un buon sistema AO), mantenendo il vantaggio di una grande apertura: collocare il telescopio nello spazio (come con il HST e il nuovo NGST, che tuttavia con i suoi 6 metri di diametro non potrà superare 0,02 secondi d’arco di risoluzione), oppure ricorrere all’interferometria a sintesi d’apertura, come con il VLTI e l’interferometro del Keck.

Queste tre reti (in inglese arrays) raggiungeranno e oltrepasseranno nel visibile la mitica soglia di 0,001 secondi d’arco (il millisecondo d’arco o mas) e, punto cruciale, permetteranno di raggiungere sorgenti molto deboli grazie all’uso dei grandi telescopi di 10 metri del Keck per il KIIA, dei quattro 8 metri VLT per il VLTI e dei due 8,4 metri del LBT. Una volta raggiunta questa soglia, i tre interferometri si troveranno veramente sulla “cima” della montagna e potranno essere superati solo da possibili super-array fu-

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turi di telescopi posti a chilometri di distanza l’uno dall’altro.

Ma come si ottiene in pratica questo quasi incredibile livello di rendimento in barba, sembrerebbe a prima vista, alle leggi più elementari dell’ottica? Non avendo la possibilità, per adesso almeno, di coprire tutta la superficie del Cerro Paranal con un unico specchio di quasi 200 metri di diametro che ci darebbe immediatamente la risoluzione desiderata, almeno in teoria (sopratutto se sapessimo come correggere l’effetto perturbativo atmosferico su una superficie così vasta), siamo costretti a rivolgerci a un noto “trucco” dell’ottica già proposto nell’Ottocento, pare, da Fizeau per primo.

Per quanto riguarda almeno la risoluzione angolare, non ci sarebbe veramente bisogno di raccogliere ogni singolo fotone che cade all’in-

terno di tale apertura di 200 metri. Basta infatti catturarne un gruppetto rappresentativo, e cioè un campione che permetta di ricostruire a poco a poco la struttura spaziale essenziale dell’oggetto osservato dalla scala angolare più piccola data principalmente dai punti più lontani, situati ai bordi della montagna a circa 200 metri di distanza, a quella più grande data dai punti più centrali. Questa dunque è la sintesi dell’apertura. In effetti, un telescopio monolitico fa la stessa cosa ma con una copertura continua e simultanea su tutta l’apertura.

C’è solo una differenza, purtroppo assai significativa, che rende il “trucco”, come molti trucchi d’altronde, impegnativo da mettere in pratica correttamente. Questa differenza nasce dal fatto che i fasci devono arrivare tutti in fase al fuoco del telescopio perché le cose funzionino come devono (e cioè possano interferire tra loro per

dare luogo alla famosa funzione di Airy). Nel caso del telescopio monolitico, questa condizione è assicurata dalla figura dello specchio, che è tale da far arrivare ogni fotone dalla stessa sorgente al fuoco attraversando quasi esattamente lo stesso percorso ottico. Nel caso dell’array che non riempia completamente l’apertura, i fotoni che arrivano da ciascun telescopio non possono fisicamente compiere esattamente lo stesso percorso per arrivare a un fuoco, a meno che la stella non si trovi esattamente allo zenit.

tico dei due fasci sia il più identico possibile nei due “bracci” dell’interferometro, e l’altro per poter controllare indipendentemente la posizione della pupilla al centro del tunnel. Il risultato di tutto questo andirivieni, non appena la condizione di ZOPD sia soddisfatta, è la comparsa, nel laboratorio di combinazione al centro della rete, di frange d’interferenza ossia di un alternarsi di regioni scure e illuminate.

La cosiddetta OPD (Optical Path Difference) tra i due fasci è dovuta all’inclinazione dell’onda in arrivo rispetto alla linea base (baseline) che collega i due telescopi. Per ottenere quindi la condizione necessaria per l’interferenza costruttiva dei due fasci – la cosiddetta Zero OPD (ZOPD) – bisogna introdurre in qualche modo un ritardo nel fascio proveniente dal telescopio più lontano per “aspettare” quello più veloce, in modo che, nel laboratorio centrale dove si combinano finalmente i fasci, la OPD sia azzerata.

Il punto fondamentale di questa tecnica risiede nel fatto che la precisa posizione, ampiezza e contrasto di queste frange portano in sé informazioni vitali sulla struttura angolare della sorgente osservata. Informazioni tali da rivelare la struttura spaziale della sorgente nella direzione della linea di base a una risoluzione angolare non più dettata dalle caratteristiche dei singoli telescopi nella rete, ma semplicemente dalla distanza tra i telescopi. In linea di principio questa distanza è limitata solo dallo spazio fisico a disposizione dei telescopi, che nel caso di Paranal corrisponde appunto a 200 metri circa.

Questa funzione cruciale si può effettuare con un telescopio mobile retro-riflettore la cui posizione è comandabile continuamente in modo da ottenere per qualunque posizione dell’oggetto in cielo la condizione di ZOPD. Ovviamente, dato che l’oggetto cambia posizione continuamente durante il tempo di osservazione, questo sistema, detto “linea di ritardo” (Delay Line), deve spostarsi costantemente secondo una traiettoria ben precisa. In pratica, si preferisce generalmente usare due linee di ritardo invece di una per due motivi: il primo per ragioni di simmetria, e cioè per assicurarsi che il percorso ot-

Quindi, in pratica, per quanto riguarda la risoluzione angolare è come se avessimo costruito un telescopio di 200 metri di diametro con molti telescopi relativamente piccoli sparsi qua e là sulla cima della montagna. Il grosso vantaggio è ovviamente che questo congegno, che sfrutta appieno la presenza dei quattro telescopi giganti di 8 metri già esistenti e funzionanti (e di almeno altri tre telescopi mobili più piccoli, del diametro di 1,8 metri), costa assai meno di quanto costerebbe costruire un telescopio monolitico gigante di 200 metri di diametro (ammesso che lo sapessimo costruire, cosa non affatto trascurabile!).

Cerro Paranal, Cile, Il cielo stellato sopra all’osservatorio Las Campanas © Roger Ressmeyer/Corbis 1—2

Rushing Past Galaxies Toward the Milky Way © Smithsonian Institution; digitally enhanced by Roger Ressmeyer/Corbis 3

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Sotto il sole di Archimede

di Marco Cattaneo

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Cinquantaquattro specchi lunghi 100 metri ciascuno; 31.000 metri quadrati di superficie attiva; 5 Megawatt di potenza equivalente per generare quasi 10 gigawattora all’anno; 6200 tonnellate all’anno di anidride carbonica non immesse in atmosfera; 2000 tonnellate equivalenti di petrolio all’anno risparmiate. Sono le nude cifre del progetto Archimede, il primo impianto solare termico a concentrazione che nella seconda metà del 2010 entrerà in funzione presso la centrale a gas a ciclo combinato Enel di Priolo Gargallo.

Frutto di una collaborazione tra Enel ed Enea – l’Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente – e sviluppato da una rete di piccole e medie aziende italiane con una spiccata propensione all’innovazione, Archimede è il più avanzato progetto del mondo nel promettente settore dell’energia solare a concentrazione termica. Talmente promettente che un consorzio di aziende tedesche sta già pensando a un megaprogetto da 400 miliardi di euro per coprire di impianti solari ampie superfici desertiche nel Nord Africa.

D’altra parte quella del solare termico a concentrazione è storia che arriva da lontano. I primi impianti sperimentali furono costruiti in California e nel Nevada negli anni ottanta, e sono ancora in funzione. Dimenticata per un paio di decenni, questa tecnologia è tornata di interesse in anni recenti, quando la Spagna ha cominciato a finanziare la costruzione di grandi impianti alla periferia di Siviglia e di Granada.

Il progetto Archimede ha però caratteristiche che lo rendono molto competitivo rispetto alle centrali già in funzione. Un impianto solare termico a concentrazione è costituito da una serie di specchi che concentrano appunto la luce solare su un volume dove scorre un fluido che, scaldandosi a temperature di diverse centinaia di gradi, aziona la turbina di una centrale convenzionale, producendo elettricità. Doveroso omaggio allo scienziato sicracusano che per primo sfruttò la capacità degli specchi di concentrare la luce solare, Archimede è costituito da specchi

parabolici che concentrano la radiazione su un tubo al cui interno scorre un fluido di sali fusi che può essere portato fino a 550-600 gradi Celsius, per poi restituire il calore alla turbina con un rendimento del 16-17 per cento. I vantaggi?

Presto detto: grazie alla particolare scelta dei sali la temperatura operativa è più alta e il rendimento nominale maggiore di quello degli impianti già esistenti. E poi quegli stessi sali saranno usati per accumulare il calore anche per 10 ore (contro le 7, per esempio, dell’impianto di Granada), continuando a produrre elettricità anche di notte e in condizioni di scarsa insolazione.

I lavori di allestimento dell’impianto sono ormai in fase avanzata, e tra pochi mesi potremo assistere all’avvio di un gioiello dell’innovazione italiana, che per una volta ci metterà in prima linea in un settore di grande attualità, offrendo alle aziende che partecipano all’impresa una tecnologia potenzialmente esportabile su larga scala.

Non ci resta che aspettare, dunque, di veder splendere il sole di Archimede.

Illustrazione 3D di Giuseppe Di Dio e Giuseppe Gullotta

Abbecedario dell’universo

E=mc2

Aa

Bb

Cc

Dd

Ee

Acceleratori di particelle

Astri

Big Bang

Cosmo

Dimensioni

Elettrone

Strumenti che riescono a fornire a nuclei e particelle elementari energie elevate, portandoli a velocità vicinissime a quella della luce... come avviene nel cosmo, in vicinanza di grandi onde d’urto magnetiche prodotte da fenomeni catastrofici come le esplosioni delle stelle. Il più grande acceleratore è attualmente in funzione al Cern di Ginevra.

Oggi sappiamo che quei puntini luminosi che vediamo nel cielo possono essere singole stelle oppure intere galassie...

L’inizio di tutto, la nascita dell’universo... i dati osservativi ci dicono che in passato l’universo era più caldo e più denso di ora: ipotizzando di tornare indietro nel tempo si arriva a un momento, circa 14 miliardi di anni fa secondo le stime più recenti, in cui temperatura e densità erano così alte da non essere descrivibili dalla fisica che conosciamo.

L’insieme di tutti i corpi celesti, spesso considerato sinonimo di universo.

Il nostro spazio ne ha tre: sono le coordinate che ci permettono di definire la nostra posizione nell’universo, il “dove”. Ma per descrivere cosa accade abbiamo bisogno anche di un “quando”, il tempo. Einstein ha mostrato che il “dove” e il “quando” non sono completamente indipendenti: il fatto che la luce abbia una velocità finita e insuperabile lega in modo profondo spazio e tempo.

Ecco perché parliamo di quattro dimensioni, lo spazio-tempo.

Particella elementare, fra le prime a essere scoperte, dotata di carica elettrica negativa.

Antimateria

Versione speculare della materia di cui siamo formati, tipicamente composta da particelle dotate della stessa massa ma di carica opposta a quella “normale” (ad esempio l’antielettrone, o positrone, ha carica elettrica positiva, mentre l’elettrone ce l’ha negativa).

Atomo

Componente fondamentale della natura, formato da un nocciolo carico positivo formato da protoni e neutroni (il nucleo), circondato da un numero di elettroni tale da renderlo neutro. Neutroni, protoni ed elettroni appartengono alla vasta famiglia delle particelle elementari.

La maggior parte della materia dell’universo è formata da atomi a cui sono stati “strappati”, in tutto o in parte, gli elettroni (il risultato sono i “nuclei ionizzati”).

Buco nero

Qualunque oggetto dotato di massa è sottoposto alla forza di gravità, che tende ad attrarre le sue parti verso il centro, comprimendolo.

Quando la massa è molto grande, l’attrazione gravitazionale prevale e non c’è nulla che freni la materia, che precipita all’interno della buca gravitazionale che essa stessa ha creato.

Raggi cosmici

Forma di radiazione costituita da particelle elementari, per lo più dotate di carica elettrica. La maggior parte proviene dalla nostra galassia, ma quelli di energia più elevata probabilmente sono prodotti da eventi catastrofici in galassie lontane. Gli acceleratori costruiti dall’uomo probabilmente non raggiungeranno mai lo stesso livello di energia di queste particelle.

Energia

Capacità dei corpi (macroscopici o microscopici) di produrre lavoro. Può assumere molte forme (calore, cinetica, magnetica, elettrica, gravitazionale, ecc.), ma la cosa importante è che si conserva. La relatività ci dice che anche i corpi fermi possiedono energia per il semplice fatto che hanno una massa, (la famosa relazione E=mc2, dove c è la velocità della luce). Con una certa estensione di linguaggio si parla anche di “energia del vuoto”, concetto introdotto dalla meccanica quantistica per spiegare alcune proprietà dello spaziotempo in cui viviamo.

300 000 Km/s

Ff

Gg

Ii

Ll

Frequenza

Galassie

Inflazione

Lampi gamma

Velocità dalle luce

Massa inerziale

Nebulosa

Neutrino

Numero di ripetizioni di un fenomeno periodico in un’unità di tempo. Per un’oscillazione o un’onda, l’inverso della frequenza corrisponde alla lunghezza d’onda. Per la luce visibile, la frequenza è legata al colore.

La meccanica quantistica associa una lunghezza d’onda anche alle particelle di materia, secondo una precisa relazione fra energia e frequenza.

Mattoni fondamentali dell’universo, sono costituite da stelle (fino a centinaia di miliardi!) e tenute insieme dalla gravitazione. Probabilmente sono immerse nella materia oscura, che ne determina l’evoluzione gravitazionale.

Questo termine “inflazionato” (in realtà una brutta traduzione dall’inglese) sta per “gonfiamento” o rapidissima espansione dell’universo appena nato, a velocità addirittura superiore a quella della luce, pur senza violare le leggi della relatività!

Senza l’inflazione la teoria del Big Bang presenterebbe terribili problemi. L’inflazione dura un tempo estremamente breve ma alla sua fine lascia un universo molto simile a quello che vediamo ora.

Detti anche “gamma ray burst”, sono i fenomeni più energetici del nostro universo. Scoperti negli anni settanta da satelliti militari, la loro natura comincia a essere compresa solo ora: probabilmente sono esplosioni di stelle supermassicce (ipernovae), o il risultato dello scontro di stelle di neutroni o buchi neri.

Solitamente indicata con la lettera c, è la massima velocità raggiungibile dagli oggetti nel nostro universo (particelle comprese). Un raggio luminoso impiega un certo tempo a percorrere una certa distanza (ad esempio impiega 8 minuti per arrivare dal Sole alla Terra), quindi osservando oggi corpi astronomici molto lontani, di fatto, viaggiamo indietro nel tempo.

Proprietà di un corpo che ne determina il moto quando sottoposto a forze.

Ammasso di gas, generalmente illuminato da una o più stelle. Fino agli inizi del Novecento il termine era però usato per descrivere qualunque oggetto celeste che apparisse “nebuloso”: ad esempio la nebulosa di Andromeda, la galassia a noi più vicina e l’oggetto più distante visibile a occhio nudo, lontano 3 milioni di anni luce, composto da miriadi di stelle.

Particella elementare con la massa più piccola, priva di carica elettrica ed estremamente penetrante. Ne esistono tre tipi che possono tramutarsi l’uno nell’altro tramite il fenomeno delle oscillazioni. Costituisce una delle componenti fondamentali dell’universo e rappresenta una (piccola) parte della materia oscura. Le stelle ne producono in abbondanza, e anche il nostro Sole è già stato “neutrinografato”.

Fotoni

Particelle, anche dette “quanti” di luce, con massa pari a zero. Come tutte le particelle elementari possono essere descritti in maniera complementare sia come onda sia come particelle.

Le proprietà particellari della luce sono più evidenti a energie più elevate (lunghezze d’onda ridotte).

Gravità

La famosa mela di Newton ne descrive bene gli effetti fondamentali: agisce su tutto quanto è contenuto nell’universo ed è sempre attrattiva, costringendo i corpi a muoversi l’uno verso l’altro. È la forza fondamentale che plasma la forma delle galassie, ma oggi sappiamo che a grandissime distanze compete con l’effetto repulsivo dovuto all’energia oscura...

Mm Nn

Anno luce

Unità di misura pari alla distanza percorsa dalla luce in un anno, nel vuoto.

Ad esempio, il Sole dista 8 minuti luce dalla Terra, mentre il raggio dell’universo visibile è di circa 14 miliardi di anni luce. Nell’uso più recente l’anno luce è stato sostituito dal “parsec”, pari a 3,26 anni luce.

Massa gravitazionale

Proprietà di un corpo che determina l’intensità con cui agisce la forza gravitazionale.

Neutrone

Particella elementare priva di carica elettrica.

u

u d

Oo Stella di neutroni

Nuclei galattici

Uno dei possibili risultati che si ottengono dopo la morte esplosiva (supernova) di una stella con una massa pari ad almeno dieci volte il nostro Sole (l’altro è un buco nero, a seconda del livello di compressione del nucleo stellare durante l’esplosione). La densità e l’attrazione gravitazionale di una stella di neutroni sono talmente elevate che un oggetto cadendo da una quota di un metro sulla sua superficie arriverebbe quasi alla velocità della luce prima di schiantarsi.

Zona centrale delle galassie.

Oggi si sa che moltissime galassie, compresa la nostra, contengono giganteschi buchi neri al loro centro. In alcune galassie sono particolarmente attivi e divorano intere stelle a ritmo elevato: in questo caso vengono chiamati nuclei galattici attivi e sono sede di fenomeni di produzione di elevatissime quantità di energia.

Pp

Qq

Rr

Onde gravitazionali

Materia oscura

Energia oscura

Particelle elementari

Quark

Relatività speciale e generale

Gli oggetti di grande massa (come stelle o buchi neri) deformano lo spazio-tempo e, in particolari situazioni (ad esempio quando due buchi neri si scontrano), le deformazioni prodotte assumono la forma di vere e proprie onde, come quelle nell’acqua prodotte da un sasso. Si tratta di onde estremamente deboli e difficilissime da rivelare, ma che fanno cambiare i metri e gli orologi stessi che usiamo per misurare!

Anche se ne sappiamo ancora molto poco, sappiamo che contribuisce all’energia dell’universo almeno cinque volte più della materia normale. Se è composta di particelle elementari, necessariamente più elusive dei neutrini, queste potrebbero essere rivelate nello studio delle componenti rare dei raggi cosmici, grazie all’acceleratore Lhc del Cern di Ginevra o ai laboratori sotterranei come quello del Gran Sasso.

Difficile da definire, sapendone così poco! Quel che si sa per ora è che costituisce il 73% della materia e dell’energia dell’universo (il 27% rimanente pare essere composto di materia, normale e oscura) e che, al contrario della forza di gravità, è repulsiva. Einstein dichiarò di aver commesso il più grande errore della sua vita quando ci si “avvicinò” inventando la costante cosmologica...

Scoperte nella radiazione naturale e nei raggi cosmici all’inizio del Novecento, costituiscono i mattoni fondamentali della materia. Le più comuni sono gli elettroni e i quark, di cui sono formati protoni e neutroni, ma oggi sappiamo che ne esistono tre famiglie, ciascuna formata da due tipi di quark, un tipo di elettrone e un tipo di neutrino.

Parte costitutiva fondamentale della materia, impossibili da osservare individualmente. Non si può escludere che siano a loro volta composti da particelle ancora più elementari, ma non sembra probabile.

Teorie formulate da Einstein nel 1905 e nel 1923, che hanno radicalmente modificato la nostra idea del mondo fisico. La teoria della relatività speciale prevede, tra l’altro, che spazio e tempo siano correlati (oggi si parla infatti di “spaziotempo”) e relativi al moto di chi li misura. La teoria della relatività generale descrive la struttura dello spaziotempo come plasmata dalla materia che vi abita, attraverso la gravità.

Protone

Particella elementare dotata di carica elettrica positiva, costituente fondamentale del nucleo atomico e responsabile, insieme al neutrone, di quasi tutta la massa degli atomi.

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Ss

Tt

Uu

Spazio

Supernova

Tempo

Universo

Fino a un secolo fa, era considerato il teatro immutabile in cui avvengono (nel tempo) i fenomeni. Ma la teoria della relatività (speciale e generale) ha cambiato tutto questo, e il modello del Big Bang prevede che spazio e tempo siano nati insieme a tutto il resto...

Esplosione di una stella, che avviene quando la forza gravitazionale prende il sopravvento sulla pressione della radiazione emessa con le sue reazioni termonucleari. A volte rende la stella più luminosa di tutta la galassia che la contiene e fa disperdere nell’universo una gran quantità degli stessi elementi di cui siamo composti. Allo stesso tempo viene emessa una enorme quantità di neutrini (nel 1987 i neutrini emessi nell’esplosione di una supernova in una galassia satellite della nostra sono stati rivelati dagli osservatori neutrinici allora in funzione).

Dimensione nella quale si concepisce e si misura il trascorrere degli eventi, è unito allo spazio nel concetto di spazio-tempo nella teoria della relatività.

Letteralmente, tutto quello che esiste. La sua definizione è cambiata profondamente nel corso dell’ultimo secolo e oggi fa riferimento a un oggetto in evoluzione, descritto dalle leggi della relatività generale. Negli ultimi decenni ci sono state molte speculazioni sul fatto che l’universo che conosciamo non sia unico, ma faccia parte di un insieme di universi chiamato “multiverso”.

Stelle

Popolano le galassie e, quelle della Via Lattea, illuminano la nostra volta celeste.

Sono sfere di gas, principalmente idrogeno, che la gravità tende a comprimere.

L’energia sviluppata da processi nucleari (fusione) le sostiene per milioni o miliardi di anni, evitando che diventino buchi neri, e fornisce energia all’ambiente circostante. È la stella a noi più vicina, il Sole, a permettere la vita sulla Terra.

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Galileo nell’Inferno di Dante

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Galileo nell’Inferno di Dante

Nel 1587 un giovane erudito di belle speranze, di nome Galileo Galilei, teneva Due lezioni all’Accademia fiorentina circa la figura, sito e grandezza dell’Inferno di Dante1. Questo serissimo lavoro è in realtà un saggio di esegesi letteraria commissionato a Galileo in virtù della sua incipiente notorietà. Il giovane colse l’occasione per vedere riconosciute le proprie competenze matematiche: eccellente operazione promozionale per un ambizioso di ventiquattro anni che avrebbe presto ottenuto la cattedra di matematica presso l’Università di Pisa.

Dopo avere pubblicato le prime opere scientifiche (De Motu e La bilancetta), Galileo vuole mostrare che la fisica matematica non consiste soltanto di calcoli efficaci dal punto di vista tecnico, ma può dare un contributo ai dibattiti culturali più nobili, acquisendo così uno statuto intellettuale paragonabile a quello delle materie umanistiche classiche2. Infatti gli accademici fiorentini chiedono a Galileo di risolvere una controversia letteraria riguardo l’interpretazione dell’Inferno di Dante. Nel 1506 era stata pubblicata una descrizione, firmata dal fiorentino Antonio Manetti, della geografia e della geometria dell’Inferno così come erano state descritte da Dante (in modo spesso oscuro).

di Jean-Marc Lévy-Leblond

Chiamato a risolvere le controversie sulla reale geografia dell’Inferno di Dante, Galileo usa la scienza per dirimere una questione letteraria molto discussa al suo tempo. Sbaglia, in realtà, ma forse anche da questo errore trae ispirazione per i Discorsi, considerati il suo testamento scientifico...

Si trattava in particolare di valutare l’attendibilità delle rappresentazioni figurative proposte da Botticelli negli anni novanta del Quattrocento in una sontuosa edizione illustrata che seguiva i primi schizzi di Giuliano da Sangallo. Le illustrazioni si basavano su dimensioni in cifre esplicite tratte dal testo di Dante attraverso calcoli complessi e che, per i circoli intellettuali di un’epoca per la quale La Divina Commedia costituiva un 1

punto di riferimento fondamentale, dovevano essere accuratamente stabilite. Ma nel 1544 Alessandro Velutello, di Lucca, città rivale di Firenze, pubblicò una critica severa all’opera di Manetti e propose una descrizione molto diversa dell’Inferno. Galileo fu chiamato a dirimere la questione dibattuta; lo fece, in modo alquanto prevedibile, in favore del fiorentino Manetti.

Ovviamente né all’inizio del quindicesimo secolo per Manetti e Velutello e i loro lettori, né alla fine dello stesso secolo per Galileo e i suoi ascoltatori, si trattava in alcun modo di prendere sul serio la descrizione di Dante dal punto di vista teologico. L’importanza della Divina Commedia nell’ambito della cultura toscana rendeva evidente la necessità di commentarla e di comprenderla in tutti i suoi aspetti – compresi quelli topografici – in modo da renderne più agevole la complessa lettura3. Galileo sceglie con cura e commenta i versi di Dante chiamati in causa, cominciando con il confermare la descrizione di Manetti: l’Inferno è una cavità conica il cui vertice si trova al centro della Terra, e il cui asse, a livello della superficie, è posto in corrispondenza di Gerusalemme (ovviamente…); il cerchio che ne è alla base ha un diametro uguale al raggio della Terra4, e ciò equivale a dire che, in una sezione centrale della Terra che passa per l’asse del cono, il settore infernale occupa un sesto dell’area del disco. Qualcuno, non ferrato in geometria tridimensionale, potrebbe dunque pensare che la medesima proporzione valga per i volumi. A questo punto Galileo chiama in causa le proprie conoscenze: Ma volendo sapere la sua grandezza rispetto a tutto l’aggregato dell’acqua e della terra, non dovia-

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mo già seguitare la opinione di alcuno che dell’Inferno abbia scritto, stimandolo occupare la sesta parte dello aggregato; però che, facendone il conto secondo le cose dimostrate da Archimede ne i libri Della sfera e del cilindro, troveremo che il vano dell’Inferno occupa qualcosa meno di una delle 14 parti di tutto l’aggregato: dico quando bene tal vano si estendessi sino alla superficie della terra, il che non fa; anzi rimane la sboccatura coperta da una grandissima volta della terra, nel cui colmo è Jerusalem, ed è grossa quanto è l’ottava parte del semidiametro.

I trattati di Archimede erano molto poco noti, allora, e facevano parte dei testi matematici eruditi che i commentatori precedenti di Dante, letterati puri, non potevano conoscere. È interessante verificare rapidamente le stime di Galileo con l’aiuto delle espressioni algebriche che oggi abbiamo a disposizione (che però continuano a essere di livello universitario5). Galileo, nel commento proposto, non si presenta solo come matematico e chiama in causa anche le proprie conoscenze fisiche. A questo titolo pronuncerà una critica volta a stroncare i commenti di Velutello. Quest’ultimo, in effetti, concepiva i gradini successivi dell’Inferno come porzioni di un cilindro con le pareti parallele all’asse comune.

Galileo fa giustamente notare che tali pareti non sono affatto verticali, poiché, per essere tali, do-

vrebbero essere generate da un raggio che passa al centro della Terra: in due punti distanti, le direzioni delle verticali locali non sono parallele ma convergenti. Così, le falesie che delimitano tali gradini cilindrici sono di fatto oblique rispetto alla verticale e con uno strapiombo pronunciato, dunque assolutamente instabili.

Ponendo [Velutello] che il burrato si alzi su con le sponde equidistanti tra di loro, si troveranno le parti superiori prive di sostegno che le regga, il che essendo, indubitatamente rovineranno: perciò che essendo che le cose gravi, cadendo, vanno per una linea che dirittamente al centro le conduce, se in essa linea non trovano chi le impedisca e sostenga, rovinano e caggiono.

Sicché Galileo aveva già in mente il problema della caduta dei corpi anche quando leggeva Dante! In realtà, ironicamente, la critica di Galileo è invalidata dagli sviluppi successivi della fisica. In effetti, la teoria della gravitazione di Newton dimostra che l’accelerazione di gravità è diretta verso il centro della Terra soltanto nel caso in cui quest’ultima sia una sfera piena (o, comunque, presenti una simmetria sferica).

L’esistenza di una cavità eccentrica di proporzioni notevoli, come l’Inferno dantesco, modifica considerevolmente il campo di gravitazione interna. Il calcolo che Galileo, come è ovvio, non poteva effettuare, mostra quindi che l’ipotesi in-

genua di Velutello è più vicina alla realtà di quanto non lo sia la teoria di Galileo…6 Infine, Galileo chiama in causa la resistenza dei materiali, come sperimentatore, per rispondere alle obiezioni sollevate contro l’esistenza della volta che copre l’Inferno: Sì come alcuni hanno sospettato, non par possibile che la volta che l’Inferno ricuopre, rimanendo sì sottile quant’è di necessità se l’Inferno tanto si alza, si possa reggere, e non precipiti […], oltre al rimanere non più grossa dell’ottava parte del semidiametro […]. Al che facilmente si risponde, che tal grossezza è suffizientissima: perciò che, presa una volta piccola, fabricata con quella ragione, se arà di arco 30 braccia, gli rimarranno per la grossezza braccia 4 in circa, la quale non solo è bastante, ma quando a 30 braccia di arco se gli desse un sol braccio, e forse 1/2, non che 4, basteria a sostenersi.

Il paragone tra la calotta dell’Inferno e una volta in muratura utilizzato da Galileo rimanda senza alcun dubbio ai rapporti tra la struttura dell’Inferno di Dante e l’architettura della celebre cupola del Duomo di Firenze progettata da Brunelleschi, che ebbe un ruolo emblematico nel Rinascimento7. Ma se questa analogia ha un senso culturale profondo, il suo valore scientifico è nullo: una volta gigantesca come quella dell’Inferno, se avesse le medesime proporzioni geometriche di una piccola volta in muratura,

non sarebbe di certo altrettanto solida. Alla luce delle concezioni moderne sull’accelerazione di gravità e la resistenza dei materiali, la copertura dell’Inferno sarebbe ineluttabilmente destinata a crollare. Infatti, la resistenza di una volta aumenta come l’area della sua sezione mentre il suo peso varia in rapporto al suo volume.

Se tutte le dimensioni sono moltiplicate per un medesimo fattore di scala, per esempio 10, il peso sarà moltiplicato per 1000, ma la resistenza al crollo soltanto per 100; sarebbe, in proporzione, 10 volte più fragile.

Dunque esiste necessariamente un limite alla solidità di una struttura ottenuta attraverso il semplice cambiamento di scala a partire da una struttura solida più piccola8. E nel caso della volta dell’Inferno paragonata alla piccola volta in muratura presa in considerazione da Galileo, in cui il fattore di scala è di svariate centinaia di migliaia, il limite è ovviamente superato, e di molto. Ma questo tipo di argomentazione è stato dimostrato e sviluppato… da Galileo stesso, nei Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze9. Qui arriviamo a un nodo cruciale per quanto riguarda le Lezioni e il loro ruolo nello sviluppo del pensiero di Galileo.

In effetti è decisamente verosimile che lo scienziato abbia presto compreso il proprio errore di ragionamento, derivato da una concezione pura-

1–3 Duomo di Santa Maria del Fiore, Firenze

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Si può anche avanzare la congettura che Galileo, nel comprendere il proprio errore, abbia subito un vero e proprio choc psicologico.

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mente geometrica, che non tiene conto delle leggi di scala riguardanti le proprietà fisiche della materia. E la presa di coscienza di questo errore sarebbe stata all’origine dei suoi lavori sulla resistenza dei materiali, esposti nei Discorsi. Questa tesi, proposta da Mark Paterson10, si basa su argomentazioni serie. Il fatto che Galileo abbia inteso molto presto il carattere fallace dei cambiamenti di scala considerati nelle Lezioni sull’Inferno spiegherebbe in particolare la discrezione, per non dire la reticenza, dimostrata quasi immediatamente riguardo a tale lavoro. Lo scienziato ha sicuramente riservato a tali questioni riflessioni intense tra il 1590 e il 1600.

Si può anche avanzare la congettura che Galileo, nel comprendere il proprio errore, abbia subito un vero e proprio choc psicologico, di cui si trova eco nei Discorsi: Sagredo: Io già mi sento rivolgere il cervello, e, quasi nugola dal baleno repentinamente aperta, ingombrarmisi la mente da momentanea ed insolita luce, che da lontano mi accenna e subito confonde

ed asconde imaginazioni straniere ed indigeste. E da quanto ella ha detto parmi che dovrebbe seguire che fusse impossibil cosa costruire due fabbriche dell'istessa materia simili e diseguali, e tra di loro con egual proporzione resistenti.

Queste righe costituiscono una confutazione esplicita dell’argomento presente nelle Lezioni, in cui si assimila la cupola dell’Inferno a una piccola volta in muratura. Lo stesso argomento invalida il pittoresco passaggio delle Lezioni in cui Galileo tenta di stimare per omotetia l’altezza di Lucifero (il risultato è 2.000 braccia). Si ha quindi ragione di credere che Galileo abbia compreso rapidamente il proprio errore. Di fatto, se i Discorsi sono stati pubblicati soltanto nel 1638, i materiali che l’opera raccoglie erano pronti prima del 1610, momento in cui Galileo si dedica alle osservazioni astronomiche e pubblica la prima opera importante, il Sidereus Nuncius. È dunque lecito considerare le Lezioni sull’Inferno come il crogiolo da cui prende il via il lavoro fondamentale di Galileo sviluppato nei Discorsi.

G. Galilei, Due lezioni all’Accademia Fiorentina circa la figura, sito e grandezza dell’Inferno di Dante, in Le opere di Galileo Galilei, a cura di A. Favaro, vol.

IX, 29-57, Barbera, Firenze 1968. L’opera è stata recentemente tradotta in francese: Galilée, Leçons sur l’Enfer de Dante, Fayard, Parigi 2008, traduzione e prefazione di Lucette Degryse, postfazione di JeanMarc Lévy-Leblond.

1

2 Per inquadrare il contesto del lavoro di Galileo si veda l’introduzione di Lucette Degryse alla traduzione francese dell’opera, op. cit. Si vedano anche Th.B. Settle, Experimental Sense in Galileo’s Early Work and its Likely Sources, in Largo campo di filosofare, Proceedings Euro-

symposium Galileo 2001, Fundación Canaria Orotava de Historia de la Ciencia, La Orotava, Tenerife 2002; Th.B. Settle, Dante, the Inferno and Galileo, di prossima pubblicazione.

Le mappe e le misure dell’Inferno e la loro iconografia costituiscono un argomento dell’esegesi letteraria dell’opera dantesca; si vedano G. Agnelli, Topo-cronografia del Viaggio dantesco, Hoepli, Milano 1891; S. Orlando, Geografia dell’Oltretomba dantesco, in Guida alla Commedia, Bompiani, Milano 1993.

3

Questa disposizione fa sì che gli accessi più comodi agli inferi siano situati su questo cerchio (nel punto in cui lo spessore

della volta si riduce a zero). Si vede che (imbrogliando un po’ sul valore del raggio terrestre), questo cerchio passa non lontano dagli ingressi all’Inferno ben noti in epoca antica (in Grecia, in Sicilia e in Campania). Si veda A. Nadaud, Aux portes des Enfers, Actes Sud, Arles 2004.

Si veda J.-M. Lévy-Leblond, Appendice I alla postfazione dell’ed. francese, op. cit., pp. 167168.

5

6 Si veda J.-M. Lévy-Leblond, Appendice I alla postfazione dell’ed. francese, op. cit., pp. 170173.

4

dici Caetani di Dante”, L’Erma di Bretschneider, Roma 1997.

Qui si può notare come Manetti, che Galileo difende nelle Lezioni, sia stato anche il biografo di Brunelleschi.

Si veda J.-M. Lévy-Leblond, Appendice III alla postfazione dell’ed. francese, op. cit., pp.

174-175.

8

9 G. Galilei, Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze, in Le opere di Galileo Galilei, a cura di A. Favaro, vol. VIII, Barbera, Firenze 1968.

M.A. Peterson, Galileo’s Discovery of Scaling Laws, in “American Journal of Physics”, 70, 575, 2002.

10

Si veda S. Toussaint, De l’Enfer à la Coupole. Dante, Brunelleschi et Ficin A propos des “Co7

Astri e particelle, arcobaleni invisibili

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Astri e particelle, arcobaleni invisibili

di Roberto Battiston

Il 2009 è Anno internazionale dell’astronomia e Anno galileiano. Per celebrare questo evento e raccontare le attività di ricerca della comunità scientifica impegnata nelle ricerche che riguardano l’universo, la sua origine e il suo divenire, l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e l’Agenzia spaziale italiana (Asi), in collaborazione con il Palazzo delle Esposizioni di Roma e sotto la direzione scientifica di Roberto Battiston, hanno realizzato la mostra “Astri e particelle. Le parole dell’universo”, aperta dal 27 ottobre 2009 al 14 febbraio 2010.

Feynman affermava che esistono arcobaleni che gli occhi non possono vedere ma che non per questo sono meno affascinanti. Occupandomi di particelle elementari, di forze fondamentali, di meccanica quantistica – vale a dire di cose infinitamente piccole ma, proprio per questo, alla base di tutto il resto – ho sempre avuto ben presente l’osservazione di Feynman. Quando cercavo di spiegare, a me prima ancora che agli altri, quali fossero gli oggetti che studiavo, quasi sempre con strumenti inversamente proporzionali, nelle loro dimensioni e complessità, alle dimensioni e all’elementarità dei fenomeni che volevo osservare, mi rendevo conto di quanto sia impegnativo raccontare l’invisibile.

Il nostro pensiero è intriso di immagini, anche quando affronta le questioni più astratte. Buona parte delle scienze della natura, come la biologia e la geologia, solo per citarne un paio, sono in grado di attingere a immagini di una bellezza ed efficacia straordinaria e non hanno problemi a essere comunicate. L’astronomia è entrata a far parte di questo club scientifico da un paio di decenni: prima di Hubble e dei super telescopi moderni le cose non stavano certamente così, e certamente la grandissima parte di informazioni che ci provengono oggi dal cosmo sono ottenute con strumenti raffinati che estendono enormemente la nostra capacità di vedere.

1

Gli astri sono irraggiungibili ma ci mandano una grande quantità di messaggi sotto forma di radiazione; opportunamente rivelati e decodificati, essi ci permettono di capire di cosa siano fatti i corpi celesti, come si sviluppino, quale sia il loro ruolo nell’universo.

Gran parte di questa radiazione è luce, una piccola parte è materia. Della parte luminosa solo una piccola frazione è visibile ai nostri occhi attraverso le lenti dei telescopi. Quasi tutti i messaggi che arrivano sul nostro pianeta sono inve-

ce invisibili. Nel corso del secolo scorso la comprensione dell’universo è progredita in modo straordinario proprio perché siamo riusciti a sviluppare strumenti sempre più sofisticati che ci permettono di vedere i vari tipi di arcobaleni, di luce e di materia, nascosti ai nostri sensi e di godere dell’estetica dell’invisibile.

Questa mostra parte dal presupposto che, una volta viste, anche le particelle elementari diventano incredibilmente familiari e quotidiane. Che se riusciamo a manipolare con le nostre mani il tessuto dello spazio-tempo non ce ne dimenticheremo facilmente. Che se l’espansione dell’universo ci avvolge in tre dimensioni mentre la guardiamo potremo raccontarla ai nostri amici o ai nostri figli. E se capiamo come l’eco del Big Bang sia davvero presente nelle antenne delle nostre televisioni, la prossima volta che guardiamo il Grande Fratello ci potrà venire voglia di cambiare canale... e sintonizzarci sull’universo.

La mostra si apre con una “doccia cosmica”: niente paura, non si tratta di una secchiata d’acqua ma semplicemente della visualizzazione dei raggi cosmici. Si tratta in particolare di muoni che, impalpabili e numerosissimi, attraversano il nostro corpo in ogni singolo istante della nostra vita. Ogni secondo siamo trapassati da centinaia di queste particelle, fratelli pesanti degli elettroni, che sono prodotte nell’atmosfera e finiscono la loro corsa a decine o centinaia di metri di profondità nel terreno. Nella doccia cosmica sarà possibile farsi una fotografia insieme a questi effimeri ma penetranti messaggeri dell’universo e mandarla via e-mail agli amici.

Poco più in là sarà invece possibile vedere nei dettagli le particelle della radioattività naturale, in parte dovuta ai raggi cosmici: piccole tracce che appaiono dal nulla nella forma di sbuffetti di condensazione all’interno di una camera a

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Astri e particelle, arcobaleni invisibili

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Cose che accadranno durante la tua visita alla mostra (o in mezz’ora della tua vita) ma di cui non ti accorgerai

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nebbia. È a partire da queste tecniche che gli scienziati hanno sviluppato esperimenti sempre più grandi e complessi, come quelli che permettono negli altopiani dell’Argentina di studiare raggi cosmici di energia equivalente a una palla da tennis battuta da un campione. O come gli esperimenti che nello spazio ricercano la materia oscura e l’antimateria. O quelli svolti sotto il Gran Sasso, in grado di fotografare tutti i dettagli dell’interazione di un muone energetico che attraversa ben 17 metri di materia prima di fermarsi. E poi ci sono i neutrini. Siamo immersi in un mare di queste particelle, emesse dalle stelle, incluso il nostro Sole, dalle supernovae, dal Big Bang.

Dieci milioni di miliardi di neutrini solari, provenienti direttamente dalla fornace della nostra stella, attraverseranno il vostro corpo mentre visitate la mostra. Per rivelare i neutrini solari occorrono strumenti molto grandi, come quelli

nelle viscere del Gran Sasso, in grado di rivelarne uno ogni tanto e di vedere il Sole da sotto la montagna. Analogamente, per rivelare i neutrini che vengono dalla nostra galassia gli scienziati usano il nostro pianeta come filtro: con giganteschi esperimenti piantati nei ghiacci del Polo Sud guardano i neutrini che vengono dall’emisfero nord, nelle profondità del Mediterraneo guardano i neutrini che vengono dall’emisfero sud. Un curioso modo di usare il nostro pianeta, no?

Qualche cosa di simile lo facciamo con il fascio di neutrini che corre sottoterra dal Cern di Ginevra al Gran Sasso, dove sono posti gli strumenti per la rivelazione di queste particelle.

La mostra continua con la luce, il messaggero principe con cui l’universo comunica con noi.

La luce visibile, sì, ma soprattutto quella invisibile, dalle onde radio ai raggi gamma. Quella che negli ultimi 50 anni ci ha permesso di vedere tutti i colori dell’universo, e di apprezzare il

1. 100.000 supernove esploderanno nell’universo osservabile (50 al secondo!).

Le supernove sono stelle che esplodono ponendo termine alla loro evoluzione. Esplodendo rilasciano in pochi secondi tantissima energia (fino a mille miliardi di volte l’energia prodotta dal Sole in un anno, oppure un miliardo di miliardi di miliardi di volte il consumo annuo di energia dell’umanità) e diventano molto brillanti, tanto quanto tutte le stelle della galassia che le ospita. Le stelle massicce esplodono quando il peso del loro nucleo non è più sostenuto dalla pressione interna e collassano, formando un piccolo nocciolo duro (una neonata stella di neutroni) su cui rimbalza quasi tutto il materiale più esterno. Le stelle più piccole, invece, possono esplodere se evolvono in una nana bianca (una stella molto compatta) di massa poco più grande della massa del Sole. Se si supera una certa massa critica, infatti, si ha un innesco violento di reazioni nucleari che in pochi istanti inceneriscono tutto.

2. Si produrranno 10 milioni di miliardi di miliardi di miliardi di chili di ferro nel cuore delle stelle nell’universo visibile.

Il ferro è prodotto nelle stelle e disperso nel cosmo durante le esplosioni delle supernove.

Senza le stelle e le loro esplosioni non ci sarebbe un singolo atomo di ferro in tutto l’universo, come quello contenuto nell’emoglobina del tuo sangue. È proprio vero che siamo figli delle stelle!

3. Attraverseranno il tuo corpo un milione di raggi cosmici aventi energia equivalente alla massa del protone.

Come potrai vedere nella doccia cosmica e nella camera a nebbia il nostro corpo è continuamente attraversato da centinaia di particelle penetranti che provengono dal cosmo. Sulla Terra esse sono principalmente muoni, prodotti nell’atmosfera dai raggi cosmici: particelle cariche molto energetiche, accelerate dai processi violenti che avvengono nelle vicinanze delle supernove e dei buchi neri.

I muoni sono molto penetranti e attraversano tutto. Tutti gli esseri viventi sulla Terra convivono da sempre con questa forma di radiazione nucleare che viene dal cosmo, la stessa che è prodotta nel nocciolo delle centrali.

4. Attraverseranno il tuo corpo 10 milioni di miliardi di neutrini prodotti dal Sole.

Le reazioni nucleari che avvengono all’interno del Sole generano energia sotto forma di radiazione elettromagnetica (la luce che vediamo), ma anche di neutrini, particelle con massa molto piccola e privi di carica elettrica (cioè elettricamente neutri).

I neutrini non sono da confondere con i neutroni, particelle pesanti che, insieme ai protoni, compongono il nucleo dell’atomo. L’interazione dei neutrini con la materia è molto debole.

Essi scappano via dal Sole e, dopo 8 minuti circa, arrivano sulla Terra attraversandola come i raggi di luce attraversano il vetro delle finestre. Data la difficoltà con cui vengono osservati loro natura è ancora in parte misteriosa e sono studiati attivamente dagli scienziati di tutto il mondo. a cura del professor Oscar Straniero, direttore dell’Osservatorio astronomico di Teramo

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Quello che c’e’ nella mostra ma che non potrai vedere (!)

1. Mille miliardi di fotoni fossili.

La radiazione di fondo (anche detta fossile), è la luce prodotta durante il Big Bang. Per i primi 300.000 anni l’universo era opaco a questa radiazione, ma poi, raffreddandosi, se l’è lasciata scappare. È una specie di fotografia dell’universo primordiale, che era molto più omogeneo (e caldo) di quanto non sia oggi, dopo quasi 14 miliardi di anni. Questa luce oggi è “fredda” e ha la frequenza delle onde radio. Quando l’antenna del televisore capta rumore, una parte è dovuta alla radiazione fossile. L’universo continua a mandarci i suoi messaggi anche durante una trasmissione televisiva!

2. 150 miliardi di neutrini fossili.

Oltre alla radiazione fossile, dal Big Bang sono emerse molte particelle: alcune hanno formato pianeti, stelle e galassie, altre vagano ancora, e formano un fondo impalpabile che permea tutto lo spazio. Tra queste ci sono molti neutrini. Nessuno scienziato è ancora riuscito a rivelarli, talmente debole è la loro interazione con la materia!

Questa è una delle sfide affascinanti della ricerca di oggi.

3. Qualche centinaio di miliardi di microscopici e sfuggenti componenti della materia oscura.

Il rapporto tra materia ed energia nell’universo è di 1 a 3, in favore dell’energia. L’80% della materia nell’universo a sua volta è oscura, invisibile. Composta da particelle massicce ancora

non identificate, la materia oscura genera gran parte della gravità che muove l’universo.

Nei primi 7 miliardi di anni è stata la regina incontrastata, che ha permesso alle galassie di formarsi ed evolversi, rallentando l’espansione provocata dal Big Bang. Oggi l’effetto attrattivo dovuto alla materia oscura è contrastato dall’energia oscura, che rappresenta il 73% del bilancio materia-energia dell’universo e che genera una pressione negativa capace di sovrastare l’attrazione gravitazionale, provocando un’accelerazione dell’espansione dell’universo. a cura del professor Oscar Straniero, direttore dell’Osservatorio astronomico di Teramo

suo splendore, la sua violenza, la sua immensità. Un arcobaleno di astronomie, che parlano tutte degli stessi oggetti ma osservandoli da punti di vista diversi: ogni colore dello spettro esteso corrisponde a ben precisi processi fisici e stati della materia, gas, polvere, stelle, esplosioni, jet di materia e radiazione. Grazie alla luce emessa nelle bande radio, il pubblico potrà ascoltare il fischio delle pulsar, oggetti compattissimi che, girando su se stessi centinaia di volte al secondo, emettono un’onda radio modulata nelle frequenze sonore.

La luce è in grado di attraversare l’universo e di raggiungerci dopo un viaggio che potrebbe essere iniziato poco dopo il Big Bang, quasi 14 miliardi di anni fa. In questo lungo viaggio, la maggior parte dei fotoni non incontra praticamente nessuna particella, procede alla cieca nella sua frenetica oscillazione elettromagnetica, fino a quando non si scontra violentemente contro un atomo, magari nel piano focale di un nostro telescopio o della retina dei nostri occhi. Ma in tutto questo tempo non si annoia troppo, perché è

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in continua interazione con la struttura dello spazio tempo, la geometria dell’universo deformata dalla gravità prodotta dalle masse dei corpi celesti. La luce percorre sempre la strada più breve tra due punti, e nello spazio piegato dalla gravità questo percorso non è necessariamente una linea retta. Per spiegare questo concetto è stata realizzata un’installazione in cui la presenza del visitatore modifica in modo dinamico la geometria dello spazio, come se egli fosse una stella o un buco nero.

Nella parte finale della mostra potremo dare fondo alle nostre più sfrenate e nascoste ambizioni, vivendo cinque minuti da Dio e creando universi caratterizzati da diverse composizioni di materia ed energia. In tempo reale vedremo se siamo capaci di fare qualcosa che funzioni e scopriremo che fare il creatore non è un mestiere facile: quasi tutti gli universi creati fanno rapidamente flop. Nel centro della mostra è posta una grande semisfera, che prende nel tempo le sembianze della Terra, di una stella, di una galassia: dentro la sfera il pubblico può incontrare gli

CHIAMA IL NUMERO VERDE 800.90.15.15

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ENERGIA SOLARE? LASCIA FARE A CHI SA FARE.

5

scienziati italiani, intervistarli in modo virtuale, farsi raccontare quello che fanno, come lo fanno e perché hanno scelto di farlo.

Premi Nobel e giovani borsisti, una vasta comunità che di generazione in generazione si passa il testimone e si confronta in un contesto internazionale, a partire da Galileo, passando per Fermi e la sua scuola fino ai contemporanei come Rubbia e Giacconi. Una secolare ricchezza culturale rappresentata oggi dagli enti che organizzano la mostra, eredità di cui l’Italia deve andare fiera e che deve essere sostenuta per non andare dispersa.

Nel corso della visita – come di qualsiasi mezz’ora della vostra vita – accadranno davvero cose straordinarie: scoppieranno 100.000 supernove nell’universo visibile, disperdendo nel cosmo 10 milioni di miliardi di miliardi di chili

di ferro, e sarete attraversati da un milione di raggi cosmici oltre che dai suddetti neutrini solari. Abbiamo fatto le cose in grande: vi faranno compagnia nelle sale della mostra mille miliardi di fotoni del Big Bang e 150 miliardi di neutrini, anch’essi provenienti dai primi istanti dell’universo.

E le centinaia di miliardi di particelle di materia oscura? Come degno finale di una mostra dedicata agli arcobaleni invisibili, scoprirete che nonostante tutto quello che siamo riusciti a scoprire, l’universo ci nasconde ancora oggi il 95% di quello che lo compone... un messaggio per le nuove generazioni di scienziati: il bello deve ancora venire.

Questo articolo sarà pubblicato anche su “Le Scienze” n.494, a ottobre 2009. Si ringrazia la redazione per averne concesso l’anticipazione.

1, 5

Si ringrazia l'Inaf

2, 3, 4

Si ringrazia l’Asi

ENEL.SI. SOLUZIONI PER TUTTI, CHIAVI IN MANO.

Se usare l’energia solare ti sembra interessante ma non sai da che parte cominciare, rivolgiti ad Enel.si. Troverai una consulenza unica e davvero affidabile: i nostri specialisti sono in grado di seguirti dalla fase di preventivi e progettazione fino all’installazione, consigliandoti anche sulle forme di finanziamento e sulla procedura per ottenere gli incentivi in Conto Energia. Grazie al continuo aggiornamento sulle innovazioni tecnologiche e alla capacità dei propri installatori, i professionisti Enel.si potranno suggerirti la soluzione migliore, realizzare ogni tipo di installazione e seguirti anche nella manutenzione dell’impianto. Lascia fare a chi sa fare. www.enelsi.it

oxygen 07 – 09.2009

Traveller

Traveller di Michelle Nebiolo

Nonostante gli increduli, i cauti, i costi e gli incidenti

Nel divertente film del 2003 Dillo con parole mie, un ragazzo e una ragazzina si trovano di notte su uno scoglio in Grecia, a guardare il cielo stellato. Lui (Andrea), esclama: “Certo che siamo proprio insignificanti davanti all'universo.”

Lei (Maggie) replica, vagamente offesa: “Parla per te, scusa.”

In effetti, per quanto l’umanità possa lasciarsi affascinare dalla luna e dalle stelle cadenti, o dalle meravigliose foto che arrivano dai grandi telescopi, ci sarà sempre qualche individuo disincantato, irriverente, che pensa che tutto quello spazio basta allungare una mano per prenderselo. Del resto è la visione di persone coraggiose e sfrontate

ad aver reso possibili imprese epiche come il primo allunaggio 40 anni fa: se ancora oggi alcuni sostengono che si è trattato di una farsa – perché ci sarebbero limiti e leggi fisiche e ostacoli tecnici insormontabili – possiamo solo immaginare quanto può essere stato difficile convincere investitori e contribuenti a puntare sui primi progetti di esplorazione nello spazio.

Un altro film, Challenger, prodotto per la tv nel 1990, racconta la storia dell’omonimo space shuttle: i dubbi di alcuni ingegneri che però non riuscirono a fermare la missione, l’entusiasmo dell’insegnate Christa McAuliffe per quella che doveva essere la prima lezione di scienza del programma Nasa Teacher

in Space, e che invece si trasformò in tragedia, il 28 gennaio 1986, quando la navicella si disintegrò appena 73 secondi dopo il lancio. I titoli di coda iniziano a scorrere pochi istanti prima del disastro, lasciando la storia in sospeso, ma nella realtà fu il programma spaziale americano a rimanere in qualche modo sospeso, per 32 mesi. Anche quando il Columbia si disintegrò al rientro nell’atmosfera terrestre, nel 2003, gli americani rimandarono ogni nuovo viaggio dello shuttle per più di due anni. Eppure, nonostante gli increduli, i cauti, i costi e gli incidenti, niente riesce a fermare davvero la sete di sapere e lo spirito d’avventura dell’essere umano. Così, anche se non viviamo ancora in bolle

pressurizzate, circondati da androidi e gadget futuristici, iniziamo a vedere i primi tentativi di turismo spaziale. Dal 2001 a oggi sei privati cittadini hanno raggiunto a spese proprie la Stazione spaziale internazionale.

Il primo fu Dennis Tito, ex scienziato Nasa, che per una settimana di soggiorno pagò ben 20 milioni di dollari alla Space Adventures. Proprio la Space Adventures (www.spaceadventures.com) oggi propone una gamma di “esperienze spaziali” che vanno dal giro intorno alla Luna (il servizio deve ancora essere attivato, ma il prezzo è già fissato a 100 milioni di dollari) al simulatore Soyuz (15.950 dollari), passando per i

voli suborbitali (102.000 dollari). “Oxygen” sarà stampato prima, ma il settimo cosmo-turista si prepara per il lancio a settembre 2009: Guy Laliberté, fondatore del Cirque de Soleil, raggiungerà la Stazione spaziale internazionale per una “missione sociale poetica” legata alla Fondazione One Drop (www.onedrop.org, da dove si accede anche al blog sull’addestramento e la preparazione a cui si sta sottoponendo Laliberté). Il volo spaziale è indubbiamente un’opportunità, un business che attira e fa nascere società come la Space Adventures, la Virgin Galactic, la Armadillo Aerospace, la Blue Origin e molte altre. Sembra fantascienza, ma non siamo lontani dal fermento creato dai pri-

mi voli aerei. Nonostante gli increduli, i cauti, i costi e gli incidenti, nel 1927 Charles Lindbergh vinse i 25.000 dollari del premio Orteig per il primo volo New York-Parigi. Nel 2004 la Tier One ha vinto i 10 milioni di dollari messi in palio dalla Fondazione X Prize per la prima società privata che avesse lanciato nello spazio una navicella riutilizzabile due volte nell’arco di due settimane. Forse entro il 2012 qualcuno vincerà anche il Google Lunar X Prize. E forse i nostri nipoti andranno nello spazio con voli low-cost.

La capsula spaziale di un Soyuz TMA-13 atterra della steppa vicino a Dzhezkazgan, l’8 aprile 2009 ©Sergei Remezov/Pool/epa/Corbis

091

I luoghi della scienza

oxygen 07 – 09.2009

I luoghi della scienza di Davide Coero Borga

Smithsonian: i numeri dello spazio

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400 anni. Sono quelli trascorsi dal giorno in cui Galileo puntò per la prima volta il suo cannocchiale verso i cieli, tracciando un invisibile ponte tra la Terra e gli altri corpi celesti.

40 anni. Da quando Neil Armstrong ha posato piede sulle pianure lunari, le stesse che Galileo intuì fatte di polvere simile a quella che calpestava per le strade sterrate di Padova, Pisa e Firenze.

E proprio la luna, quella di Galileo e quella di Armstrong, la luna da osservare e da raggiungere, la luna lontana e desiderata, è il tema della mostra allestita allo Smithsonian National Air and Space Museum di Washington, DC. Protagonista Alan Bean, il primo artista tornato da un altro mondo.

Quarto uomo a camminare sul satellite terrestre e membro dell’equipaggio dell’Apollo 12, Alan Bean ha rassegnato le dimissioni dalla Nasa una decina d’anni fa per dedicarsi completamente all’arte. Dal 1981 dedica la sua vita alla pittura e le sue opere sono interamente ispirate alle missioni Apollo. Con pennellate simili a quelle di un maestro dell’impressionismo, Bean ripropone gli scorci e le prospettive di un mondo su cui possono dire di aver camminato solo undici uomini: paesaggi lunari, ritratti degli astronauti e panoramiche visioni della Terra dallo spazio.

Il regalo più bello per il pubblico del museo più visto al mondo.

Una collezione sterminata di oggetti, tanto che la storica sede del National Mall non era più sufficiente a contenerla tutta. Così, nel 2003 lo Smithsonian ha aperto una sorta di filiale presso lo Steven F. Udvar-Hazt Center, vicino all’aeroporto internazionale di Washington Dulles. La storia dello spazio si srotola di fronte agli occhi dei visitatori.

Cuore dell’esposizione è l’Enterprise, il primo space shuttle lanciato dalla Nasa e così ribattezzato dall’agenzia statunitense in seguito a una campagna di firme raccolte dai fan della serie televisiva Star Trek, dal nome della famosa nave spaziale USS Enterprise, protagonista di tanti film e telefilm.

Lo Smithsonian National Air and Space Museum è stato inaugurato il 1° luglio del 1976. Un milione di visitatori il primo mese dall’apertura, 200 milioni nel 1998. Oggi viaggia verso quota 300 e, di fatto, è il museo più visitato negli Stati Uniti e nel mondo. Lo Smithsonian ha un budget annuale di 28 milioni di dollari. Una macchina organizzativa impressionante che conta 260 impiegati e quasi 600 volontari. Niente di straordinario se si pensa che il museo raccoglie una collezione di velivoli storici per un totale di 50.000 pezzi. Si parte dall’aliante dei fratelli Wright e, passando per lo Spirit of St. Louis con cui Charles Lindberg completò la traversata dell’Atlantico nel 1927, si arriva al modulo di comando della missione Apollo 11.

Nel Settecento Eusebio Sguario, nell’introdurre il suo romanzo scientifico Dell’elettricismo: o sia delle forze elettriche de’ corpi svelate dalla fisica sperimentale, scriveva: “Certe scienze di loro natura rigide e austere, non ista bene che siano trattate sempre con uno stesso metodo scientifico e dottrinale; non v’è che la forma del Dialogo [...] che le sappia trar fuori dall’oscuro nembo, che le rende schifose alla gente del Mondo, e solo per questo mezzo sperar possono di passare dai deserti e dalle cupe caverne, nelle mani di gente di spirito, e nelle amene conversazioni del secolo”.

È passato molto tempo da allora, e qualcuno ha deciso che le idee della nuova scienza dovessero uscire dai salotti della nobiltà e delle nuove classi agiate, verso il popolo degli artigiani, degli agricoltori e degli operai. Oggi, questo pubblico di gente comune, famiglie e ragazzi, riempie di voci e storie le sale dello Smithsonian. E il bambino che andrà su Marte, forse, passeggia per questi corridoi.

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Autoritratto di Alan Bean, mentre corre vicino a un cratere lunare sentendosi come se potesse correre per sempre senza stancarsi © Alan Bean

Oxygen versus CO2

oxygen 07 – 09.2009

Oxygen versus CO2 di Claudia Gandolfi

Spazzatura spaziale

Il progetto permetterà di raccogliere una quantità di informazioni sulle condizioni ambientali europee senza precedenti: sul territorio di 29 stati si potrà ottenere una fedele mappatura della qualità dell’aria, con un aggiornamento ogni 72 ore e una risoluzione dell’ordine dei 50 chilometri. Ma proprio i satelliti che ci permettono di eseguire queste e altre fondamentali misurazioni sono

al centro di un recente dibattito che riguarda il loro invecchiamento. Dal lancio dello Sputnik, il 4 ottobre 1957, sono stati lanciati in orbita circa 6.000 satelliti. Di questi, si stima che oggi ne siano operativi solo un migliaio. Oltre ai satelliti veri e propri, funzionanti o meno, orbitano intorno alla Terra circa 12.000 detriti che superano i 10 centimetri di diametro, costantemente monitorati da radar, telescopi e satelliti. La maggior parte dei satelliti militari, commerciali e scientifici, si trova nella low earth orbit, ovvero l’orbita terrestre bassa, dove possono rimanere anche per decenni prima di disintegrarsi a contatto con l’atmosfera. Nell’arco del prossimo secolo, quindi, si potrebbe creare intorno alla Terra un vero e proprio anello di ferraglia in disuso, simile a quelli, famosi, di Saturno.

Nel febbraio di quest’anno la collisione fra un satellite commerciale americano e un relitto militare russo, avvenuta a 790 chilometri di distanza dalla superfi-

cie terrestre, sopra la Siberia, ha proiettato nell’orbita terrestre un migliaio di nuovi frammenti metallici, ricordandoci che, per quanto lo spazio intorno a noi sia potenzialmente infinito, incidenti di questo genere, benché improbabili, non sono impossibili.

Dopo l’impatto, come avviene di solito, i detriti si sono sparsi in tutte le direzioni: alcuni hanno mantenuto la stessa orbita, altri sono stati scagliati verso il basso, in direzione della Terra, minacciando teoricamente anche la Stazione spaziale internazionale, che si trova a un’altezza di 350 chilometri.

In passato, frammenti di razzi o navi spaziali sono stati ritrovati un po’ ovunque: in Sudafrica, a Cuba, nel deserto dell’Arabia Saudita o in Costa D’Avorio, sulle spiagge delle Bahamas o nelle acque del Brasile. Nel 1969 una pioggia di pezzi di metallo accartocciato è caduta addirittura sul ponte di una nave giapponese. Del resto, le tecniche di smal-

timento degli oggetti spaziali sono tutte da inventare. Attualmente la prassi è di spedire le vecchie glorie dello spazio a riposare negli abissi degli oceani terrestri. Nel 2001, dopo 15 anni di attività, la stazione orbitante Mir venne dismessa e le sue 135 tonnellate sorvolarono spettacolarmente il Giappone prima di sprofondare al largo delle coste dell’Australia. Oggi lo scontro fra due oggetti spaziali, uno russo e uno americano, degno di un film sulla guerra fredda, ci riporta prepotentemente al problema di una spazzatura spaziale difficile da smaltire e al nostro contributo all’inquinamento del cielo, oltre che della Terra.

I satelliti spia, che avevano il compito di scrutare il pianeta con radar potenti e ad alta risoluzione, potevano addirittura avere a bordo reattori nucleari. Molti di essi si trovano ancora lì, a testimonianza di come il cielo sia talvolta considerato una discarica infinita.

SPL/Grazia Neri

Negli ultimi anni l’Unione Europea sta intraprendendo una serie di azioni mirate per rispettare gli impegni presi nell’ambito del protocollo di Kyoto. Tra le tante iniziative in fase di attuazione, c’è l’accordo siglato tra l’Agenzia europea dell’ambiente e un consorzio guidato dall’Agenzia spaziale europea (Integrated air quality platform for Europe), che prevede l’integrazione delle misurazioni satellitari con quelle a terra, per realizzare un controllo giornaliero sempre più serrato sulle emissioni di sostanze inquinanti in atmosfera.

©

094

095

English version

Armato dei suoi cinque sensi l’uomo esplora l’universo intorno a sé, e chiama quest’avventura scienza.

Edwin Powell Hubble

Codice Edizioni s.r.l. via G. Pomba 17 10123 Torino t +39.011.19700579/580 f +39.011.19700582 www.codiceedizioni.it info@codiceedizioni.it

EDIZIONI

Contributors

Enrico Bellone Galilei e l’abisso Un racconto pp.104, euro 12,00 In libreria dal 29 settembre 2009

L’abisso, insomma, ci salva, se riusciamo ad essere liberi di esercitare la nostra curiosità sulla natura e di fabbricare ponti e sentieri che sempre meglio colleghino ciò che percepiamo grazie ai sensi a ciò che evolve nelle nostre teorie sul mondo.

Enrico Bellone

John Gribbin Galassie

George Johnson Le stelle di Miss Leavitt La storia mai raccontata della donna che scoprì come misurare l’universo

pp.152, euro 11,00

pp.172, euro 16,00

Marco Cattaneo

Gennaro De Michele

Tommaso Maccacaro

A physics graduate, he is a scientif-

Chemical engineer, he is responsi-

After doing research in England, in

ic journalist and the editor in chief

ble of Reseach and development

1979 he moved to the United

Amedeo Balbi

of the monthly magazines “Le

policies for Enel Ingegneria e

States, where he met and worked

Researcher at the physics depart-

Scienze”

ment in Rome’s University Tor

“Scientific American”) and “Mente

scientific

Vergata, he is a member of the cos-

& Cervello”. He is also the author

International

mology group and of the Nuclear

of Heisenberg e la rivoluzione

Clean Coal Science Group, the IFRF

and was appointed its director in

physics national institute. His main

quantistica (Le Scienze, 2000), as

(International

2005. He is president of the

research interest is cosmology – the

well as the co-author, with Jasmina

Foundation) and the MITEI (MIT

Astronomy working group and

science that studies the origin,

Trifoni, of three volumes about

Energy Initiative). He is the author

member of Space science advisory

structure and evolution of the uni-

Unesco’s world heritage sites (I

of over 200 publications and 10

committee at the Esa. He has pub-

verse –, with a special focus on its

tesori dell’arte, 2002; I santuari

patents, and has received a num-

lished over 250 articles on interna-

connections

fundamental

della natura, 2003; Antiche civiltà,

ber of prizes such as the Philip

tional journals and for years has

physics and astrobiology. He is the

2004), and of Le città del mondo

Morris prize for scientific and tech-

been amongst the most referenced

author of La musica del Big Bang

and I tesori dell’umanità (2005), all

nological research, the Industry

researchers for space sciences. He

(Springer, 2007), prefaced by

published by White Star.

and environment award from the

is also co-founder of Gruppo 2003,

Italian industry ministry, the Io vivo

a multidisciplinary group of scien-

to

(Italian

edition

of

Margherita Hack, and of the popular

science

blog

Keplero

(www.keplero.org).

Innovazione. He is a member of the

with Riccardo Giacconi. Back in

boards

the

Italy in 1989, in 1991 he became

Agency’s

astronomer of Brera’s Observatory,

of

Energy

Research

Flame

George Coyne

sostenibile

Lega

tists who work to re-launch scien-

Astronomer and Jesuit priest, he

Ambiente and, recently, the Sapio

tific research in Italy. He is currently

was the director of the Vatican

prize for Italian research.

president of the National astro-

prize

from

physics institute.

Observatory from 1978 to 2006 –

Michio Kaku Il cosmo di Einstein Come la visione di Einstein ha trasformato la nostra comprensione dello spazio e del tempo

Chi avrebbe mai detto che cercando di decifrare i misteri dell’universo avremmo trovato la chiave per guardare dentro di noi? Se ci imbarchiamo in questo viaggio non è per un semplice desiderio, ma per il mandato, conferitoci dalla nostra specie, di ricercare il nostro posto nel cosmo.

pp.200, euro 21,00

Neil DeGrasse Tyson, Donald Goldsmith

Roberto Battiston

promoting several new educational

Professor of physics at Università di

and research initiatives – and is cur-

David Gross

Francesco Paresce

Padova’s engineering faculty, he

rently head of the observatory’s

After receiving the MacArthur

Astrophysicist associated with Inaf,

has worked in many international

research group based at the

Foundation Fellowship in 1987 and

he conducts his research in

scientific projects in the field of

University of Arizona in Tucson. He

the Dirac Medal in 1988, in 2004

Bologna’s Institute for space astro-

experimental physics of fundamen-

is an active member of the

he was awarded the Nobel prize in

physics and cosmic physics. He

tal interactions. His main current

International astronomical union,

physics for his discovery of asymp-

also a consultant for Esa the

research interest is fundamental

the American astronomical society,

totic freedom along with Frank

Esa/Nasa joint project for the

physics in space, with an experi-

the Astronomical society of the

Wilczek and David Politzer. He cur-

Hubble space telescope. His cur-

ment for the search of antimatter

Pacific, the American physical soci-

rently is the director and holder of

rent research interest is star forma-

in cosmic rays that will be installed

ety and the Optical society of

the Frederick W. Gluck Chair in

tion in Magellanic clouds, but in

on the International space station

America.

theoretical physics at the Kavli

the past he has worked for Nasa

in 2010. He is the author of over

Institute for Theoretical Physics of

on various missions, for Esa as sci-

400

the University of California.

entific director of the Faint object

scientific

works,

and

is

involved in popular science, writing

Neil DeGrasse Tyson e Donald Goldsmith Origini Quattordici miliardi di anni di evoluzione cosmica

Arthur Miller L’impero delle stelle Amicizia, ossessione e tradimento alla ricerca dei buchi neri pp.440, euro 30,00

pp.296, euro 29,00

Brian Greene Icaro ai confini del tempo pp.32, euro 35,00

camera and for the European

a monthly column in the “Le

Jean-Marc Lévy-Leblond

southern observatory as scientific

Scienze” about space research.

Physics and philosophy professor at

director of the Very large telescope

Nice’s University, he is director of

interferometer. On top of over 180

Enrico Bellone

the

scientific articles, he has published

Science historian, he was the first

“Alliage”. He has always been

the book Tra razzi e telescopi (Di

to be asked to hold, in 1994, the

involved in rigorous, not petty,

Renzo Editore, 2005).

Galileo

popular science and its promotion.

Galilei

Chair

at

the

multidisciplinary

journal

Università di Padova. In 2008 he

Amongst his many works, La pierre

received the Preti prize with

de touche (Gallimard, 1996).

George University.

Lakoff

of

Berkeley

097

oxygen

English version

07 – 09.2009

Giovanni Ricco

Publisher’s note

Professor of nuclear and sub

his imperfections. The figure of

ples of our lives. Freedom in scien-

Galileo Galilei allows for a view

tific research is not only a reflexion

Editorial

actually carried out because the

Enrico Bellone

were insufficient. Thus, they were

techniques available at the time

nuclear physics at Università di

Vittorio Bo,

into the strengths and weaknesses

of a more general state of liberty

Genova, he was vice president of

editorial director

of scientific research in its most var-

but, as the story of Galileo teaches

Infn from 2001 to 2006 and head

400 years after his first great, and

ied forms, and reminds us, in con-

us, science is often called upon to

This year is being celebrated as the

only make sense because Galileo

of various nuclear physics experi-

revolutionary, discoveries, Galileo

clusion, that it holds even better

highlight criticisms and aberra-

international year of astronomy; in

was an adherent of Platonic form.

ments in Italy and in the United

Galilei’s personal and scientific

possibilities within itself and its

tions, as well as to highlight turn-

1609 a new vision of the heavens

According to Koyré, this is proof of

States, at the Jefferson Lab in New-

story is surely one of the most fas-

methods: the richness of its curios-

ing points and solutions.

was revealed by Galileo’s tele-

Galileo’s greatness. But Koyré’s

port, VA. He is currently the coordi-

cinating narratives in Western civi-

ity and imagination, the impor-

If we are able to keep our attention

scope. But today, four centuries

thesis was later criticized by schol-

nator of the Infn-Energia project.

lization. The tense relationship

tance of the actions taken based

– ethical, social and cultural –

later, above and beyond the com-

ars such as Thomas Settle and Still-

between man’s reasoning and the

on experimental results and, most

focussed at the same level of

memorative rituals, are we truly

man Drake, whose research indi-

powers that be, not to mention the

of all, the value of intellectual

today’s technology and if we are

able to discern a precise signifi-

cated that Galileo’s experiments

098

mental experiments which could

Kim Stanley Robinson

deep-seated longing and capacity

exchange, of discussion.

able to nurture all this with ade-

cance of Galileo’s achievements?

were, in fact, carried out. Howev-

Science fiction writer from Califor-

of science to unearth the truth, are

This issue of “Oxygen” investi-

quate resources and dialogue, per-

This is a legitimate question: after

er, their conclusion was not only

nia, his work (15 novels and four

all clearly represented. Galileo’s

gates, through some of the most

haps we can gain even greater

all, today nobody specializes in a

based on a methodological foun-

story collections since 1984) has

radical ideas were not only aimed

well known voices of modern sci-

heights in scientific excellence

branch of physics or astronomy by

dation but on an intricate and vari-

been translated into 23 languages.

at the structure of reality as it was

ence, physics and astrophysics, the

(which will certainly come to pass),

studying Galileo’s writings. And in

able

His Mars trilogy, (Red Mars, Green

then accepted, but, more impor-

extraordinary patrimony of one of

or in single successes in specific

fact, the answers to our question

between measurements and theo-

network

of

correlations

Mars, Blue Mars), was an interna-

tantly, at the methods of its investi-

the greatest scientists and thinkers

fields. Our capacity to explore and

have undergone major changes

ries which had already been care-

tional best-seller. Winner of sci-

gation and, successively, in his

of all time, for whom research of

to face reality is at stake, in both

over the past few decades. There-

fully explored by Winifred Wisan.

ence fiction’s Hugo and Nebula

abjuration, at its sustainability by

the unknown was not removed

the sense of objective observation

fore, let us start with an answer

The short space afforded by an

Awards, he was sent to the

man. In him, an intertwining of

from passion for beauty and man’s

and participation in, and foremost

that enjoys a certain measure of

editorial does not permit us to fur-

Antarctic by the U.S. National sci-

individuality, social structures and

potential for creative invention.

result of, our decisions. If we

popularity,

ther study the structure of Galileo’s

ence foundation to do research for

study subjects lived an extraordi-

In a historic context such as our

understand how to create a dialog

Galileo’s legacy to us is the so-

legacy, which so rightly lends itself

his novel Antarctica.

nary moment in which visions and

current times, so rich in possibili-

regarding how very much research

called

to

fears were brought face to face.

ties, in technology and means, but

and science have to offer, we will

Based

of

Nonetheless, it could be useful, today, to consider two theses that

which

states

experimental on

a

that

method.

combination

various

interpretations.

The never ending journey that

also often poor in conscious

create a better environment and,

“sensed experiences” and “certain

began with a scientist from Pisa ran

thought, in the possibility of

more importantly, a political and

proofs,” this method is held to be

Galileo expounded in his 1632

through years of study in diverse

choice and, almost unbelievably, in

social climate in which there will be

the foundation of modern, anti-

Dialogue. The first deals with the

areas of knowledge, and has

basic resources such as water, a

even more freedom of choice, as

Aristotelian science.

incompleteness of knowledge:

brought that knowledge forward

subject we spoke about in the last

options will be individually aware

However, our increased knowl-

“There is not a single effect in

to today, has also produced multi-

issue of Oxygen, man’s core values

and collectively accepted.

edge of the natural world does not

nature, even the least that exists,

form and various interpretations,

and possibilities are underscored

Translation by Mia Adelman

conform to this methodological

such that the most ingenious the-

making him a unique symbol, an

and we are all reminded of the

image of Galileo. On the contrary,

orists can arrive at a complete

archetype, even more valuable for

stimulus and fundamental princi-

it was Aristotle who, with regard

understanding of it.” The second

to astronomy, praised the virtues

regards science as a culture whose

of the relationship between what

development is encouraged by

our senses tell us and what is

unfettered differences of opinion:

revealed to us by geometry. And

“Philosophy itself cannot but ben-

many centuries before Aristotle,

efit from our disputes... As to sci-

Babylonian science – as is proven

ence itself, it can only improve.”

by the writings of Asger Aaboe –

There it is, “improvement” viewed

relied on accurate astronomical

as cultural evolution: a posteriori,

observations that were part of an

we could say that without kine-

algebraic, theoretical order.

matics and Galileo’s relativity we

A much more refined answer to

would never have had Newton or

our query was offered several

Einstein. And thus, we would

decades ago by Alexandre Koyré.

never have today’s multi-faceted

Although he admired Galileo’s

culture regarding the natural

work, he believed that the experi-

world and ourselves.

ments noted by Galileo were never

Translation by Gail McDowell

099

oxygen

English version

07 – 09.2009

Passepartout

19th century and still holds the

The modernity of Galileo

record for the largest refractor tele-

100

why the process is represented as a

be of help in illustrating this point.

lutionistic models, according to

as a constant in natural motion,

celestial world and the sub-lunar

In July 1610, Galileo described Sat-

which the growth of human cul-

Galileo accidentally discovered that

world into one physical frame-

tree with many ramifications. Some

work, within which he came upon

branches remain arid stumps, others survive only because they pro-

Looking up

scope (1 meter in diameter): refrac-

by Enrico Bellone

urn as formed by three spherical

ture has a tree structure of Darwin-

the speed of descent of a small

tors were superseded early-on by

Our discourses must relate to

bodies that are motionless with

ian memory. It is an evolution with

sphere on an inclined plane is not

a prototype of inertia (Wisan 1974)

— The Marageh Observatory, in

much larger, reflecting telescopes.

the sensible world and not to

respect to each other. During the

many unexpected mutations and

constant. Obviously, he could not

and an archetype of the principle

duce new branches and acquire

present-day Azerbaijan, is consid-

— The first scientific institution in

one on paper.

three decades that followed, this

dead branches; it is not governed

measure this speed. He could only

of relativity. But, if we reconstruct

new meaning. I therefore suggest

ered one of the most important

Africa, founded in 1820, was the

(Galileo Galilei, Dialogue con-

strange conformation was repre-

by a transcendent logic and it

estimate the length of the space

Galileo’s legacy in these terms, we

that the modernity of certain theo-

observatories in Islamic history. It

Royal Observatory at the Cape of

cerning the two chief world

sented by numerous, problematical

reveals discoveries that belie their

covered at equal intervals of time

place it within a true evolution of

retical fragments coincides with

became operational in 1262,

Good Hope, South Africa. The

systems, second day)

variations. Only in 1675 was it

discoverers’ expectations or predic-

and discovered, in contrast to his

knowledge. In short, we find, a

this survival mode and that it is

allowing its director Nasir al-Din al-

main buildings were completed in

established that Saturn is sur-

tions (Bellone 2009).

expectations, that the sequence of

posteriori, inertia and relativity.

based on forms of cultural selec-

Tusi to make the observations he

1829 at a cost of £30,000.

In this day and age, is it possible to

rounded by rings and that the pre-

From this alternative point of view,

these distances corresponds to the

Newton and Einstein. A posteriori,

tion. The second set of questions

needed to devise a new model of

— Today, the largest existing obser-

say that Galileo’s works reflect

ceding images had been caused by

the pages written by Galileo pres-

sequence of odd numbers. Thus,

and not as results that were gov-

refers to the following fact: ever

lunar motion, which remained

vatory is the Large Millimeter Tele-

modernity? To do so we would

the structure of the lenses that

ent a number of characteristic

acceleration exists and suddenly

erned by a transcendent logic; we

since

unchallenged until the Copernican

scope, in the high mountains of

have to pinpoint a facet that is still

were available to Galileo and his

traits. The first: sometimes Galileo

both the pre-existing science of

find in Galileo the information

appeared – roughly 12,000 years

the

first

written

texts

revolution.

Puebla, Mexico. It took 10 years

present and vivid in today’s culture.

fellow scholars at the time. But

strove to confirm, in a rigorous

natural motion and Galileo’s own

which is needed to reshape the his-

ago – our species has always made

— In 1894 the young French anar-

and 116 million dollars to build it.

A difficult task. In fact, in modern-

since Galileo died in 1642, in virtue

manner, various points of physical

convictions crumbled.

tory of science as a sector of a cul-

use of elementary arithmetical and

chist Martial Bourdin died when

— The top of Cerro Paranal, in

day science faculties, students fol-

of contextual coherence, a histori-

knowledge whose veracity he did

In January 1610, he aimed his tele-

tural evolution that is typical of our

geometric structures in its attempts

the bomb he was carrying to the

Chile, was flattened during the

lowing courses in mechanics or

an should sustain that because the

not doubt yet he obtained discon-

scope at Jupiter and, over the

species (Cavalli Sforza 2004, Bel-

to adapt itself to its niche. Not by

Royal Observatory in Greenwich

1990s in order to create a large

astronomy study neither the 1632

notions of 1675 were not applica-

certing results that were extrane-

course of just a few nights, he dis-

lone 2003 and 2006).

chance, in recent years discussions

Park, United Kingdom, premature-

enough plateau for Eso’s Very

Dialogue nor Sidereus Nuncius,

ble to Galileo’s writings, in July

ous to his expectations or his pre-

covered the four Medicean stars.

In short, Galileo is modern because

have involved true “embodied”

ly detonated. This was possibly the

Large Telescope to be built: its

which was published in 1610. If

1610 it was discovered that Saturn

dictions (Drake 1979 and 1988).

But we know from his manuscripts

certain aspects of his theories,

mathematics with regard to both

country’s first international terrorist

height went from 2,660 amsl to

anything, Galileo’s writings are

is a three-bodied celestial forma-

The second: sometimes Galileo

that he was not controlling any

interpreted and reinterpreted from

Homo sapiens and other living

attack, and remains unexplained to

2,635.

remembered by historians.

tion. Similar results emerge, with

explored certain astronomical phe-

prediction regarding the possible

generation to generation, are still

bodies (Lakoff and Nùnez 2005,

this day.

— Although some claim that it was

But research into the history of sci-

great frequency, when historians

nomena without cultivating any

number of satellites of this planet –

present in today’s culture. And at

Vallortigara 2005, Oliverio 2008).

— Dome C, in Antarctica, is an

not really suitable for astronomical

ence, as it is usually conducted, is

contextually analyze Galileo’s theo-

expectations at all and without try-

all he did was see them. The same

this point, two sets of questions

astronomical

observation, and perhaps it was

based on the requisite of contextu-

ries of inertia, principles of relativi-

ing to make any predictions. He

holds true for the stellar resolution

arise. The first regards the fact that

All this appears incomprehensible

observation site because it is in

used more for astrology than

ality, according to which a given

ty, rejection of the elliptical orbit of

was simply driven by curiosity and

of various nebulae or of the Milky

these aspects have not been con-

(or irritating) to those who do not subscribe to evolutionistic models

extremely

good

such an extreme location that stars

astronomy, the Cheomseongdae,

theory must be interpreted without

the planets or non-gravitational

came upon revolutionary results

Way: a few weeks of study that

served in their original form but

in the sky are visible even at mid-

in South Korea, is considered the

digressing from the historical con-

causes for tides.

(Righini 1978, Drake 1983). The

was not motivated by predictions

rather are present today after long

of culture, on the basis of which

day in December, when the Sun

oldest surviving observatory in East

text in which it was formulated.

In short, other paths must be fol-

third trait: as time passed, the

but simply by curiosity, and a cen-

sequences of variations. Long

culture is not regarded as a spiritu-

reaches the maximum elevation

Asia. Built in the 7th century, its 27

This precludes any knowledge

lowed in the search for Galileo’s

development of Galilean science

turies-old image of the heavens fell

sequences which are often invali-

al or Descartian mental world and

angle of 38°.

circular layers of cut granite make it

which post-dates that particular

modernity. I suggest the imperative

did not take place as a continuum

by

two

dated by theses that, always a pos-

ideas begin to be defined as mate-

— Yerkes Observatory in Wiscon-

less than 10 meters tall.

context. If this requisite were strict-

need to abandon the historio-

but rather it was marked by abrupt

episodes, in their simplicity, high-

teriori, appear to be erroneous. In a

rial bodies and theories as physical-

sin, United States, used to be one

ly respected, disconcerting results

graphical models centered on the

twists (Bellone 2008). And finally:

light how a few events that are

famous passage of Galileo’s Dia-

chemical variable states of neural

of the premier observatories of the

would ensue. An example might

dogma of context in favor of evo-

Galileo never wrote a treatise on

fundamental to the birth of mod-

logue, he presents us with the

networks. In this way, an all-

true scientific method and his

ern science – the revolution of the

impossibility

around evolutionistic framework

modernity does not lie in a pre-

telescope and overturning the the-

from a mechanical point of view,

proliferates regarding historical

sumed experimental method. In

ory of motion – are not the results

between a system of reference at

research, investing all of human

fact, as he conducted his research,

of rigorous logic within the growth

rest and one in constant rectilinear

culture (Moretti 2005, Bartocci and

Galileo

oscillated

of knowledge; rather, they repre-

motion. The problem is represent-

Odifreddi 2007).

between acceptance of measure-

sent unexpected twists that were

ed in 1873 (Maxwell 1973) by no

This research can be explored

ments that were not corroborated

independent

less a genius than Maxwell, who

through typical themes of the nat-

by theorems and praise of theo-

intentions or predictions.

mathematically

the

uralistic approach to knowledge

rems lacking experimental confir-

Thus, a window is opened onto the

invariance of equations in the elec-

(Van Orman Quine 1991, Valore,

mation (Bellone 2004).

structure of the growth of knowl-

tromagnetic field by Galilean trans-

Giorello and Pettoello 2004), which

edge: to Galileo, the sequence of

formations: an erroneous compu-

lets us place Galileo’s modernity

consistently

the

wayside.

of

These

expectations,

of

distinguishing,

computed

A few concrete themes could help

odd numbers began to connect to

tation whose correction led to Ein-

within a Renaissance framework

us reflect on the above-mentioned

the unknown nature of gravity and

stein’s 1905 theory of the electro-

that has already been well studied

traits. At the beginning of the 17th

the surprising images offered by his

dynamics of bodies in motion (Ein-

by Paolo Rossi (Rossi 2002). In this

century, after years of adherence to

telescope demolished a millenary

stein 2004). The history of science

system, modern science develops

the centuries-old thesis of velocity

astronomical tradition, unifying the

is full of similar situations, which is

as the public knowledge Galileo

101

oxygen

English version

07 – 09.2009

calls on in his Discourses, in which

fling affirmation and the Church’s

and has an objective order that is

They believed that those spots

that one of them, a famous English

had condensed into three simple

technique is praised as a high

reaction is tangible proof. Along

causally structured by relationships

were the symbolic representation,

scientist named Thomas Harriot,

formulas the dozens of volumes

Towards new generations: today’s nuclear energy

the environmental, political and

gy needs, simultaneously reducing

method of culture and the Arsenal

with the sky, Galileo also demol-

that are governed by universal

or even signs of the physical pres-

actually saw Cain and his bundles

which had previously been needed

of Venice is viewed as a place of

ished religious convictions, astro-

mathematical laws. This also holds

ence, of Cain serving out his sen-

of twigs during his observations in

to describe the motion of the plan-

by Giovanni Ricco

combustible fossil fuels. But public opinion is still largely contrary,

social concerns associated with

true philosophizing.

nomical theories and philosophies

true for another concept that was

tence on the Moon by hauling

September 1609 and divulged an

ets and satellites around the Sun.

The global demand for energy

(Please refer to Italian version for

that had endured for thousands of

very important to Galileo, the con-

heavy bundles of twigs back and

unequivocal depiction of them. But

This is an exemplary story of sci-

is destined to increase in

fueled by the fear that the risks of

recommended reading)

years, as well as popular maxims

cept of quantity. In fact, there is an

forth. There is still an adage in

Harriot’s limited imagination was

ence and prejudice that continually

the upcoming decades, and

nuclear energy outweigh its benefits. Let us take a look then at the

Translation by Gail McDowell

102

The Ellipse and the Moon: a story of science and prejudice

by Gennaro De Michele

and centuries-old prejudices. But

“immanent geometry” in the

parts of Italy, for example in the

immediately refuted by Galileo’s

repeats itself, in particular during

dependence on fossil fuels

few people know that the great

world

to

countryside around Pisa, according

drawings, which gave the Moon a

periods of epoch-shaking change.

represents an enormous

problems that would be raised by

scientist,

had

Galileo, the characters with which

to which Cain is on the Moon but

new image that was both fantastic

Consider the battles that Bohr,

economical, political and envi-

the reactivation of nuclear power

destroyed the prejudices of others,

God wrote the great Book of

rather than being crushed under

and concrete. The lunar spots were

Planck and Heisenberg had to fight

ronmental problem. Resear-

plants in Italy and the answers that

was unable to conquer his own. To

Nature are made of triangles, cir-

the weight of branches he is mer-

none other than the shadows of

to defend their theses of quantum

chers in the field of nuclear

modern technology can provide.

although

he

because,

according

illustrate this contradiction, I will

cles and other geometric figures.

rily preparing flapjacks... In short,

mountains and craters; these shad-

mechanics from attacks by deter-

energy are working to provide

From a safety point of view, there

combine two stories. The first, a

Except one, as we will see.

it was quite a problem and even

ows were created by the Sun’s illu-

mined and fierce adversaries of the

a sustainable solution.

are 440 second generation reactors

story about the Moon, will serve as

Let us begin with the Moon.

Dante dealt with it in the Divine

mination and appeared even more

caliber of Einstein. Battles which

a backdrop to the second, which is

White, smooth and almost trans-

Comedy, in the second Canto of

visible along the demarcation line

are perhaps being fought even

One of this century’s greatest glob-

world today, the oldest of which built in the Seventies, 36 more are

regularly in use throughout the

Scientific and cultural progress

about ellipses; together, these two

parent, to the devout the Moon

Paradise, when he asks Beatrice

between the light and the dark

more bitterly today, if one consid-

al challenges will be that of main-

is no smooth sailing, as sudden

stories will help us understand how

had become a symbol of absolute

for help:

areas of the entire satellite, as he

ers the disputes over GMOs and

taining the balance between the

under construction at the moment

and epochal leaps forward

scientific research proceeds by

purity, to the point that in religious

But tell, I pray thee, whence the

clearly illustrated in his Sidereus

the use of embryonic stem cells.

growing demand for the energy

and about one hundred more are

often face hard-to-shake preju-

means of intuitions, setbacks, suc-

representations, in particular dur-

gloomy spots

Nuncius.

The situation does not seem to

needed for economic development

already in the planning stages.

dices. Prejudices even the great

cesses and battles that are often

ing the 17th century, the Virgin

Upon this body, which below on

And Harriot? Well, a few months

have changed much, and yet there

and the resulting socio-political

Only two serious accidents have

Galileo was not immune to...

subterranean and cruel.

Mary is standing on a pure white

earth

after Galileo published his studies,

is one not unimportant difference.

and environmental impact.

ever occurred; in the United States,

An introduction is essential. The

moon as she ascends into Heaven.

Give rise to talk of Cain in fabling

the British scientist repeated his

Thanks to democracy, to the gener-

Even if we can count on the paral-

at Three Mile Island in 1979, and in

“January ten, sixteen ten: Galileo

basis of Galilean science entails

But it is obvious to the naked eye

quaint?"

observation of the Moon and this

al improvement in people’s culture

lel growth of energy saving tech-

Ukraine, at Chernobyl in 1986.

Galilei abolishes heaven.”

absolute objectivity. In other words,

that the Moon is not completely

And Beatrice answers him that, in

time, deo gratias, he, too, saw

and to the media, today all of us

nologies in both industrialized and

Both were due to a series of mal-

This is how Bertolt Brecht synthe-

science proposes itself as a causal

white; it has dark spots which

her opinion, the moon is pure and

craters and mountains. In this

can express an opinion and make

developing countries, it is foresee-

functions followed by errors com-

sizes in his play Life of Galileo the

concatenation of facts because the

seem to change in shape and size

will remain pure and those are not

episode Galileo is truly great, for

our voice heard.

able that the global demand for

mitted by plant workers, which led

consequences of the celestial

very order of Nature reveals the

over time. Popular fantasy, faced

spots but only a natural optical

with just two innocuous drawings

An important philosopher of sci-

energy will grow to double its cur-

to a partial core meltdown, the

exploration that the great scientist

constancy and necessity of this

with the necessity of conciliating

effect created by the density of the

he

centuries-old

ence, Paul Feyerabend, who ana-

rent level in the approaching

emission of radioactive gas and

from Pisa was conducting with his

type of relationship. To Galileo, sci-

ecclesiastical dogma and everyday

star.

myths. But the magnificent Galileo,

lyzed Galileo’s scientific and human

decades. The energy situation in

extreme pressure levels.

telescope. The sky, that sacred

ence, a new language for inter-

evidence, found a solution which

Thus, it is natural that the earliest

the abolisher of the heavens, the

progress and wrote the famous

Italy is not the best: the massive

This toxic gas only escaped one

place in which spheres of purest,

preting reality, had enormous

appears ridiculous to us today but

astronomers pointed their tele-

man who chased Cain from the

book Against Method, discovered

use of fossil fuels, mostly gas and

reactor however, that in Chernobyl

transparent glass host God himself,

potential for success because

which was plausible to many peo-

scopes at our satellite to try to dis-

Moon – he, too suffered from a

that maximum scientific creativity is

petroleum, has brought with it a

which did not have an adequate

does not exist. This was not a tri-

Nature is in itself unchangeable

ple back then.

cover its secrets; but it is unusual

terrible prejudice he could not

obtained when there is great toler-

notable dependence on importa-

outer

overcome: he hated ellipses and

ance and, thus, “anything goes.”

tion (around 84%), higher energy

What’s more, following the studies

adored circles.

Recently, Richard Florida also

bills (+45% for domestic utilities

done on these incidents and the

The ellipse, a form that is easily

arrived at the same conclusion

compared to the European aver-

improvements that those studies

drawn using two nails and a piece

when he condensed his theory of

age) and the violation of the Kyoto

brought about, today safety stan-

of string, was to Galileo “a distort-

success into the famous 3 Ts: tal-

Protocol, which calls for a 6.5%

dards have reached extremely high

ed circle, a form that is not worthy

ent, technology and tolerance. A

reduction of greenhouse gas (CO2),

levels, so much so that in many

of celestial bodies;” it was, thus, a

simple prescription that is not easy

as compared to 1990 levels, by

cases the lifespan of the plants

disgrace and had no place in the

to follow, especially if it means

2012. As of 2007 Italian emissions

have been extended from 40 to 60

immanent geometry of Nature.

accepting “bothersome ellipses”

levels had increased by 17% com-

years. Today’s security norms are

And this prejudice prevented the

instead of more “soothing circles.”

pared to 1990, and, what’s more,

very severe, and lying between the

great Galileo, a convinced Coperni-

Translation by Gail McDowell

these numbers continue to climb.

plant’s radioactive core and the

can, from ever recognizing the

Nuclear energy can cover a signifi-

public are no less than four barri-

validity of the laws of Kepler, who

cant amount of the growing ener-

ers: a sheath around the com-

demolished

containment

structure.

103

oxygen

104

English version

07 – 09.2009

bustible matter, a metallic contain-

they are produced, thus needing

influences the availability of com-

risk in the already very rare possibil-

MW of electricity. It has North

years. The same mechanism would

er, a cooling system – all housed in

very large storage areas that are

bustibles. But, in any case, even

ities of core meltdowns or of being

American certification (NRC) and is

allow for the burning of waste, transforming the very long lived

Enel and the rebirth of nuclear energy in Italy

a building of reinforced concrete.

well isolated from the biosphere

without reprocessing, the available

hit by an airplane. These improve-

in the process of being certified by

Added to this are security systems,

(salt mines, deep caverns etc.).

235U is sufficient, at the current

ments, together with the most

the European Union (EUR). It banks

minor actinides, by fission, into

Since 2007 Enel has participated,

both electromechanical as well as

But the newer reactors in some

rate of consumption, to last until

rational technology in construc-

on passive security systems which

lighter fragments with a much

with a 12.5% share, in the first

passive, which are governed by

countries (France and Japan) have

around the end of the century. If

tion, will allow for a 60 year guar-

do not depend on human interven-

shorter lifespan, thus reducing the

new generation EPR (European

physical principles that are sponta-

begun the practice of reprocessing

one

estimated

anteed lifespan for new plants,

tion or a power supply, but rather

need for geologic storage space.

Pressurized water Reactor) nuclear

neously tripped when necessary.

the waste, separating the uranium

resources, even at an elevated cost

reduce the time of construction to

work automatically, using simple

The new plants would be con-

plant that is under construction in

Another crucial aspect is, of

and plutonium, which can then be

of extraction (the price of mineral

4 or 5 years and bring the actual

physical principles (for example

ceived so as to offer passive safety

Flamanville, France. 60 engineers

course, the disposal of toxic waste.

reused as a combustible, from the

uranium contributes only 5% to

use-time to over 90%, with a con-

gravity, the natural circulation of

systems and maximum resistance

are already at work on the project.

The burned combustibles contain

minor actinides and other frag-

the total cost) and of those obtain-

sequent containment of costs.

gas and fluids etc.). Thus, in case of

to the rise both of sabotage as well

Enel’s Nuclear Technical Area has

low level radioactive material

ments, which can then be vitrified

able by nuclear disarmament,

Half the fuel for generation III+

emergencies, the secure state of

as terrorist attacks.

about 100 engineers and special-

(mostly uranium isotopes) and

and deposited underground, but in

many more decades could be

reactors can consist of a mix of ura-

the facility can be maintained for

Amongst the systems chosen, the

ized technicians, and 4,000 people

highly toxic radioactive residue.

reduced quantities. A reactor of

gained. Concerning the costs of

nium and plutonium, recovered

hours, even without anyone active-

first to be commercialized will be a

work in the plants in Spain and Slo-

Amongst these are the fragments

1,000 MW produces between 15

production, those of nuclear ener-

from waste reprocessing, thus con-

ly in control: this technology makes

sodium-cooled model, which uses

vakia, managing a 5,354 MW

leftover from fission, such as lighter

and 35m3 of highly active waste

gy are absolutely competitive, but

tributing to their disposal and to a

for an extremely innovative security

the experience gained by the

capacity and a yearly production of

uranium nuclides with a lifespan of

per year after reprocessing.

the costs of construction are quite

more efficient use of resources.

system, which is already anticipat-

French fast reactor Superfenix and,

over 41 TWh.

around one hundred years, while

It must be said, however, that the

high and timeframes are long.

Amongst the models of this gener-

ing the newest generation of reac-

accordingly, is the French favorite.

On August 3rd 2009 Sviluppo

minor

instable

availability of long term under-

Enough to make this a rather unat-

ation with these characteristics,

tors. In the case of a serious inci-

Italian researchers (Enea, Infn and

Nucleare Italia Srl, an Enel and

nuclides that are a bit heavier than

ground storage areas for the

tractive investment. A longer pro-

two are the most relevant for the

dent with core meltdown, the con-

Ansaldo Nucleare) are currently

Edf 50-50% joint-venture, was

uranium and can ‘live’ for many

radioactive waste is an indispensa-

duction life and shorter installation

Italian market. The water pressure

tainment tank is planned in such a

more interested in liquid lead-

founded to conduct the feasibility

thousands of years (like plutonium

ble premise both for the viability of

time would help offset the initial

driven Epr is built by the French

way as to remain intact by refriger-

cooled fast systems, an area in

studies for the construction of at

239Pu which can also be used as a

new nuclear plants and for the dis-

investment costs. Finally, the risk of

company Areva and has an electric-

ating the outer walls. It is being

which

nuclear combustible). Most old

mantling of the old facilities.

terrorists and organized criminals

ity potential of 1,600 MW. It has

built in China. In the long run the

research. As we can see, the instal-

using the waste for warfare or

European Union certification (EUR)

fourth generation facilities, which

lation of high level, power-produc-

criminal means remains a concern.

and is in the process of obtaining

should be industrially available

ing reactors in Italy must be viewed

The defense strategy lies with

certification from the United States

after 2030, will offer more com-

contextually with the participation

historic choice that will start a new

international security and control

(NRC) as well. It also banks on

plete and sustainable solutions to

in a research and development

industrial and intellectual renais-

systems

redundant safety systems.

the problems raised by the old

journey towards an ever increasing

sance for the entire productive and

plants.

level of sustainability, which will

scientific system in Italy: the plan,

actinides

are

reactors store their burnt combustibles in the same form in which

The reprocessing of the waste also

considers

(the

the

anti-proliferation

treaty), new engineering concepts

Italians

lead

European

least 4 EPR third generation nuclear plants in our country.

Going back to nuclear energy is a

for plant safety and security as well

This means that a given security

The International Generation IV

call for the joint commitment of

in fact, will impact positively on the

as an ever more international man-

system, the emergency cooling sys-

Forum, which Italy does not partic-

institutions, industry and scientific

companies that are involved direct-

agement of the combustibles

tem for example, is quadrupled,

ipate in directly but only through

research organizations.

ly as well as all those that need

entire life cycle, with the exclusion

with equivalent components from

the European Union, has chosen

This article will be published on

energy. Nuclear energy will provide

of processes which produce sepa-

different manufacturers placed side

six systems for closer study, mostly

the 9th issue of “Asimmetrie”,

them with power at a competitive

rated plutonium, potentially usable

by side: a complex, yet still tradi-

fast neutron reactors, cooled not

Infn’s popular science magazine,

and stable price for decades,

for aggressive purposes.

tional, technology, conceived to

with water (which would slow the

available also online (www.asim-

thanks to new companies and con-

The evolving technology of nuclear

assure the highest level of reliabili-

neutrons), but with liquid metals

metrie.it). We would like to thank

sortia that Enel will create with the

reactors is always the object of

ty. In the face of a serious incident

and which are also able to fission

the author and the editorial board

participation of large consumers.

continuous research and innova-

involving core meltdown, the melt-

with combustibles other than

for allowing prepublication.

Translation by Mia Adelman

tions, which have produced regular

ed material is channeled into a spe-

235U, such as 238U and some-

improvements in the areas of plant

cial pool and cooled. What’s more,

times thorium.

investments to fields such as that

safety guarantees and waste man-

the outer shell of the building is in

agement. Reactors of the latest

highly reinforced concrete 2 meters

The fast reactor’s capacity to con-

Italy is a leader already, but there is

The re-launch of nuclear will bring of mechanical suppliers, in which

generation, the so-called advanced

thick with double sided steel faced

vert non fissionable 238U into fis-

also an industrial network at work:

third generation (III+), which will

walls. It is under construction in

sionable material would multiply

34 Italian companies are involved

enter onto the market within a few

France, Finland and China.

the amount of energy produced

in making the ERP units in Fla-

years, will be built with notably

The water pressure-run AP1000 is

from the starting point of natural

manville and another 15 are collab-

increased and powerful security

built by the multinational company

uranium by 60, and this would

orating to build two new reactors

procedures, with lowered environ-

Westinghouse (United States) and

increase the availability of nuclear

for the Enel plant in Mohovce, Slo-

mental impact and a reduction of

has the capacity to produce 1,117

combustibles by thousands of

vakia.

105

oxygen

English version

07 – 09.2009

Great challenges in the universe

before Christ, but now with more

matter together to create stars,

(apparent) cosmic solitude;

substantiation surrounding it. The

galaxies and groups of galaxies, as

— the discovery of gravitational

center of the universe, and thus

well as those that formed all the

waves and their role in a new

by Tommaso Maccacaro

man’s role in it, changed; Aristotle’s

elements of the periodic table. We

astronomy;

Astronomy knows how to sedu-

celestial perfection became an

now have detailed images of the

oxes” are the seven stars of what appears to be a “Great Cart”.

Twinkle, twinkle little star

Americans are definitely less peot-

— the understanding of dark mat-

by Davide Coero Borga

stellation – but they are in good

ic, seeing a big dipper in the con-

ce: it shows a little, leaves

abstract and dated concept and

universe’s most extreme phenome-

ter, dark energy and, more general-

We call ‘stars’ the celestial bodies

company, as the French sometimes

much to the imagination and

modern astronomy, using scientific

na: the birth and death of stars,

ly, of the universe’s ‘geometry’ and

that shine their own light. In

call it casserole and the English

invites us to discover the rest.

We’ve been studying the heavens, 106

Connect the dots

instruments as mediators between

collusions between galaxies, the

the history of its expansion, as well

astronomy and astrophysics, the

plough. In Nordic countries, some-

us and the cosmos as well as new

pulsars in rapid rotation and the

as its uniqueness.

term is used to describe a luminous

times

tools that permit us to amplify

formation of baby galaxies in the

sphere that generates energy

Karlavagnen, i.e. “the chariot of Karl”, in honor of Charlemagne.

Ursa

Major

is

called

entryway to the universe, for thou-

weak signals coming from the

primordial phases of the universe,

A century ago Fermi had already

another life form. It is the most

ing its nature, and for about the

through nuclear fusion processes in

sands of years using only the weak

stars, has allowed us also to see

gas clouds that collapse and form

asked the question: if it is possible

explosive event that I can imagine.

last ten we have also had to live

its core. To this day, a fair share of

light coming from the stars. That

what was once invisible.

planetary systems, catastrophic

that other life forms exist in the

Experiments such as the American

with an even larger quantity of

the elements that compose the

miniscule part of the electromag-

After this important first step there

explosions photographed in the

universe, where are they? Why this

Ligo and the European Virgo have

dark energy. But does this dark

universe, such as hydrogen and

as famous as his theories. Some

netic

we

were many others, such as substi-

moment in which they happened:

silence? The problem is that, on

been searching, from Earth, for

energy, seemingly responsible for

helium, are created inside stars

payments he received for personal

millions of years ago!

the cosmic clock, the length of

gravitational waves. Esa and Nasa

the acceleration of the universe’s

thanks to nucleosynthesis.

horoscopes he drew up for friends

time we have looked out onto the

are working on an extremely ambi-

expansion, really exist? Or is it the

spectrum

that

4 Galileo’s cash flow problems are

astronomers call ‘the visible’ and to

tuting the human eye with much

which our atmosphere is transpar-

more

ent and the human eye is sensitive.

receivers that also permitted for

Despite all this there are still plenty

universe is completely insignificant

tions and promising space mission:

result of not wanting to violate the

1 The American astronomer, Carl

and in his family accounting, for us

For millenniums, observing and

the sharing and storing of data

of mysteries in the universe. Para-

and infinitesimal. And the dis-

to design an equilateral triangle in

cosmic principle derived from the

Sagan, has defined the human

to see after centuries. A precious

sensitive

and

versatile

and students appear in his notes

studying the night sky with the

and, successively, making the most

doxically, the more we know the

tances and time needed to cross

space, each side 5 million kilome-

Copernican revolution of four hun-

species as the “local eyes and ears

manuscript that is kept in Flo-

naked eye, our ancestors saw the

of our forays into space, quickly

more we realize how little we

the universe are such as to make its

tres long, with three identical

dred years ago? A sort of cultural

and thoughts and feelings of the

rence’s National library collects var-

Sun, the Moon, five planets, a few

learning how to efficiently use the

know. For every question that we

exploration slow and contact

transmitter spacecrafts marking

taboo, at this stage.

cosmos.” He says “we have begun

ious “natal charts” that Galileo

nebulae, a couple of ‘new stars’,

electromagnetic

for

are able to answer others sponta-

extremely improbable. We are

the angles and which continuously

The Planck satellite, which has just

at least to wonder about our ori-

wanted to keep, including his own

many shooting stars and a few

astronomic observation. Today we

neously emerge. We are incredibly

impatient, but we don’t yet know

maintain their relative positions

begun a new and more detailed

gins – star stuff contemplating the

private horoscope.

stars.”

spectrum

comets, apart from thousands and

have telescopes ten meters across

ignorant, just as we were four hun-

the true rules to the game as far as,

while shooting lasers at each

mapping of background cosmic

thousands of shimmering points of

(Galileo’s had a diameter of three

dred years ago and perhaps only

I’m not even going to say commu-

other. This project is at the outer

radiation, the Holy Grail of cosmol-

light. Just what was needed to

centimetres) installed in the darkest

just a bit more aware of it. In fact,

nication with other civilizations

limits of our present technological

ogy, will produce the clearest and

2 Stars appear in the final verses of

theory of relativity, light can

arouse their fantasy.

and most deserted parts of Earth,

our current model of the universe,

goes, but also just the comprehen-

possibilities and the cost is exorbi-

most trustworthy photography

each of the three parts in which

“bend” when it comes close to

or even in orbit around our planet.

as fragile as the one that preceded

sion of the conditions needed for

tant, but the scientific rewards

thus far of the newborn universe’s

The Divine Comedy is divided:

celestial bodies that have a huge

The starry sky, besides allowing us

We have sensors that are sensitive

it, tells us that we barely know 5%

the development of life and its suc-

could be just as immense.

appearance, when it didn’t have

“Thence we came forth to rebe-

mass. Our vision of the sky can

to orient ourselves in time and

to radio waves, infrared radiation,

of what is out there (‘normal’ or

cessive evolution.

even a ten-thousandth of its pres-

hold the stars”, Inferno XXXIV,

therefore be imprecise when stars

space, has always been a font of

the visible, X and gamma rays, not

baryonic matter), dark matter

We already know of hundreds of

Gravitational

ent age. And it is in the tiniest

139; “Pure and disposed to mount

are behind other astronomical

wave

astronomy

of

that

photo

5 According to Eintein’s general

great inspiration; poetic, artistic

to mention instruments that reveal

being a good 20% (which we only

planets outside our solar system.

would allow us to ‘see’ into the

details

that

unto the stars”, Purgatorio XXXIII,

objects. The process is known as

and philosophic. Then, four hun-

neutrons and cosmic rays, at our

know through its gravitational

We have even ‘photographed’

heart of hypernovas when they col-

astronomers expect to find the

145; “The Love which moves the

gravitational lensing: light is devi-

dred years ago, in 1609, a leap

disposal to provide answers to our

effect, but the true nature of which

some. But we still don’t know how

lapse and form black holes, the

secrets of the dark universe, its

sun and the other stars”, Paradiso

ated and massive objects act as

ahead: Galileo lifts his newly fin-

deepest and most intriguing ques-

we do not yet understand), not to

common (or rare) the develop-

binary systems of neutron stars

geometry, its history and its fate.

XXXIII, 145. The stars are Dante’s

lenses for the observation of even

ished telescope towards the heav-

tions about the nature of our

mention dark energy (‘dark’ mean-

ment of life is on them or on oth-

that collide and generally all the

Probably in less than a couple of

goal, and thus they are a constant

further stars. One of the most

ens. That gesture results in a true

world. We’ve learned a lot in these

ing that we don’t have the slightest

ers yet undiscovered. The stakes

cosmic catastrophes where there is

years. And then? Other questions,

reference in his otherworldly jour-

spectacular phenomena produced

cultural and scientific revolution. In

four hundred years (mostly in the

idea what it is) which makes up

are sky-high and an ever-increas-

an enormous amount of matter in

other challenges, pushing the limits

ney, full of astronomic details that

by gravitational lensing is the so-

just a few months in fact, Galileo

last one hundred).

about 75% of the entire universe.

ing number of space missions are

acceleration, possibly including the

of our knowledge ever further into

prove the poet’s interest in science

called Einstein ring: a luminous

dedicated to the discovery of other

first moments of the universe’s for-

space.

and the observation of the sky.

Astronomy knows how to seduce:

planets (Corot and Kepler are

mation itself. Not to mention how

Translation by Mia Adelman

observed the irregularity of the terminator (the line dividing light and

We are certain that we have meas-

ring appears around a celestial body when it is placed in a straight

dark) on the Moon, discovered the

ured the age of the universe and

it shows a little, leaves much to the

operative, Gaia is nearing comple-

many completely unexpected and

3 The names we give to stars are

line between a light source and

Jupiter’s four major satellites and

the physical and chemical charac-

imagination and invites us to dis-

tion, Plato and Terrestrial Planet

astonishing new discoveries would

interesting, and very abundant.

the observer.

Venus’s phases. Just enough to

teristics of the stars and the galax-

cover the rest. What do we want to

Finder are in the evaluation stage

be made, as has happened each

The Ursa Major constellation is a

throw the conception of the uni-

ies of which it is made, and that we

discover in the coming years?

and others are being studied).

time we have been able to open a

good example: in Mediterranean

verse of that time into a tailspin

can describe in detail the first

What are the challenges awaiting

Probably not in the next few

new ‘window’ onto the cosmos.

countries, it is usually called

sisting of two stars orbiting around

and consecrate Copernicanism

moments after the Big Bang, sec-

us? Instrumental and technological

decades, perhaps in this century

The ‘dark’ side of the universe is an

Septemtrionis, from the Latin

their common center of mass.

6 A binary star is a star system con-

which once again proposed helio-

ond after second, minute after

as well as cognitive and intellectu-

and almost surely before the new

ever greater embarrassment. We

septem

triones

These two stars come closer to

centrism, already proffered by

minute, as we can the processes

al. Three come to mind:

millennium we will discover the

have been living with dark matter

(plough-oxes), and the “seven

each other in time, orbiting faster

Aristarco da Samo two centuries

that, in time, pulled this floating

— the comprehension of our

existence or past existence of

for forty years without understand-

(seven)

and

107

oxygen

108

English version

07 – 09.2009

and faster. A binary system con-

man jurist and astronomer Johann

tually will produce collisions of ele-

stantly loses energy and generates

Bayer. The 47 maps that compose

mentary particles at 10 times the

space except that you have extra,

gravitational waves. Since energy

his work represent all the Ptolema-

energy than what is possible now.

unusual, coordinates. In these

decreases, the stars are forced to

ic constellations (with the sole

Probing this kind of energy regime

coordinates you don’t measure

orbit closer and faster, until stellar

exception of Equuleus) and show

will probably lead to discoveries

lengths with ordinary numbers,

fusion occurs. The binary system

the stars without the correspon-

that we cannot anticipate, but

but with Grassmannian numbers

can reach even 500 rounds per sec-

ding mythological figures.

there are also some results that we

whose multiplication law is not

ond before this happens.

10 Chinese constellations differ

are expecting, like finding the

commutative.

from

because

Higgs particle so we can finally

This beautiful, elegant extension

7 The bottom of the sea is covered

ancient Chinese astronomy devel-

verify the last bit of the standard

of ordinary symmetry plays a fun-

in stars. We mean echinoderms

oped independently. Ancient Chi-

model. We also think the LHC will

damental role in string theory and

belonging to the class Asteroidea,

nese divided the sky in a different

be able to produce dark matter

solves certain theoretical prob-

commonly called starfish. They

way, but there are a few similari-

out of energy, allowing us to study

lems: e.g. applied to what we

used to plague sea urchin fisher-

ties. There are seasons, for exam-

it for the first time.

know about nature, it automati-

men, who cut them in half and

ple, and the zodiac is subdivided

There’s a good theory that it’s

cally produces a dark matter candi-

about the Higgs particle, but even

ticles be moving around freely?

around the corner, but one thing

It doesn’t address the issues that

threw them back in the sea. How-

into four regions, each with its

made of very heavy particles that

date, amongst other new particles.

if we know exactly what to look

With the help of Frank Wilczek, I

that has definitely become clearer

string theory has been focused on

ever, since each “arm” contains all

own symbol: the blue dragon of

weakly interact, but – although

So those of us who like supersym-

for in this case, the estimate is that

tried to find a theory that would

is that it is part of the same con-

in the past few decades – namely

the anatomical structures compos-

the East for spring, the red bird of

astronomers tell us the universe is

metry hope the LHC will see signs

it will take 5 years to find it. You

explain this, and our research

ceptual structure that includes the

quantum gravity, and unification –

ing the whole star, starfish were

the South for summer, the white

full of it, and we know stars feel it

of it: it would be like finding a

see, we’re picking out one event

pointed to the idea that interac-

standard model.

but it goes back to the origin of

able to regenerate, becoming

tiger of the West for fall and the

and light is bent by it – we have

whole new world!

out of tens of millions or more, so

tion amongst quarks is strong

Originally it was thought to be dif-

the theory.

twice as many as they were.

black turtle of the North for winter.

never seen these particles or meas-

In supersymmetry, every particle

it’s like a needle in a haystack – an

when they are far apart – in fact so

ferent and revolutionary but now

incredible effort.

strong you cannot pull them out of

we realize that the best-under-

Beyond that, I am still thinking a

the nucleon – but becomes very

stood parts of string theory are

lot about what is still missing in

Western

ones

8 “After Jesus was born in Bethlehem in Judea, during the time of King Herod, Magi from the east came to Jerusalem and asked,

Interview with David Gross High expectations

superspace, which is like regular

109

ured their properties and interac-

we know would have a new part-

tions. Finally, the thing I am most

ner that you obtain by rotating in

excited about is the likelihood that

superspace. We would immediate-

Can you tell us more about the

weak when they are close togeth-

actually those that are mathemati-

string theory: where could we find

the LHC is going to discover super-

ly have an incredible amount of

research for which you were

er. We called this asymptotic free-

cally equivalent to those we use to

the missing ingredients?

symmetry.

new phenomena and new parti-

awarded the Nobel prize?

dom, which immediately led to the

describe the standard model. In my

I think we must push string theory

cles to measure and explore, revo-

Well, shortly after I got my Ph.D.,

theory of the strong force – quan-

opinion, it’s not even a theory yet,

to address some of the paradoxes

tum chromodynamics (QCD).

as much as a framework of sorts,

that exist in quantum gravity, such

with many constructed solutions

as singularities, the cosmological

‘Where is the one who has been born king of the Jews?

by Jacopo Romoli

Can you tell us what supersym-

lutionizing our idea of what space

we were still constructing the stan-

We saw his star in the east and

The winner of the 2004 Nobel

metry is, in a nutshell?

is, and giving us a lot of the clues

dard model: it was the late 1960s,

have come to worship him.’”

prize for physics, David Gross,

It’s actually a theoretical guess, a

we need to solve some of the

and things were still extremely

You also formulated the hete-

but no idea of what the general

singularities that occur in the uni-

(Matthew 2:1-2). The star of Beth-

tells us why the LHC is so

beautiful theoretical construction

unsolved mysteries in elementary

confusing. I was mostly interested

rotic string theory with Harvey,

organizing principle is.

verse, of those inside black holes

lehem is an astronomical phenom-

important for physics resear-

that originated in the early devel-

particle physics: the unification of

in strong nuclear force, which

Martinec and Rohm. What are

It provides us with an incredibly

and so on. String theory might

enon that, according to the New

chers today, how super string

opments of string theory. In the

the forces, the dynamics of weak

turned out to act on quarks – but

your thoughts about string

rich set of tools, but we’ll need

help us understand these whereas

Testament, guided the Magi to

theory could advance, and

past century, with Einstein’s theory

force symmetry breaking, the ori-

nobody believed in quarks at that

theory right now?

more input from experiment and

traditional approaches have failed,

visit Jesus when he was born. It is

what he would like to discover

and the standard model, were

gin of dark matter and many other

time except as mathematical

String theory is at a rather unusual

from theoretical breakthroughs –

but the theory might be chal-

common belief that the star of

in the future.

learned how important symmetry

outstanding questions that we

objects because you can’t see

stage at the moment. When the

which at the moment might occur

lenged to the point that we dis-

was. But supersymmetry is a new

only have speculations about.

them, and you can’t pull them out

so-called “super string revolution”

in many places, but revolve around

cover what principles we are miss-

of the nucleon. I focused on exper-

happened, 25 years ago, we had

very hard issues.

ing. Also I would like to know

Bethlehem was actually the triple conjunction of Jupiter and Saturn

What is the current status of

kind of symmetry that some of us

that occurred in 7 BC, in the Pisces

particle physics?

believe is a likely property of

How long will it take to find

iments that were being carried out

high hopes that we would soon

constellation.

You might say that we are in

nature: it states that the laws of

some evidence of supersymme-

in Stanford, which essentially

understand very much in little

What about the future? What

and time. I have an inkling that the

limbo, waiting for the LHC at

physics are independent of rota-

try with the LHC?

probed what made up protons

time. But string theory is much

research would you like to be

way we think about them is not

9 The Siena-born writer, philoso-

Cern: although we have been

tions in superspace, much like

I hope not too long! But we really

inside nucleons. Experiments indi-

richer than it seemed at first, and

involved in?

truly fundamental.

pher, astronomer and member of

learning many new things theoret-

ordinary rotational symmetry of

don’t know. Some say that as soon

cated an unexpectedly simple

much more complicated.

I would love to see a truly control-

The more we learn about string

the Accademia degli Intronati,

ically, we are really waiting for this

physics states that the laws of

as the LHC is turned on, even at

behavior, as if protons were point-

People working with string theory

lable and quantitatively under-

theory the more evidence there is

Alessandro Piccolomini, is often

machine to turn on – hopefully in

physics are independent of rota-

low energy levels, we will see signs

like

are trying to do solve many difficult

standing of QCD developed on all

that this is the case. We see little

considered the author or the first

the next few months – to find out

tions in ordinary space.

of supersymmetry... but there are

around freely.

problems, but our understanding

scales. There has been remarkable

examples of how you might think

modern celestial atlas: in fact, he

a lot from it. Much depends on

For example, it doesn’t matter if

less optimistic people who say this

In fact, you could argue that they

of the theory itself is still so limited

progress in that direction in the

of fundamental formulations of the

completed his De le stelle fisse

what it will reveal.

your laboratory is facing east or

evidence is hidden so well it will

had the properties of quarks. This

that it’s difficult to conduct experi-

past few years, mostly connected

theory in which space is an emer-

west: you can rotate it and still get

take 5 or 10 years, and that seems

was quite a mystery because

ments. All in all, it hasn’t lived up

to developments in string theory,

gent concept, and I would really

(1543) over half a century before

constituents

that

moved

what is the true nature of space

the more famous Uranometria

Why is the LHC so important?

the same answers. But the rota-

more realistic.

nuclear forces were supposed to

to the initial excitement of when

but it would be wonderful for me

like to understand how time can be

(1603) was published by the Ger-

Because it is a machine that even-

tions we are talking about are in

Just think: we know a lot more

be very strong, so how could par-

we thought the answers were just

to work more on that.

an emergent concept as well.

oxygen

110

English version

07 – 09.2009

If you could go back and do a

Space for energy

different Ph.D., what would

print on the moon was the 14th

nessed and reused). Helium-3 is

vations for the “space race” were

The Indian investment in the moon

December 1972 and the chase for

also, contrary to tritium, not

essentially strategic and military,

race may seem exaggerated for a

A tragic mutual incomprehension

gians” were not able, at that time, to correctly understand Scripture;

you chose?

by Amedeo Balbi

a clean form of energy capable of

radioactive. The supporters of heli-

today they seem to be economic

developing nation in which large

I suppose if I couldn’t approach

The Post-Apollo manned space

satisfying the growing needs of the

um-3 as a fuel for fusion reactions

and company based, with the

parts of the population live in

by George Coyne

to have understood what was

interesting

flight program is focusing on a

modern world is still in full flight.

present it enthusiastically as a

exploitation

satellite’s

extreme poverty, but India has, for

The Galileo Commission was

“really at stake”;

questions

through

of

the

3 Cardinal Robert Bellarmine is said

physics, I would be enormously

100-man Earth-orbiting station

But in one of those strange and

panacea, but it must be stated that

resources as the principal motor.

some time and with much fore-

constituted on behalf of John

4 when scientific proofs for Coper-

interested in the neurosciences.

with a multiplicity of capabili-

unpredictable convergences of

at the moment its use in not only

And so the search for helium-3

thought, invested in formation

Paul II by a letter of the Cardi-

nicanism became known, the

I’ve had a chance to get a glimpse

ties varying from development

technological courses which would

completely speculative, but also

appears more and more in the list

(Indian students are the most

nal Secretary of State of 3 July

Church hastened to accept Coper-

of this extraordinary young sci-

of earth resources to astro-

make a science fiction writer

controversial from a theoretic point

of motivations which push nations

looked for in American universi-

1981 to the members of the

nicanism and to implicitly admit it

ence, since one of the great pleas-

nomy.... The schedule under

happy, in the last few years the

of view. In any case, an enormous

that until now have not explored

ties), technological research and

Commission. On 31 October

erred in condemning it.

ures of being director of the Kavli

consideration contemplates a

research on fusion has stimulated,

amount of helium-3 would be

our satellite to invest in costly

development as the foundations

1992, John Paul II in a solemn

Institute for Theoretical Physics is

launch of the first module of

at least in part, the interest in the

needed to produce the required

space missions.

for the nation’s future growth. Evi-

audience before the Pontifical

It will not be possible to discuss all

that I help organize programs

the large space station, with

exploration and colonisation of our

energy: around 40 tons a year for

The United States and Russia have

dently, the Indian governors are

Academy of Sciences brought

four conclusions, but I would like to

across the board, and we regard

perhaps as many as 12 men, by

satellite. The reason is an extreme-

the energy needs of the United

until now kept a rather low profile

convinced that in the future having

to a closure the work of the

make some selective comments

“Physics” so broadly that we have

1975. Using the concept of

ly rare element on our planet

States (optimistically assuming an

in the search for helium-3 on the

a foothold on the moon could

Commission. The Pope’s

about numbers 1 and 3.

a lot of biology and neuroscience

modularity, Nasa’s advanced

which seems to be extremely abun-

energy conversion at the maximum

lunar soil but the emerging

make a great difference, helium-3

address was preceded by that

programs as well as traditional

manned mission planners for

dant on the lunar surface: helium-3.

physics. There is so much we don’t

see the gradual, incremental

know about how the brain works,

buildup of the initial station to

What makes helum-3 so attractive

but so many phenomena are now

a large base accommodating

that we look for it on lunar soil?

becoming available to observation

100 men by 1980.

According to certain researchers,

and measurement that the solu-

(“Aviation Week & Space Tech-

tion to the conceptual problems of

nology”, 24 February 1969)

understanding how the brain

of theoretic efficiency). A quantity

nations, who are fighting to enter

notwithstanding.

of Cardinal Paul Poupard who

It is said that Galileo did not under-

which is well above the entire

the space club, have been a lot less

Translation by Mattia Garofalo

had been invited by the Cardi-

stand the difference between sci-

worldwide reserve.

vague. In particular the two Asian

nal Secretary of State by letter

ence and philosophy. He would not

giants: China, which has recently

of 4 May 1990 to coordinate

accept Copernicanism as “hypo-

On the moon though, helium-3

officially stated that it is interested

the final stages of the work of

thetical” and, thus, did not under-

the nuclei of helium-3 (made up of

could be very abundant. The clues

in installing mineral bases for the

the Commission. An analysis of

stand science, even though he was

two protons and a neutron) could

in this direction are based on the

extraction of helium-3 on the

these two addresses reveals

one of the founders of it. Much

be a fuel for the fusion reactors of

analysis of rocks brought back to

moon and India which in the Octo-

some inadequacies.

could be said about this characteri-

works and what is the origin of

Towards the end of the 1960s, any

the future: those tried out until

earth by the Apollo missions,

ber of last year launched its Chan-

consciousness may be within

futurologist that wished to make

now (which are anyway still far

which show a concentration of

drayaan-1 probe, with the explicit

In the discourse prepared for the

Galileo’s use of it. I limit myself to

reach. These are wonderful, very

some easy predictions would have

from the objective of producing

helium-3 well above that found in

objective of evaluating the mineral

Pope, the Galileo affair is described

discussing the ambiguity involved in

difficult, and very interesting ques-

said two sure-fire things: that by

energy on a large scale) use tritium

Earth’s rocks. If these estimates

and chemical composition of our

as a “tragic mutual incomprehen-

the use of the word “hypothesis.”

tions I would love to work on.

the first few years of the 21st cen-

nuclei (two neutrons and a proton)

were confirmed, the moon would

satellite (and therefore, implicitly,

sion” and the incomprehension is

There are two distinctly different

tury, humankind would have stably

as fuel and deuterium (one neu-

become a relatively close deposit of

how much helium-3 is available).

specified by what can be identified

uses of the word in this context: a

colonised the moon and the major

tron and one proton). Substituting

an element which in the future

With this mission not only has India

as the following four principal con-

purely mathematical expedient to

part of the energy necessary for

the tritium with helium-3 could

could reveal itself to be priceless.

entered the small number of

clusions of the two discourses:

predict celestial events or an

humans would have been pro-

offer some advantages. The reac-

Despite the possibility of using heli-

nations that can say they have sent

1 Galileo is said not to have under-

attempt to understand the true

duced cleanly and in abundance

tions using helium-3 would have

um-3 as a nuclear fuel is still to be

a satellite in orbit around the moon

stood that, at that time, Coperni-

nature of the heavens. This impor-

through the control of nuclear

protons instead of neutrons as a

proven, the mirage of gaining the

but also that it is the fourth power,

canism was only “hypothetical”

tant difference in meaning must be

fusion reactions, the same ones

sub-product: the protons, which

right to use such an element could

after the United States, Russia and

and that he did not have scientific

seen against the history of the

that keep our Sun lit. Everybody is

would have an electric charge

become essential for the future

the European Union to have land-

proofs for it; thus he betrayed the

word’s use from antiquity through

able to see that neither of the two

would be easier to screen using

energy production must have been

ed one of its probes, the Moon

very methods of modern science of

medieval Christianity to the time of

prophecies has come true. The last

electromagnetic fields (and in this

noted by the international space

impact probe, which landed on the

which he was a founder;

Copernicus through to Galileo. The

time that there was a human foot-

way their energy could be har-

agencies. If in the 1960s the moti-

moon on the 14th November 2008.

2 it is further claimed that “theolo-

best historical example of this is, of

zation of the scientific method and

111

112

The stranger

the University of Padua?’

‘Echion Linea. Near Morvran.’

with me.’

‘I am. Who are you?’

‘I don’t know those towns.’

‘And so you thought to tell me

by Kim Stanley Robinson

The man let go of his hand. ‘I am a

‘I travel extensively.’ The man’s

about it.’

A look into the life and thou-

colleague of Johannes Kepler. He

gaze was fixed on Galileo as if on

‘Yes. Because of your compass. We

“tragic mutual incomprehension.”

ghts of the first scientist, Gali-

and I recently examined one of your

his first meal in a week. ‘Most

saw that among its other applica-

then on that day in the future the-

Galileo was a renowned world sci-

leo Galilei – before he became

very useful military compasses.’

recently I was in the Netherlands,

tions, you could use it to calculate

ologians would have to be cautious

entist. The publication of his

the iconic genius we all know

‘I am glad to hear it,’ Galileo said,

and there I saw an instrument that

certain distances.’

in interpreting Scripture.” If he truly

Sidereus Nuncius established his

today.

surprised. ‘I have corresponded

made me think of you, because of

‘Of course.’ One of the compass’s

believed that there might be a

role as a pioneer of modern sci-

with Signor Kepler, as he probably

your compass, which, as I said,

main functions was to range can-

Foscarini and the Commission

demonstration of Copernicanism,

ence. He had provoked anew the

All of a sudden Galileo felt that this

told you, but he did not write to

Kepler showed me. This Dutch

non shots. Despite which very few

draws two conclusions from the

would he not have recommended

Copernican-Ptolemaic controversy.

moment had happened before –

me about this. When and where

device was a kind of looking glass.’

artillery services or officers had ever

Letter, which appear to make Bel-

waiting and not taking a stand, a

Observational

‘A mirror?’

purchased one. Three hundred and seven of them, to be precise, over

course, the case of Osiander. In his

that the Earth orbited around the

did not say: “Theologians should be

official organs of the Church with

attempt to save Copernicus, Osian-

Sun, one should “interpret with

cautious now in interpreting Scrip-

the approbation of the reigning

der, unbeknownst to the author

great circumspection” every biblical

ture in expectation that proofs for

Pontiffs. This is what is at the source

and contrary to the latter’s intent,

passage which seems to affirm that

Copernicanism might appear” but

of the “myth” of Galileo and not a

wrote his famous preface to advise

the Earth is immobile and “say that

rather: “If a proof were to appear,

the reader that the De Revolution-

we do not understand rather than

ibus was intended, in the tradition

affirm that what has been demon-

of medieval astronomy, only in the

strated is false.” This view of Bel-

former sense, as a mathematical

larmine comes from his Letter to

expedient. There is no doubt that Galileo understood his own investigations to be an attempt to under-

evidence

was

that he had been standing in the

did you meet him?’

overturning

stand the true nature of things. It is

larmine both the most open-mind-

position embraced at that time, it

increasingly

Aris-

artisans’ Friday market outside

‘Last year, in Prague.’

‘No. A glass to look through. Or

well known that he preferred to be

ed of theologians and respectful of

appears, by Cardinals Barberini and

totelian natural philosophy, which

Venice’s Arsenale and felt some-

Galileo nodded. Kepler’s place of

rather, a tube you look through,

a period of twelve years.

known as a philosopher of nature

science. One must, according to

Caetani? And why did he agree to

was the foundation of geocentrism.

one’s gaze on him, and looked up

residence had shifted through the

with a glass lens at each end. It

The stranger said, ‘Such calcula-

rather than as a mathematician. It

this interpretation of Bellarmine, be

deliver the injunction to Galileo in

Even if Copernicanism in the end

to see a man staring at him, a tall

years in ways Galileo had not tried

makes things look bigger.’

tions would be easier if you could

can be debated as to whether

circumspect in interpreting Scriptur-

1616? This injunction prohibited

proved to be wrong, the scientific

stranger with a beaky narrow face.

to keep track of. In fact he had not

‘Like a jeweller’s lens?’

see things further away.’

Galileo himself was ever convinced

al statements about natural phe-

Galileo from pursuing his research

evidence had to be pursued. A

As before (but what before?) the

answered Kepler’s last letter, hav-

‘Yes.’

‘Many things would be easier.’

that he had irrefutable proofs for

nomena in the face of possible sci-

as regards Copernicanism. Galileo

renowned scientist, such as Galileo,

stranger acknowledged Galileo’s

ing failed to get through the book

‘Those only work for things that

‘Yes. And now it can be done.’

‘Interesting,’ Galileo said. ‘What is

Copernicanism (involved in that

entific proofs contrary to the inter-

was forbidden to seek precisely

in those circumstances should have

gaze with a lift of the chin, then

that had accompanied it. ‘And

are close.’

debate would be the very meaning

pretation. If such proofs are forth-

those scientific demonstrations,

been allowed to continue his

walked toward him through the

where are you from?’

‘This one worked for things that

your name again, signor?’

of “proof” for him and for us) but

coming, one must reinterpret Scrip-

which, according to Bellarmine,

research. He was forbidden to do

market, threading through the

‘Northern Europe.’

were far away.’

The man looked away uneasily. ‘I

it cannot be denied that he sought

ture. Note that the epistemic prima-

would have driven theologians

so by official declarations of the

crowded blankets and tables and

Alta Europa. The man’s Latin was

‘How could that be?’

see the artisans are packing to

evidence to show that Copernican-

cy here is given to Scripture. Since

back to reinterpret Scripture.

Church. There lies the tragedy. Until

stalls spread all over the Campiello

really

The man shrugged.

depart. I am keeping you from them, and I must meet a man from

strange,

unlike

other

ism was really true and not just a

Galileo had no irrefutable proofs of

that tragedy is faced with the rigor

del Malvasia. The sense of repeti-

transalpine versions Galileo had

This was interesting. ‘Perhaps it

mathematical expedient. Galileo

Copernicanism, the current inter-

Final remarks

of

the

tion was strong enough to make

heard. He examined the man more

was because there were two lens-

Ragusa. We will see each other

rejected the claim that Copernican-

pretation of Scripture by theolo-

At the founding of the Galileo

“myth” is almost certain to remain.

Galileo a little dizzy, although a

closely, noted his extreme height

es,’ Galileo said. ‘Were they convex

again.’

historical

scholarship,

ism was a hypothesis in the former

gians, including Bellarmine, should

Commission and throughout its

part of his mind was also detached

and thinness, his stoop, his intent

or concave?’

With a quick bow he turned and

sense. He sought to find experi-

remain, but always subject to rein-

proceedings the case of Galileo is

enough to wonder how it might be

close-set eyes. He would have had

The man almost spoke, hesitated,

walked along the tall brick side

mental verification of it in the latter

terpretation. Is this a correct pres-

often referred to as a “myth”

that you could sense someone’s

a heavy beard, but he was very

then shrugged again. His stare

wall of the campiello, hurrying in

sense. He can certainly not be

entation of Bellarmine’s position?

which arose from “a tragic mutual

gaze resting on you.

finely shaven. His expensive dark

went almost cross-eyed. His brown

the direction of the Arsenale, so

incomprehension.” I have discussed

The stranger came up to Galileo,

jacket and cloak were so clean they

eyes were flecked with green and

that Galileo saw him under the

method “of which be was the

Bellarmine is interpreted as saying:

a few of the continuing incompre-

stopped and bowed stiffly, held out

looked new. The hoarse voice,

yellow splashes, like Venice’s canals

emblem of the winged lion of St

inspired founder.”

“As long as there are no proofs for

hension on the part of the Church.

his right hand. Galileo bowed in

beaky nose, narrow face, and black

near sunset. Finally he said, ‘I don’t

Mark which stretched in bas relief

the movement of the Earth about

Does the “myth” continue? Myths

return, took the offered hand and

hair made the man seem like a

know.’

over the lintel of the great fortress’s

The Commission’s report claims

the Sun, it is necessary to be cau-

are founded in concrete happen-

squeezed; it was narrow and long,

crow turned into a man. Again

Galileo found this unimpressive.

entryway. For a second it looked as

that, in contrast to “most” theolo-

tious in interpreting Scripture.”

ings. In the Galileo case the histori-

like the man’s face.

Galileo felt the uncanny sensation

‘Do you have one of these tubes

if one bird-beast were flying over

gians, Bellarmine had seen what

What Bellarmine actually says is:

cal facts are that further research

In guttural Latin, very strangely

that this meeting had happened

with you?’

another. Then the man turned the corner and disappeared.

accused of betraying the very

was truly at stake in the debate,

“Should proofs be had, then we

into the Copernican system was

accented, the stranger croaked,

before. A crow talking to a bear –

‘Not with me.’

since he personally felt that, in the

must go back and reinterpret Scrip-

forbidden by the decrees of 1616

‘Are you Domino Signor Galileo

‘What city, what country?’ Galileo

‘But you have one?’

face of possible scientific proofs

ture.” The difference is: Bellarmine

and then condemned in 1633 by

Galilei, professor of mathematics at

persisted.

‘Not of that type. But yes. But not

Galileo turned his attention back to

113

oxygen

114

English version

07 – 09.2009

the artisans’ market. Some of them

under it on either side of the gate.

say why. But he could investigate

Paolo Sarpi lived in a stone monk’s

can into the lagoon.

sans shrieked as Galileo entered

her to the long table. ‘I’m starving

cost time and he had priced his mil-

were indeed leaving, in the after-

Galileo put the lenses back on their

the phenomena in his usual man-

cell, despite his exalted office, and

On this evening, however, the air

the big kitchen, ‘Mazzoleni beat

for supper, and Virginia is starving

itary compasses for five scudi each, with twenty more charged for a

noon shadows folding up their

table and walked down to the Riva

ner. At the very least, for a start, he

all the rest of Galileo’s partners in

was clear, and Venus hung high in

me!’

for me.’

blankets and putting their wares

San Biagio, where one of the

could look through different kinds

mischief had moved away or

a lapis lazuli dusk, gleaming like

Galileo smacked him on the head

But they were more afraid of Maz-

two-month instructional period in

into boxes and baskets. During the

Padua ferries docked. The splendor

of lenses in various combinations,

changed their night habits. No,

some kind of emblem. And he was

as if driving a tomato stake into the

zoni than they were of him, and he

house on the Via Vagnali, but con-

fifteen or twenty years he had

of the Serenissima gleamed in the

and simply see what he saw.

those years were gone. They had

still thinking about the stranger

ground. ‘You deserved it, I’m sure,’

ended up reviewing the relevant

sidering the time it took from him,

been advising various groups in the

last part of the day. On the riva he

There was no wind today. The

been good years, even though he

and his strange news. Could it be

he said.

equations for them, and insisting

it had become clear that he made

Arsenale, he had often dropped by

sat on his usual post, thinking it

ferry’s crew rowed slowly along the

had been broke (as he still was).

true? If so, why had no one noticed

‘Not at all, maestro!’ The unde-

they work out the solution for

each sale at a loss. Really the com-

the Friday market to see what

over. Most of the people there

Canale della Giudecca and onto

Work all day in Padua, party all

before?

terred boy got back to his feet and

themselves, while eating the left-

passes had not turned out as he

might be on display in the way of

knew to leave him alone when he

the open lagoon. The captain’s rit-

night in Venice. Thus his rides

On the long dock up the estuary he

launched into his complaint, but

overs from their dinner, all the

had hoped.

new tools or devices, machine

was in thought; he could get furi-

ual cursing of the oarsmen cut

home had usually been on a dawn

debarked, and walked over to the

did not get far before a gaggle of

while bouncing Virginia on his

©

parts and so on. Now he wandered

ous if disturbed. People still

through the cries of the trailing

barge,

bow

line of carts starting out on their

Galileo’s students had surrounded

knee. She was light as a bird. He

excerpt from Galileo’s Dream

around through the familiar faces,

reminded him of the time he had

seagulls, sounding like lines from

buzzing with the afterglow of wine

night journeys. He hopped on the

him, begging help with a problem

had banned Marina from the

reproduced with the permission

moving by habit. But he was dis-

shoved a bargeman into the canal

Ruzante: you girls, you rag dolls,

an sex, laughter and sleeplessness.

back of one of the regulars that

they were to be tested on next day

house five years before, a relief in

of HarperCollins Publishers UK.

tracted. It would be a good thing

for interrupting his solitude.

my mother rows better than you

On those mornings the sun would

went to Padua, greeting the driver

in the fortifications course at the

many ways, but now it was up to

to be able to see distant objects as

A magnifying glass was convex on

do – ‘Mine definitely does,’ Galileo

pop over the Lido behind them and

and lying on his back to watch the

university. Galileo waded through

him and the servants to raise the

if they were close by. Several obvi-

both sides. It made things look

pitched in absently, as he always

pour over his shoulders, illuminat-

stars bounce overhead. By the time

them to the kitchen. We don’t

girls and find them a way in the

standing

in

the

Kim Stanley Robinson 2009,

The giant awakens: interferometrics at Paranal

ous uses sprang to mind immedi-

larger, but only when they were a

did. The old bitch still had arms like

ing the sky and the mirror surface

the cart rolled past Via Vignali,

understand, they wailed contra-

world. Inquiries at the nearby con-

ately. Obvious military advantages,

few fingers from the glass, as

stevedore. She had been beating

of the lagoon, a space as simple

near the centre of Padua, it was

puntally, though it appeared to be

vents, asking for pre-novitiate

in fact.

Galileo knew very well. His eyes,

the shit our of Marina until he had

and clear as a good proof: every-

the fourth hour of the night, and

a

‘Unequal

admissions, had not been well-

He made his way to one of the

often painful to him, had in recent

intervened, that time the two had

thing washed clean, etched on the

the stars were obscured by cloud.

weights weight equally when sus-

received. So there were some years

by Francesco Paresce

lensmakers’ tables, humming a lit-

years been losing their sharpness

fought; and Galileo knew full well

eye, glowing with the promise of a

With a sigh he opened the gate

pended from unequal distances

yet to go. Two more mouths, lost

ESO’s interferometric system

tle tune of his father’s that came to

for nearby things. He was getting

that Marina was no slouch when it

day that could bring anything.

that led into his garden, a large

having inversely the same ratio as

among all the rest. Among thirty-

on Cerro Paranal’s peak in Chile

him whenever he was on the hunt.

old: a hairy round old man, with

came to landing a punch. Holding

Whereas coming home on the

space inside the L the big old house

the weights,’ he intoned, some-

two mouths, to be exact. It was like

‘saw the light’ for the first time

There would be better lenses in

failing eyesight. A lens was a help,

them apart, everyone screaming...

day’s last barge, as now, was

made. Vegetables, vine trellises,

thing he had tried to teach them

a hostel in Boccaccio, three storeys

Murano or Florence; here he found

especially if ground well.

From his spot in the ferry’s bow he

always a return to the home fire of

fruit trees: he took a deep breath

just the previous week. But before

of rooms all over-occupied, and

pointed at the giant star α

simple

problem.

when, using due telescopes

nothing but the usual magnifying

It was easy to imagine a lens

faced the setting sun. There had

his life’s endlessly tangled prob-

to absorb the smells of the part of

he could sit down and decipher

every person there dependent on

Hydrae, the two views were

glasses. He picked up two, held

grinder in the course of his work

been many years when he would

lems. The more the western sky

the house he liked best, then

their professor Mazzoni’s odd nota-

Galileo and his salary of five hun-

conveyed from the delay line

them in the air before his right eye.

holding up two lenses, one in front

have spent the night in town, usu-

blazed in his face, the more likely

steeled himself and slipped into the

tion, Virginia threw herself in his

dred and twenty florins a year. Of

towards the VINCI test site so

St Mark’s lion couchant became a

of the other, to see what would

ally at Sagredo’s pink palazzo, ‘The

his mood was to plummet. His

pandemonium that always existed

arms to recount in officious detail

course the nineteen students

as to get a high precision mea-

flying ivory blur. It was a poorly

happen. He was surprised he had-

Ark’, with its menagerie of wild

temperament was volatile, shifting

inside. La Piera had not yet entered

how her younger sister Livia had

boarding in house paid a tuition

surement of the angular dia-

done bas relief, he saw again with

n’t done it himself. Although, as he

creatures and its riotous parties;

rapidly among the humors, and

his life, and no one before her

misbehaved that day. ‘Give me half

fee plus room and board, but they

meter. This event signaled the

his other eye, very primitive com-

had just discovered, it didn’t do

but now Sagredo was in Aleppo on

every histrionic sunset threatened

could ever keep order.

an hour,’ he told the students,

were so ravenous he almost always

birth of a new astronomic faci-

pared to the worn Roman statues

much. He could not immediately

a diplomatic assignment, and

to make it crash like a diving peli-

‘Maestro!’ one of the littlest arti-

picking up Virginia and carrying

fed them at a loss. Worse, they

lity that allows for the observa-

115

oxygen

mation about the angular struc-

tion of both the visible and

metric system on the planet which,

of improving both the resolution

meters in diameter on the ground

the possibility, at least for now, to

quite an important one, which

when the beams finally meet in the

infrared cosmos with an angu-

when it is finished within the next

and the sensitivity of their instru-

(between 0.05 and 0.1 arcseconds

cover the entire surface of Cerro

makes this ‘trick’, as with so many

central laboratory, the OPD is reset.

ture of the observed source. Infor-

lar resolution and sensitivity

few years will allow us to view

ments so as to see ever further into

with a good AO system), keeping

Paranal with a single mirror of

tricks, difficult to put correctly into

This crucial function can be done

mation that reveals the spatial

never before attained, opening

objects with an effective angular

space (and therefore ever further

the advantages of a large aperture:

almost 200 meters in diameter

practise. The difference comes

with mobile telescope transmitters

structure of the source in the

a new chapter in the explora-

resolution of 0.002 arcseconds,

back in time) with the maximum

place the telescope in space (like

which would immediately give us

from the fact that, for everything

when their position is continuously

direction of the baseline, with an

take shape. To put this number in

clarity. Given that the light gath-

the HST and the new NGST,

the desired resolution, at least in

to function as it should, the beams’

controlled so as to obtain a ZOPD

angular resolution no longer dic-

context, we just need to think that

ered from astronomical sources

although with its 6 meters of diam-

theory (especially if we knew how

waves must all simultaneously

condition for any given object in

tated by the characteristics of a

The apex of Cerro Paranel in Chile’s

in the last few centuries we have

increases with the increase of the

eter it cannot do better than 0.02

to correct the disturbing atmos-

arrive in phase from the telescope

the sky. Obviously, given that the

single telescope within the array,

Atacama Desert hosts the giants of

gone from the angular resolution

telescope’s D diameter and the

arcseconds of resolution), or,

pheric effects over such a vast sur-

(meaning that they can all interfer-

object changes position continu-

but by the distance between the

modern astronomy: the four tele-

of the naked eye (1 arcminute) to

angular resolution diminishes by

instead, turn to the interferometric

face), we are forced to turn to one

er to create the famous Airy func-

ously during the time of observa-

telescopes. In theory this distance

scopes, each 8 meters in diameter,

that of Galileo’s first telescope in

1/D, the easiest solution to the

system’s aperture synthesis, as with

of our noted optical ‘tricks’, already

tion). In the case of a monolithic

tion, this system, also called Delay

is limited only by the physical

that form ESO’s Very Large Tele-

the 1600s (5 arcseconds) to that of

problem has always been to con-

the VLTI and Keck’s interferometer.

proposed in the nineteenth centu-

telescope this condition is assured

Line (DL) must move continuously,

space available between tele-

tion of our universe.

116

English version

07 – 09.2009

scope. But, looking closer at the

the

Telescope

tinue to increase the diameter of

These three ‘arrays’ reach and sur-

ry, we believe, first by Fizeau. At

by the mirror, which is set so as to

following a precise path.

scopes, in the case of Paranal this

mountainside from above, other

launched into space in 1990 (0.04

the telescopes. Although this was

pass the legendary goal of 0.001

least for what concerns angular

make each photon from the same

In reality, it is generally preferred to

is about 200 meters. Therefore, in

structures that do not seem to

arcseconds): not bad, improving

the ideal solution in terms of sensi-

arcseconds (a millisecond or less of

resolution, there wouldn’t really be

focal point follow almost exactly

use two Delay Lines instead of just

practise, for what concerns the

have any connection to the VLT tel-

by a factor of 2,000 in less than

tivity, it wasn’t in terms of resolu-

an arcsecond) in the visible and, a

the need to gather every single

the same optic passage. In the case

one for two reasons: first for

angular resolution it is as though we had built a 200 meter long tel-

Hubble

Space

escopes can be seen. These are,

400 years. Except for the HST,

tion which was, up until a short

crucial point, permit the light from

photon that falls within an aper-

of array, which doesn’t completely

motives of symmetry, to assure

first and foremost, the over 120

which watches space from above

time ago, limited by atmospheric

very weak sources to be reached

ture of 200 meters.

fill the aperture, the photons that

that the optic path followed by the

escope with many other, relatively

meter long tunnel that cuts

our atmosphere, all earthbound

conditions. Thus, at least on Earth,

thanks to the use of telescopes

In fact, it would be enough to cap-

arrive from each telescope cannot

two beams are as identical as pos-

smaller, telescopes sprinkled about

through the entire peak to link the

telescopes significantly lose resolu-

progress

department

with diameters of 10 meters such

ture a representative group, a sam-

physically follow the same pathway

sible within the two ‘wings’ of the

the mountain’s peak. The biggest

first and fourth telescopes, then

tion compared to the scope’s theo-

resided, and resides still, mostly in

as the Keck for KIIA, the four 8-

ple that allows us to reconstruct,

to arrive in focus, at least not

interferometer, and secondly to be

advantage is obviously that this

the thirty circular bases, set in par-

retic limit set by normal diffraction:

the constant monitoring of the

meter VLT for VLTI and the two 8.4-

bit by bit, the essential spatial

unless the star isn’t found at the

able to independently control the

device, which takes full advantage

allel rows perpendicular to the cen-

this loss is owed to atmospheric

‘seeing’ through various tech-

meter LBT. Once this level is

structure of the object seen from

exact zenith.

‘pupil’ at the center of the tunnel.

of the four gigantic 8 meter wide

tral tunnel, and finally a large cen-

turbulence which gives life to

niques and, overall, by placing the

reached the three interferometers

the smallest angular scale, princi-

The OPD (Optical Path Difference)

The upshot of all this hustle and

telescopes already in place and

tral building set in the dead center

astronomic ‘seeing’.

telescopes in strategic positions

will truly be found at the ‘top’ of

pally given by the furthest points at

between the two beams is due to

bustle, once the ZOPD conditions

functioning (and of at least three

of the complex. What’s more the

Today this loss can be notably

(California, Hawaii, Chile etc.)

the mountain and could only be

the edges of the mountain and set

the inclination of the arriving wave

are satisfactory, is that in the mix-

other smaller mobile telescopes

position of the VLT, in an arc at the

reduced with the use of Adaptive

surpassed by possible future super-

at a distance of around 200 meters

compared to the baseline that con-

ing laboratory at the center of the

with diameters of 1.8 meters),

in

this

edge of the peak rather than in a

optics (AO) techniques, though

Aside from the possibility, at least

arrays of telescopes set many kilo-

one from the other, to the larger

nects the two telescopes. There-

array, a fringe of interference, or

costs much less that what it would

line at the center, initially seems

only for limited visible fields

in theory, of constructing a tele-

metres apart from each other.

given by the more central points.

fore, to obtain the conditions nec-

rather, an alternation of dark and

cost to build a gigantic monolithic

quite odd. And then again, why

(around one arcminute of the visi-

scope of 100 or 200 meters in

So, that is the aperture synthesis.

essary for the constructive interfer-

light areas, appears.

four? Wasn’t one or two enough?

ble at the most) and, in any case,

diameter, there are only two ways

But how to put into practise this

Actually a monolithic telescope

ence of the two beams – the Zero

telescope of 200 meters in diameter (even if we knew how to build one, not a secondary considera-

The question arises spontaneously:

are effective only when the ‘seeing’

in which we can surpass our cur-

almost unbelievable level of ren-

does the same thing, but with con-

OPD (ZOPD) – a delay must be

The fundamental point of this

what is all this for?

conditions are already favorable.

rent maximum angular resolution

dering in the face of, or so it would

tinuous and simultaneous cover-

introduced into the beam coming

technique lies in the fact that the

tion by any means!).

The response is quite simple: we

So, for all these years astronomers

of an infrared optic corresponding

seem at first glance, the most ele-

age over the entire aperture.

from the furthest telescope so as to

precise position, size and contrast

Translation by Mia Adelman

are watching the largest interfero-

have followed the double strategy

to a telescope approximately 10

mentary optic laws? Not having

There is only one difference, albeit

‘wait for’ the quicker one so that,

within this fringe carries vital infor-

117

oxygen

English version

07 – 09.2009

Under Archimede’s Sun

118

nia and Nevada during the 1980s,

the night and on overcast days.

and are still working. “Forgotten”

The plant is now almost complet-

by Marco Cattaneo

for a couple of decades, this tech-

ed, and in a few months we will

Galileo in Dante’s Inferno

physics need not consist of only

rival city, published a severe critique

technically efficient calculations,

of Manetti’s work and proposed a

say that in a central section of the

by Jean-Marc Lévy-Leblond

but can also contribute to upper

very different description of Infer-

Earth which passes through the

the arc of the Earth4, which is to

Fifty-four mirrors, each 100 meters

nology has made a comeback in

finally see this gem of Italian inno-

Called on to resolve the contro-

level cultural debates and discus-

no. Galileo was called on the

cone’s base, the infernal section

long; 31,000 square meters of

recent years, when Spain started

vation in action, bringing our coun-

versy about the true geography

sions, thus acquiring an intellectual

resolve the debated question

occupies one sixth of the disc’s

active surface; 5 MW of equivalent

financing great plants in the out-

try to the forefront of this extreme-

of Dante’s Inferno, Galileo used

status comparable to classical and

which he did, predictably, in favor

total area. Those not well versed in

power, generating almost 10 GWh;

skirts of Seville and Granada.

ly interesting field, and offering

science to settle a highly discus-

artistic studies2. In fact, the Floren-

of the Florentine, Manetti. Obvi-

three-dimensional geometry could

6,200 tons of carbon dioxide a year

The Archimede project, however,

participating companies a technol-

sed literary question of the day.

tine academicians asked Galileo to

ously, neither at the beginning of

thus think that the same propor-

that is not released in the atmos-

has a competitive edge over past

ogy that could very well be export-

He was actually wrong, but it

resolve

controversy

the 15th century for Manetti and

tions apply to the volumes. At this

phere; the equivalent of 2,000 tons

plants. A solar thermal concentra-

ed on a large scale. We’re eager to

may well have been this error

regarding the interpretation of

Velutello and their readers, nor at

point Galileo brought his personal

see Archimede’s sun shine.

knowledge into play:

a

literary

of oil a year saved. These are the

tion plant is composed of a series

that provided inspiration for

Dante’s Inferno. In 1506 the Flo-

the end of that same century for

rough figures for the Archimede

of mirrors, which concentrate sun-

Dialogue, considered to be his

rentine Antonio Manetti had pub-

Galileo and his listeners, was

scientific masterpiece...

119

lished a description of the geogra-

Dante’s description to be taken

But wanting to know its size in

phy and geometry of the Inferno

seriously from a theological point

respect to the whole volume of

In 1587, a promising young schol-

just as it had been described by

of view. But the importance of The

earth and water, we should not just

ar by the name of Galileo Galilei

Dante (often quite obscurely). To

Divine Comedy in Tuscan culture

follow the opinion of some who

tricity. In due homage to the Syra-

held Two lectures to the Florentine

be given particular attention was

made evident the necessity of com-

have written about the Inferno,

Archimede is an Enel and Enea

cusan scientist who first used mir-

Academy on the Shape, Location

the evaluation of the reliability of

menting on it and of completely

who believe it to occupy the sixth

joint project, and was developed by

rors

sunlight,

and Size of Dante’s Inferno1. This

the figurative representations given

understanding its every aspect –

part of the volume, because mak-

project, the first solar thermal con-

light onto a volume where a fluid

centration plant that will become

heats up (up to hundreds of

active in the second half of 2010 in

degrees) and starts the turbine of a

the Enel combined cycle power

traditional plant, producing elec-

plant in Priolo Gargallo.

to

concentrate

a network of small and medium-

Archimede features parabolic mir-

very serious work is actually a liter-

by Botticelli in the Nineties of the

including the topography – so as to

ing the computation according to

sized Italian companies strongly

rors that concentrate radiations

ary essay of explanation, commis-

Fifteenth century in a luxurious

make this complex literature easier

the

focused on innovation. It is the

towards a tube in which a fluid of

sioned of Galileo in light of his

illustrated edition which followed

to read and comprehend3.

Archimedes in his book On the

methods

proved

by

most advanced project in the world

melted salts can reach 550-600 °C,

growing notoriety. The young man

the first sketches of Giuliano da

in the promising field of solar ther-

returning heat to the turbine with

leapt at the chance to have his

Sangallo. The illustrations were

Galileo carefully chose and com-

find that the space of the Inferno

mal concentration energy. A field

a 16-17% performance. What are

mathematical abilities recognized:

drawn based on measurements

mented on the verses of Dante that

occupies a little less than 1/14 part

so promising that a consortium of

the pros? Quite simply, thanks to a

an excellent promotional opportu-

established through complicated

were called into dispute, beginning

of the whole volume; I say this if

German companies has already

careful selection of salts, operative

nity for an ambitious twenty four

calculations taken from references

with the confirmation of Manetti’s

that space should extend all the

started thinking about investing

temperature is higher and nominal

year old who would soon be

in Dante’s text and which, for the

description: the Inferno is a con-

way to the surface of the earth,

400 billion euros to cover wide

performance is better than in exist-

appointed to the chair of mathe-

intellectual circles of an era for

cave cavity of which the vertex is

which it doesn't: on the contrary,

desert areas in Northern Africa

ing plants. And the same salts are

matics at the University of Pisa.

which The Divine Comedy was a

found at the center of the Earth,

the mouth remains covered by a

with solar plants.

used to store heat for up to 10

After having published his first sci-

fundamental

point,

and the base, which sits at the level

great vault of earth, whose summit

Solar thermal concentration energy

hours (against the 7 that, for exam-

entific works (De Motu and La

needed to be accurately estab-

of the Earth’s surface, is placed at

is Jerusalem and whose thickness is

has traveled far. The first experi-

ple, the Granada plant can reach),

bilancetta), Galileo wished to

lished. But in 1544 Alessandro

Jerusalem (obviously...); the circle

the eighth part of the radius.

mental plants were built in Califor-

producing electricity even during

demonstrate that mathematical

Velutello from Lucca, Florence’s

at the base has a diameter equal to

reference

Sphere and the Cylinder, we will

oxygen

120

English version

07 – 09.2009

Archimedes’ treatises were still lit-

In reality Galileo’s criticisms were

of the Inferno’s structure and the

tist quickly understood his mistak-

by homothetic transformation (the

1 G. Galilei, Due lezioni all’Accademia

cia, La Orotava, Tenerife 2002; Th.B.

tle known at the time, and were

ironically invalidated by successive

architecture of the celebrated

en reasoning, which was derived

result being 2,000 braccia). There

Fiorentina circa la figura, sito e gran-

Settle, Dante, the Inferno and Galileo,

I in the afterward to the French edi-

included in scholastic mathematics

developments in physics. Newton’s

cupola of Florence’s famed Cathe-

from a strictly geometrical point of

is therefore ample reason to

dezza dell’Inferno di Dante, in Le ope-

soon to be published.

tion, op. cit., pp. 170-173.

papers that previous commenta-

theory of gravity demonstrated,

dral, designed by Brunelleschi,

view and did non take into

believe

quickly

re di Galileo Galilei, A. Favaro, vol. IX,

3 The maps and measurements of In-

7 See S. Toussaint, De l’Enfer à la Cou-

tors of Dante, themselves literati,

effectively, that the acceleration of

which had an emblematic role in

account the laws of scale for the

grasped his error. In fact, though

29-57, Barbera, Florence 1968. This

ferno and their iconography constitu-

pole. Dante, Brunelleschi et Ficin A

could not have been familiar with.

gravity is directed towards the cen-

the Renascence7. But although this

physical properties of the materi-

Dialogue was only published in

work was recently translated into

te an argument in the literary exege-

propos des “Codici Caetani di Dante”,

that

Galileo

6 See J.-M. Lévy-Leblond, Appendice

It is interesting to quickly verify

ter of the Earth only in the case

analogy has profound cultural

als. It seems reasonable to suppose

1638, the material that makes up

French: Galilée, Leçons sur l’Enfer de

sis of Dante’s work and can be found

L’Erma di Bretschneider, Rome 1997.

Galileo’s estimations with the help

that it be a solid sphere (or, in any

meaning, its scientific value is zero:

that the awareness of this error is

the work was ready before 1610,

Dante, Fayard, Paris 2008, translation

in: G. Agnelli, Topo-cronografia del

Here can be seen how Manetti, whom

of the algebraic equations now

case, that it presents spherical

a gigantic domed vault such as the

what brought about his work on

the time in which Galileo dedicat-

and preface by Lucette Degryse, af-

viaggio dantesco, Hoepli, Milano

Galileo defended in Lectures, was al-

available (though these remain uni-

symmetry). The existence of an

Inferno’s, if it had the same geo-

the resistance of materials, found

ed himself to astronomy and pub-

terward by Jean-Marc Lévy-Leblond.

1891; S. Orlando, Geografia dell’Ol-

so the biographer of Brunelleschi.

versity level calculations5).

outlandish pit of such notable

metric proportions of a small

in Dialogue. This theory, proffered

lished his first important work,

An English translation, Two Lectures

tretomba dantesco, in Guida alla

8 See J.-M. Lévy-Leblond, Appendice

dimensions as Dante’s Inferno

stonework vault, would certainly

by Mark Paterson10, is based on

Sidereus Nuncius. It is then legiti-

to the Florentine Academy On the

Commedia, Bompiani, Milan 1993.

III in the afterward to the French edi-

In his comments, Galileo did not

would modify the gravitational

not be as solid. In light of modern

serious arguments. The fact that

mate to consider Lectures on Infer-

Shape, Location and Size of Dante's

4 This position assures that the best

tion, op. cit., pp. 174-175.

present himself as only a mathe-

field surrounding it considerably.

concessions to gravitational accel-

Galileo understood soon after the

no as a crucible for the path taken

Inferno, translation by Mark A. Peter-

access points to inferno are found on

9 G. Galilei, Discorsi e dimostrazioni

matician, but also called his knowl-

Galileo’s calculations, obviously,

eration and the strength of materi-

faulty character of his ideas on the

by Galileo in his essential works,

son, Mount Holyoke College, is avai-

this circle (at the point in which the

matematiche intorno a due nuove

edge of physics into play. In this

could not be carried out, so show-

als, the cover of the Inferno would

change of scale presented in Lec-

developed in Dialogue.

lable at www.mtholyoke.edu/cour-

width of the dome is reduced to

scienze, in Le opere di Galileo Galilei,

role he offered a crippling critique

ing us that Velutello’s naïve

undoubtedly be destined to col-

tures on Inferno would first of all

ses/mpeterso/galileo/inferno.html

nothing). We can see (cheating a lit-

by A. Favaro, vol. VIII, Barbera, Floren-

of Velutello’s comments in which

hypothesis was closer to reality

lapse. In fact, the strength of a

explain the discretion, not to say

2 The context of Galileo’s work is ou-

tle on the numbers of Earth’s radius),

ce 1968. In English, G. Galilei, Dialo-

the different levels of Inferno were

then Galileo’s theory was...6.

conceived as portions of a cylinder,

dome increases by the area of its

the reticence, he showed almost

tlined in Lucette Degryse’s introduc-

that this circle passes close to the en-

gue Concerning Two New Sciences,

sections, while its weight varies

immediately afterwards regarding

tion to the French translation of op.

trances to hell already well known in

translated by Henry Crew and Alfon-

the walls of which were parallel to

In closing, Galileo takes issue with

according to its volume. If all the

the work. The scientist surely ded-

cit. As well as in: Th.B. Settle, Experi-

ancient times (in Greece, Sicily and

so de Salvio, MacMillan, 1914.

a common axis. Galileo rightly

the resistance of the materials,

dimensions are multiplied by the

icated much intense reflection to

mental Sense in Galileo’s Early Work

Campania). See A. Nadaud, Aux por-

10 M.A. Peterson, Galileo’s Discovery

brought attention to the fact that

as an experimenter, to respond

same factor, by 10 for example, the

the question between 1590 and

and its Likely Sources, in Largo cam-

tes des Enfers, Actes Sud, Arles 2004.

of Scaling Laws, in “American Journal

these walls are not at all vertical,

to objections raised against the

weight would be multiplied by

1600. One could even surmise that

po di filosofare, Proceedings Eurosym-

5 See J.-M. Lévy-Leblond, Appendice

of Physics”, 70, 575, 2002.

because to be so they must be gen-

existence of the vaulted cover

1,000, but the resistance against

Galileo, in understanding his error,

posium Galileo 2001, Fundación Ca-

I in the afterward to the French edi-

erated by an arc that passes

of Inferno:

collapse only by 100; it would thus

suffered a very real psychological

naria Orotava de Historia de la Cien-

tion, op. cit., pp. 167-168.

be, proportionately, 10 times more

shock, echoes of which are heard in Dialogue:

through the Earth’s center: in two distant points, the directions of the

Here one might oppose that the

fragile. Therefore we can see that

vertical locales are not parallel, but

Inferno cannot be so large as

there is a limit to the stability of a

convergent. Thus the cliffs that

Manetti makes it, since, as some

structure

simply

Sagredo: My brain already reels.

bordered the cylindrical levels must,

have suspected, it doesn't seem

changing its scale, going from a

My mind, like a cloud momentarily

by definition, be oblique to vertical

possible that the vault that covers

smaller structure to a larger8. And

illuminated by a lightning-flash, is

and with a pronouncedly sheer

the Inferno could support itself and

in the case if Inferno’s vaulted ceil-

for an instant filled with an unusu-

face, as a result absolutely instable.

not fall into the hole [...], beyond

ing, when compared to the small,

al light, which now beckons to me

For if we assume [like Velutello]

being no thicker than the eighth

domed, stone ceiling considered by

and which now suddenly mingles

that the defile rises up with its sides

part of the radius of the earth [...].

Galileo, where the scale factor is

and obscures strange, crude ideas.

equidistant from each other, the

To this one answers easily that such

increased by more than hundreds

From what you have said it appears

upper parts will find themselves

a thickness is more than sufficient;

of thousands, the limit is obviously

to me impossible to build two sim-

without support to hold them up,

for taking a little vault which will

surpassed by quite a lot. But this

ilar structures of the same material,

and that being the case, they will

have an arch of 30 braccias, it will

argument has been demonstrated

but of different sizes and have

undoubtedly collapse. For heavy

need a thickness of about 4 brac-

and developed... by Galileo him-

them proportionately strong.

objects, in falling, go along a line

cias, which not only is enough, but

self, in Discorsi e dimostrazioni

obtained

by

which conducts them straight to

even if you used just 1 braccia to

matematiche intorno a due nuove

These lines constitute an explicit

the center, if in this line they do not

make an arch of 30 braccias, and

scienze (Dialogue Concerning Two

confutation to the preceding argu-

find anything that impedes and

perhaps just 1/2, and not 4, it

New Sciences)9.

ment presented in Lectures in

supports them.

would be enough to support itself.

This means that Galileo was

This comparison between the

which he compares the cupola of Here we come to a crucial point

Inferno to a small stonemason’s

regarding the Lectures and their

vault. The same argument invali-

already thinking about the prob-

infernal cap and a stonemason’s

role

of

dates the picturesque passage in

lem of falling bodies while he was

vault offered by Galileo erases any

Galileo’s ponderings. In point of

Lectures in which Galileo attempts

reading Dante!

doubts regarding the relationship

fact, it would seem that the scien-

to estimate the height of Lucifer

in

the

development

Translation by Mia Adelman

121

oxygen

English version

07 – 09.2009

Stars and particles, invisible rainbows

122

described. Astronomy became a

ent in the antennas of our televi-

member of this scientific club a few

sions, the next time we watch Big

decades ago: before Hubble and

Brother we might feel like chang-

by Roberto Battiston

super-modern telescopes this cer-

ing the channel… and tuning in on

2009 is the International Year

tainly was not the case and with-

the universe.

of Astronomy and the Year

out a doubt the majority of the

The exhibit begins with a “cosmic

of Galileo. To celebrate these

information we receive today from

shower”: but fear not, this is not a

events and to illustrate the

the cosmos is obtained using high-

bucketful of water but rather the

research conducted by the

ly sophisticated instruments that

visualization of cosmic rays. In par-

scientific community as it stu-

have enormously extended out

ticular, of muons, which are impal-

dies the universe, its origin

ability to see.

pable and plentiful and cross

and its future, the National

We cannot reach the stars but they

through our body every single

institute of nuclear physics

send us a great quantity of mes-

instant of our life. Each second we

(Infn), the National institute

sages in the form of radiation

are penetrated by hundreds of

123

of astrophysics (Inaf) and the

which, when properly detected

these particles, which are a heavier

Italian space agency (Asi), in

and decoded, lets us understand

version of the electron; they are

collaboration with Palazzo

what celestial bodies are made of,

produced in the atmosphere and

delle Esposizioni in Rome and

how they develop and what their

finish their existence dozens or

by stars (including our Sun), super-

us. Visible light, but above all invis-

this time the photons have been

who conduct a virtual interview as

under the scientific direction of

role is in the universe.

hundreds of meters below the sur-

novas and the Big Bang. Ten million

ible light, from radio waves to

busily occupied in continuous

they explain what they do, how

Roberto Battiston, have organi-

A great portion of this radiation is

face of the earth. Inside this cosmic

billion solar neutrinos, coming

gamma rays. Which, over the past

interaction with the structure of

they do it and why they have cho-

zed the exhibit “Stars and Par-

light, a small part of it is matter.

shower, visitors can have their pho-

directly from the furnace of our

50 years, have permitted us to see

space-time, the geometry of the

sen to do it. Nobel prize winners

ticles. The Voice of the Univer-

Only a small fraction of the lumi-

tograph

these

star, will cross through our body as

all the colors of the universe and to

universe deformed by the gravity

and young recipients of research

se,” which will be open to the

nous portion is visible to our eyes

ephemeral yet penetrating mes-

we visit the exhibit. Very large

appreciate its splendor, its violence,

produced by the mass of the celes-

grants, a vast community which,

public from October 27, 2009

through the lens of a telescope.

sengers of the universe and e-mail

instruments are needed to reveal

its immensity. A rainbow of

tial bodies. Light always follows the

from generation to generation,

to February 14, 2010.

Almost all the messages that reach

it to friends.

the solar neutrinos, like the ones

branches of astronomy all describe

shortest route between two points

has passed the baton and met the

taken

with

our planet are, instead, invisible.

Nearby, it is possible to see the

that are installed deep beneath the

the same objects but observe them

and in space that has been bent by

challenge in an international con-

Feynman stated that there are rain-

During the past century, our

details of particles of natural

Gran Sasso and which are able to

from different points of view. Each

gravity this path is not necessarily a

text, starting with Galileo and

bows which the eye cannot see but

understanding of the universe pro-

radioactivity, which is in part

detect a neutrino every now and

color of the extended spectrum

straight line. To explain this con-

moving on to Fermi and his school,

which are nevertheless no less fas-

gressed in an extraordinary man-

caused by cosmic rays: small traces

then and to see the Sun from

corresponds to highly precise phys-

cept, an installation was created in

all the way to contemporary scien-

cinating. Since I deal with elemen-

ner because we were able to

that appear out of nowhere in the

beneath the mountain. In the same

ical processes and states of matter,

which the presence of a visitor

tists like Rubbia and Giacconi.

tary particles, fundamental forces

develop increasingly sophisticated

form of small puffs of condensa-

way, in order to pick up the neutri-

gas, dust, stars, explosions, jets of

dynamically modifies the geometry

Centuries of cultural heritage,

and quantum mechanics – in other

instruments that permitted us to

tion inside a cloud chamber. Scien-

nos which come from our galaxy,

matter and radiation. Thanks to

of the space, as though he or she

which today is represented by the

words, with things that are infini-

see the various types of rainbows –

tists use this technique to develop

scientists use our planet like a filter:

the light emitted by radio wave-

were a star or a black hole.

organizing bodies of the exhibit; a

tesimally small but, for this very

of light and matter – that are hid-

increasingly large and complex

gigantic experiments constructed

lengths, visitors can listen to the

In the final portion of the exhibit,

heritage Italy should take pride in

reason, are the basis for all the rest

den to our senses, and thereby

experiments, like those that take

in the glaciers of the South Pole

sound of pulsars, highly compact

we can give free rein to our wildest

and which must be supported so

– I have always kept Feynman’s

permitted us to enjoy the aesthet-

place on the plateaus of Argentina

observe the neutrinos that come

objects which spin on their axis

and most hidden ambitions and

that it will not be lost.

observation in mind. Whenever I

ics of the invisible.

to study cosmic rays that have the

from the Northern Hemisphere,

hundreds of times per second and

play God for 5 minutes as we cre-

have attempted to explain, to

This exhibit starts with a few prem-

same energy as a tennis ball hit by

while in the depths of the Mediter-

emit a radio wave that is modulat-

ate universes with different com-

During the visit – like during any

myself before doing so to others,

ises. Once elementary particles

a tennis champion. Or like the

ranean Sea, other experiments

ed in sound frequencies.

positions of matter and energy.

half-hour of our life – various

what these objects are that I study,

have been seen, even they will

experiments conducted in outer

observe the neutrinos that come

Light is able to cross the universe

We can see in real time if we are

extraordinary things will take place:

almost always using instruments

become incredibly familiar and

space which study dark matter and

from the Southern Hemisphere. An

and to reach us after a trip that

able to make something that

100,000 supernovas will explode in

that are inversely proportionate in

ordinary. If we are given the oppor-

antimatter. Or those that take

odd way to use our planet, isn’t it?

could have begun shortly after the

works and discover that being a

the visible universe, dispersing 10

size and complexity to the dimen-

tunity to manipulate the fabric of

place underneath the Gran Sasso

We do something similar using the

Big Bang, almost 14 billion years

creator is not an easy job: almost

million billion billion kilos of iron

sions and elementary nature of the

space-time with our hands, we will

mountain, which are able to pho-

swath of neutrinos that run under-

ago. During this long voyage, most

all the universes that are created

into the cosmos; one million cos-

phenomena I want to observe, I

not easily forget the experience. If

tograph all the details of the inter-

ground from Cern in Geneva to the

of the photons encounter almost

rapidly prove to be a flop.

mic rays and the above-mentioned solar neutrinos will pass through

realize how difficult it is to describe

the expansion of the universe

action of an energetic muon that

Gran Sasso, where instruments are

no particles and proceed blindly in

the invisible. Many nature sciences,

envelops us in three dimensions as

penetrates 17 meters of matter

located that detect these particles.

their frenetic electromagnetic oscil-

A large hemisphere at the center

our body. Things have been organ-

like biology or geology, to name

we watch, we will be able to tell

before coming to a stop.

lation until they violently collide

of the exhibit takes on the appear-

ized on a grand scale: visitors to

two, are able to make use of

our friends and our children about

And then there are the neutrinos.

The exhibit continues with light,

with an atom, perhaps in front of

ance of the Earth, of a star or a

the exhibit will be in the company

extraordinarily beautiful images

it. And if we understand how the

We are submerged in a sea of

the main messenger which the uni-

the focal plane of our telescope or

galaxy. Inside the sphere, visitors

of one thousand billion photons

and thus have no problem being

echo of the Big Bang really is pres-

these particles, which are emitted

verse uses to communicate with

the retina of our eye. But during

can encounter Italian scientists

from the Big Bang and 150 billion

oxygen

124

English version

07 – 09.2009

Traveller

been to convince investors and

neutrinos, which also were gener-

lion billion billion times the amount

3 One million cosmic rays who-

electrically

Neutrinos

cooled down, it permitted the radi-

in turn, dark or invisible. Dark mat-

ated in the first instants of the uni-

of energy consumed in one year by

se energy is equal to the mass

should not be confused with neu-

ation to escape. It is a sort of pho-

ter is composed of massive, still

verse. And the hundreds of billions

humans) and become very bright,

of a proton will cross through

trons, heavy particles like protons

tograph of the primordial universe,

unidentified particles and gener-

Despite the incredulous, the

the first projects dealing with

of particles of dark matter? As a fit-

as bright as all the stars of the

your body

which are fundamental compo-

which was much more homoge-

ates a large portion of the gravity

cautious, the costs and the acci-

space exploration.

ting finale of an exhibit dedicated

galaxy in which they are located.

As you can see in the cosmic show-

nents of the nucleus of atoms. The

neous (and hot) than it is today,

that moves the universe. During

dents

Another film, Challenger, which

to invisible rainbows, you will dis-

The massive stars explode when

er and the cloud chamber, the

interaction of neutrinos with mat-

almost 14 billion years later. Today,

the first 7 billion years, dark matter

by Michelle Nebiolo

cover that despite everything we

the weight of their nucleus is no

human body is continuously tra-

ter is very weak. They escape from

this light is “cold” and has radio

was the undisputed king and this

neutral).

taxpayers to risk their money on

was produced for TV in 1990, tells the story of the homonymous

have been able to discover so far,

longer supported by their internal

versed by hundreds of penetrating

the Sun and, approximately 8 min-

wave

the

allowed the galaxies to form them-

In the 2003 comedy film Ginger

space shuttle, the doubts of

the universe is still hiding 95% of

pressure and they collapse, form-

particles that come from outer

utes later, they reach Earth and

antenna of a television detects

selves and evolve by slowing down

and Cinnamon, a boy and a girl

numerous engineers who were

what composes it… a message to

ing a small, hard core (a newborn

space. On Earth, these particles are

cross it the same way rays of light

sound, part of it is due to fossil

the expansion of the Big Bang.

find themselves stargazing on a

nonetheless unable to stop the

new generations of scientists: the

neutron star) on which almost all

primarily muons and are produced

cross through the glass of win-

radiation. The universe continues

Today, the attractive effect of dark

rocky beach in Greece one night.

mission, and the enthusiasm of the

best is yet to come.

the

material

in the atmosphere by cosmic rays:

dows. Since it is so difficult to

to send us its messages even dur-

matter is contrasted by dark ener-

He (Andrea) exclaims, “We are so

school teacher, Christa McAuliffe,

ing a TV show!

gy, which represents 73% of the

insignificant compared to the uni-

regarding what was supposed to

universe’s matter-energy ratio and

verse.” Slightly offended, she

be the first science lesson of the

generates a negative pressure that

(Maggie) replies, “Speak for your-

Nasa program Teacher in Space and which instead was trans-

Translation by Gail McDowell

more

external

frequencies.

When

bounces. The smaller stars, on the

these particles have a very high

observe neutrinos, their nature is

other hand, can explode if they

energetic charge, which is acceler-

still a partial mystery to us and they

evolve into a white dwarf (a very

ated by the violent processes that

are carefully studied by scientists

2 150 billion fossil neutrinos

compact star) whose mass is just a

occur near supernovas and black

throughout the world.

Besides fossil radiation, the Big

is able to overpower the pull of

self, please.” And in fact, no mat-

bit larger than the mass of the Sun.

holes. Muons are highly penetrat-

Translation by Gail McDowell

Bang also produced many particles:

gravity,

ter how much humans let them-

formed into tragedy on January 28,

Things that will happen during

If it surpasses a particular critical

ing and can go through everything.

some of them formed the planets,

expansion of the universe.

selves be fascinated by the moon

1986 when the space shuttle disin-

your visit to the exhibit (or du-

mass, in fact, a violent nuclear

Every living organism on the Earth

stars and galaxies while others are

Translation by Gail McDowell

and falling stars, or by the mar-

tegrated just 73 seconds after it

ring a half hour of your life) but

reaction is sparked which inciner-

has always cohabitated with this

still wandering about, forming an

velous photographs sent to us by

was launched. The closing credits

which you will not notice

ates everything in a few instants.

start to roll a few instants after the

(edited

by

Professor

nomical Observatory of Teramo)

accelerating

the

impalpable background that per-

the big telescopes, there will

comes from the cosmos, the same

Things in the exhibit that you

meates space in its entirety. Many

always be cynical, irreverent people

disaster, leaving the story suspend-

2 10 million billion billion bil-

radiation which is produced in the

won’t be able to see (!)

of these particles are neutrinos. No

who think that all we have to do is

ed. But in fact it was the American

lion kilos of iron will be produ-

cores of nuclear reactors.

(edited

Oscar

Straniero, director of the Astro-

thus

form of nuclear radiation which

ced in the core of the stars in

Oscar

scientist has yet been able to

reach out a hand to grab hold of all

space program that was suspend-

Straniero, director of the Astro-

detect them because their interac-

that space. After all, it is the vision

ed, for 32 months.

nomical Observatory of Teramo)

tion with matter is so weak! This is

of courageous and bold people

And when the space shuttle

one of the fascinating challenges

who have made ambitious under-

Columbia disintegrated as it reen-

of ongoing research.

takings like the first Moon landing

tered Earth’s atmosphere in 2003,

40 years ago possible.

the United States cancelled all new

by

Professor

1 100,000 supernovas will ex-

the visible universe

4 10 million billion neutrinos

plode in the observable univer-

Iron is produced in the stars and

produced by the Sun will cross

se (50 per second!)

dispersed into the cosmos when

through your body

1 One thousand billion fossil

Supernovas are stars that conclude

supernovas explode. Without the

The nuclear reactions that take

photons

their evolution with an explosion.

stars and their explosions there

place inside the Sun generate ener-

Background radiation (also known

3 A few hundred billion micro-

And if still today some people

shuttle missions for over two years.

As they explode they release an

would not be a single atom of iron

gy in the form of electromagnetic

as fossil radiation) is the light that

scopic and elusive components

believe that it was a farce –

But despite the incredulous, the

enormous amount of energy in just

in the entire universe, or in the

radiation (the light we see), but

was produced during the Big Bang.

of dark matter

because of limits and laws of

cautious, the costs and the acci-

a few seconds (up to one thousand

hemoglobin in your blood. It really

also neutrinos, particles with a very

For the first 300,000 years of its

The ratio of matter to energy in the

physics and insurmountable tech-

dents, nothing can truly stop

billion times the energy produced

is true that we are children of the

small mass and without any electri-

existence, the universe was opaque

universe is 1 to 3, in favor of ener-

nical obstacles – we can only

human beings’ thirst for knowl-

by the Sun in one year, or one bil-

stars!

cal charge (which means they are

to this radiation but later, as it

gy. 80% of the universe’s matter is,

imagine how difficult it must have

edge and their spirit of adventure.

125

oxygen

126

English version

07 – 09.2009

Thus, even if we are not yet living

trans-Atlantic flight from New York

years ago to completely dedicate

in pressurized bubbles, surrounded

to Paris. In 2004, Tier One won the

himself to art. He has focused on

in 2003. The history of space

by androids and futuristic gadgets,

ten million dollars that had been

painting since 1981 with the

unrolls before the eyes of visitors: at the heart of the exhibition is the

ington Dulles International Airport,

we are starting to see the first

offered by the X Prize Foundation

entirety of his works inspired by the

attempts at space tourism.

to the first private company to

Apollo missions. With brushstrokes

Enterprise, the first space shuttle

Since 2001, six private citizens

launch a reusable space ship twice

reminiscent of a master impres-

launched by Nasa and renamed by

have paid their own way to reach

in two weeks. Maybe by 2012

sionist, Bean offers glimpses and

the agency after a petition signing

the International Space Station.

someone will have won the Google

perspectives of a world on which

campaign instigated by fans of the

The first was Dennis Tito, a former

Lunar X Prize. And maybe our

only eleven men can say they have

Star Trek television series, so taking

Nasa scientist who paid the sum of

grandchildren will take low-cost

walked: lunar landscapes, portraits

its name from the USS Enterprise,

20 million dollars to Space Adven-

flights into outer space.

of astronauts and panoramic

the protagonist of many films and

tures for a one-week stay. Today,

Translation by Gail McDowell

visions of the Earth from space.

TV series. In the Eighteenth Centu-

A beautiful gift for the public at the

ry Eusebio Sguario, in the introduc-

world’s most visited museum.

tion to his scientific novel Dell’elet-

Space Adventures (www.spaceadventures.com) offers a variety of “space experiences” that range

Science’s sites

from a trip around the Moon (the

tricismo: o sia delle forze elettriche The Smithsonian National Air and

de’corpi svelate dalla fisica speri-

Space Museum was inaugurated

mentale, wrote: “Certain sciences

service has yet to be activated but

Smithsonian: the numbers of

the price has already been set at

space

on the 1st of July, 1976. There

with their austere and rigid

100 million dollars) to suborbital

by Davide Coero Borga

were one million visitors in the first

natures, should not be treated

flights ($102,000), to the Soyuz

127

Oxygen versus CO2

obtained for the land areas of

In February of this year a collusion

What’s more, techniques to dis-

European 29 States. But the satel-

between an American commercial

pose of space objects are yet to be invented. Currently the standard

month after the doors opened and

always with the same scientific

Space trash

lites that allow us to carry out these

satellite and the remains of a Russ-

simulator ($15,950).

400 years. That’s how many have

200 million in 1998. It is now near-

methods and doctrines; there is not

by Claudia Gandolfi

and other important measure-

ian military craft, which happened

procedure is to send the old space

“Oxygen” will already have gone

passed since the night Galileo first

ing 300 and, actually, is the most

but the form of Dialog (…) to pull

ments are themselves at the center

over Siberia at 790 kilometers

explorers to rest on the bottom of

to print but the seventh cosmic

pointed his telescope towards the

visited museum in the United

them from an obscure nimbus,

In the last few years the European

of a recent debate regarding their

above Earth’s surface, propelled

the ocean. In 2001, after 15 years

tourist is preparing for his launch in

heavens, creating an invisible

States and the world.

which renders them unpalatable to

Union has undertaken a series of

age. From the launch of Sputnik,

thousands of new metallic frag-

of activity, the orbiting Mir space

September 2009: Guy Laliberté,

bridge between Earth and the

The Smithsonian has an annual

persons of this world, and only in

initiatives aimed at reaching the

on October 4th 1957, around

ments into Earth’s orbit, reminding

station was decommissioned and

the founder of Cirque du Soleil,

other celestial bodies.

budget of 28 million dollars, an

this way may they hope to pass

goals of the Kyoto protocol.

6,000 more satellites have been

us that although the space around

its 135 tons of bulk passed spec-

will travel to the International

40 years. Since Neil Armstrong

impressive organization that boasts

from the deserts and dark caverns,

Amongst the many projects being

launched into orbit. Of these it is

us is potentially infinite, accidents

tacularly over Japan before sinking

Space Station for a “poetic social

stepped onto lunar plains, the

260 employees and almost 600

into the hands of spirited peoples

implemented is the agreement

estimated that only about one

of this type, though unlikely, are

off the coast of Australia. Now the

mission” tied to the One Drop

same ones that Galileo perceived

volunteers, not at all out of the

and into the pleasant conversa-

between the European environ-

thousand are still operative. Other

not impossible. After the impact,

collusion between two space

Foundation

(www.onedrop.org,

to be made of dust similar to that

ordinary if one considers that the

tions of this century”.

mental agency and a group led by

than the actual satellites, working

as usually happens, the debris was

objects, one Russian and one

which also features a link to Lalib-

which he walked through in the

museum holds a collection of his-

Time has passed since then and

the European space agency (Inte-

or not, there are around 12,000

spread in all directions: some of it

American, an event worthy of a

erté’s blog about his training and

unpaved streets of Padua, Pisa and

toric aircrafts that numbers 50,000

someone has decided that sci-

grated air quality platform for

pieces of debris with a diameter of

maintained the same orbit, while

film on the cold war, forces us to

preparation for the mission).

Florence. And it’s the Moon, that

pieces: starting with the Wright

ence’s newest ideas should escape

Europe), which calls for the inte-

over 10 centimeters now orbiting

some was thrown downwards

put our attention on the problem

Space flight is without a doubt an

of Galileo and of Armstrong, the

brothers’ glider, moving on to the

the parlours of nobles and the

gration air quality measurements

around the Earth and being con-

towards Earth, theoretically even

of hard to dispose of space trash

opportunity,

that

oft observed and sought after

Spirit of St. Louis with which

modern upper class and move

taken by both satellite and from

stantly monitored by radar, tele-

threatening the International Space

and on our contribution towards

attracts and creates companies like

moon, the far off and highly

Charles Lindberg completed his

towards the vaster population of

Earth’s surface, resulting in an

scopes and satellites.

Station, found at a height of 350

the pollution of outer space, in

Space Adventures, Virgin Galactic,

desired moon, that is the theme of

flight across the Atlantic in 1927,

craftsmen, farmers and factory

increasingly precise daily assess-

Most military, commercial and sci-

kilometers.

addition to that of Earth. Spy satel-

Armadillo Aerospace, Blue Origin

the exhibit in progress at the

and arriving finally at the Apollo 11

workers. Today, this public of

ment of emissions and pollution in

entific satellites are found in low

Over the years, pieces of missiles or

lites, whose job it is to scrutinize

and many others. It might seem

Smithsonian National Air and

command module.

everyday people, families and

the atmosphere. The project would

earth orbit, where they can remain

spaceships

found

the planet with potent, high reso-

a

business

have

been

like science fiction but it has not

Space Museum in Washington,

A collection bursting with entries,

young people, fill the halls of the

allow for the gathering of an

for decades before disintegrating

around the world: in South Africa,

lution radar, could even have

been that long since the first air-

DC. Alan Bean, the first artist to

so much so that the historic center

Smithsonian with their exclama-

unprecedented amount of infor-

from atmospheric contact. This

Cuba, in the desert of Saudi Ara-

nuclear reactors on board. Many of

plane flights created such ferment.

return from another world, is the

at the National Mall was no longer

tions and observations. And the

mation

of

means that within the next century

bia, along the Ivory Coast, on

them can still be found out there, a

Despite the incredulous, the cau-

protagonist.

able to contain them all and the

child who will someday set foot on

Europe’s environment: a reliable

an actual ring, just like those

Bahaman beaches and Brazilian

testimony to how the heavens are

tious, the costs and the accidents,

The fourth man to walk on Earth’s

Smithsonian found it necessary to

Mars, perhaps, walks among them

mapping of the air quality, with

famous ones encircling Saturn but

waters. In 1969 pieces of crunched

sometimes considered to be an

in 1927 Charles Lindbergh won the

satellite and a member of Apollo

open a sort of branch in the Steven

through those halls.

updates every 72 hours and a reso-

of broken, useless metals, could be

up metal rained down onto the

infinite dumping ground.

$25,000 Orteig prize for the first

12’s crew, Alan Bean left Nasa ten

F. Udvar-Hazt Center, near Wash-

Translation by Mia Adelman

lution of 50 kilometers, could be

created around the Earth.

deck of a Japanese ship.

Translation by Mia Adelman

on

the

condition

Oxygen è stampata su carta UPM Fine 120 gsm, certificarta EU Flower.

Il marchio EU Flower garantisce che l’intero ciclo di vita del prodotto ha un impatto ambientale limitato, a partire dalla scelta delle materie prime fino alla lavorazione, e dal dispendio energetico allo smaltimento dei rifiuti.

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