Amarcord analogico e il nuovo che avanza

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Qualche giorno fa, l’inquilino del quarto piano della casa di fronte a quella in cui abito ha cambiato la lampadina del soggiorno. Di sera, quando accende la luce, la finestra si illumina di una luce bianchissima e fredda che stride con l’illuminazione delle stanze vicine. Deve aver sostituito la vecchia lampadina a incandescenza con una nuova a risparmio energetico, e quindi a fluorescenza. Già, perché l’Unione Europea ha deciso di bandire progressivamente la produzione di lampadine a incandescenza a partire dal 2008. Sviluppate negli ultimi anni del 1800 (il brevetto della lampada a incandescenza con filamento di tungsteno è del 1890), hanno dominato tutto il secolo scorso con la loro luce calda e gradevole all’occhio, proprio perché simile a quella solare, ma hanno un grosso difetto: la bassissima efficienza.

Nelle lampadine a incandescenza il filamento è scaldato – per effetto Joule – dalla corrente elettrica che vi transita e arriva a temperature di circa 2700 K (a temperature maggiori il filamento inizierebbe a sublimare e a 3700 K il tungsteno fonde). Come tutti i corpi caldi, il filamento emette radiazione elettromagnetica con uno spettro continuo (assimilabile a uno spettro di corpo nero). Alla temperatura di 2700 K, il picco di emissione è nel vicino infrarosso, alla lunghezza d’onda di 1 μ, e solo il 5% circa di quanto emesso è luce “visibile”. Per paragone, il picco dell’emissione solare è a circa mezzo micron, ben dentro il visibile, avendo il Sole una temperatura superficiale di 5700 K. Da qui la bassa efficienza delle lampadine a incandescenza, che dissipano in calore il 95% dell’energia che assorbono. Le lampadine a fluorescenza, che le stanno sostituendo, sono disponibili da oltre settant’anni ma solo da qualche decennio sono prodotte in forme estremamente compatte e con lo stesso attacco delle lampadine a incandescenza, il che consente di utilizzarle senza difficoltà e senza intervenire su portalampade o lampadari. Chiunque ne abbia acquistate, sa che a parità di resa luminosa consumano un quarto o un quinto delle lampadine a incandescenza. Ma la luce che emettono (dovuta alla diseccitazione di atomi che rivestono la superfice interna della lampadina e quindi concentrata nelle lunghezze d’onda caratteristiche del materiale fluorescente utilizzato) non è altrettanto gradevole per il nostro occhio, abituato allo spettro continuo della luce solare. Nuovi dispositivi per produrre luce sono stati sviluppati ancor più recentemente e sigle come LED (diodi a emissione di luce) e AMOLED (diodi organici a matrice attiva ed emissione di luce) stanno diventando d’uso comune, così come le molteplici applicazioni degli stessi dispositivi, estremamente versatili. I televisori, gli schermi luminosi di molti smartphone, le lampadine a grappolo e una miriade di altri marchingegni sfruttano queste nuove tecnologie per l’illuminazione.

Quasi sempre, le nuove tecnologie prendono rapidamente piede in considerazione dei significativi miglioramenti in una o più proprietà rispetto a ciò che andranno a sostituire. Il nuovo si afferma perché più piccolo, oppure più veloce, o più capiente, più economico, più sicuro. Nel breve spazio della mia vita professionale – non sono ancora passati quarant’anni da quando mi sono laureato – sono stato partecipe di impressionanti cambiamenti e di ricambi tecnologici che testimoniano quanto velocemente vadano ampliandosi l’orizzonte delle nostre conoscenze e le applicazioni del nuovo sapere alla vita di tutti i giorni. Il campo del calcolo elettronico è forse quello per cui i cambiamenti sono stati più veloci e radicali. Ricordo che s’imparava a usare il regolo calcolatore al primo anno di università. Piccolo e portatile (ce ne erano da 25 cm ma anche di più piccoli, che stavano nel taschino della giacca), permetteva di far di conto a una velocità assai superiore a quella raggiungibile con carta e matita. Basato sulle proprietà dei logaritmi, il regolo era stato introdotto nel XVII secolo e scomparve rapidamente all’inizio degli anni ‘70 del secolo scorso con l’avvento delle prime calcolatrici elettroniche che stavano nel palmo della mano: la mitica HP35 ne fu la capostipite. Durante il mio lavoro di tesi lo strumento primario per fornire le istruzioni a un computer (allora si chiamavano mainframe ed erano alloggiati in stanze dedicate, con condizionatori d’aria a manetta per dissipare il calore che sviluppavano e su pavimenti sopraelevati perché sotto scorrevano tutti i cavi) erano le schede perforate. Un’istruzione, una scheda. Queste venivano perforate in macchinari grandi come una scrivania. Già nei miei primi anni post-laurea, telescriventi prima e videoterminali poi resero le funzioni di input/output molto più semplici. Oggi ai calcolatori più moderni si può anche parlare, e la potenza di calcolo è di oltre un milione di volte superiore a quella disponibile negli anni ’70 – e, soprattutto, è distribuita in maniera capillare, non solo nei luoghi di lavoro ma anche nelle abitazioni e addirittura negli zainetti della maggior parte degli studenti. La mia tesi di laurea l’ho scritta con una macchina per scrivere. Fortunatamente le fotocopiatrici erano già diventate abbastanza comuni, almeno nelle Università e istituti di ricerca, e ho potuto così abbandonare l’uso della carta carbone. In compenso non c’era ancora modo di scrivere le lettere greche o i simboli matematici, inevitabili in una tesi di fisica. Si lasciava uno spazio vuoto e s’inseriva poi a mano quanto necessario. Fu una rivoluzione quando si diffusero le macchine per scrivere IBM con testine mobili e intercambiabili. Si montava quella dei simboli greci e via! Le macchine per scrivere, diventate elettriche, acquisirono poi un po’ di memoria e la possibilità di correggere gli errori che originariamente richiedevano l’intervento della “gomma da macchina per scrivere”. Ricordo l’entusiasmo con cui furono accolti i primi word processor e poi la per fezione raggiungibile con il programma TEX. Nei primissimi anni di attività di ricerca ero in Inghilterra e collaboravo assiduamente con alcuni colleghi che si trovavano in Australia. Vuoi per le differenze di fuso orario, vuoi per i costi relativi, le comunicazioni telefoniche erano ridotte al minimo indispensabile. Le informazioni viaggiavano quindi via posta ordinaria e, per le assolute urgenze, attraverso brevi messaggi che, codificati su un nastrino di carta perforato, venivano inviati via telex. Il fax, macchina meravigliosa che permetteva la trasmissione immediata di pagine di testo e di immagini, non aveva ancora preso piede. Oggi, pur essendo ancora largamente usato, il fax è già sulla strada dell’obsolescenza, sostituito dalle trasmissioni via internet. Che emozione quando alcuni anni dopo (ero già negli Stati Uniti) ho seguito sul monitor del mio PC i passaggi da nodo a nodo di un messaggio di posta elettronica inviato in Italia via DECNET.

La mia prima osservazione astronomica avvenne con l’Isaac Newton Group of telescope (ING), un telescopio con lo specchio primario di 2,5 m di diametro, che allora era situato in Inghilterra al Royal Greenwich Observatory (RGO) nel Sussex (il RGO è stato prima trasferito a Cambridge, nel 1990, e poi chiuso nel 1998; il telescopio ING è tuttora in funzione ma nell’isola di La Palma,nelle Canarie, a poche centinaia di metri dal nostro Telescopio Nazionale Galileo).
Allora le immagini (e gli spettri) venivano registrati impressionando emulsioni fotografiche su lastre di vetro che richiedevano il successivo sviluppo e fissaggio in camera oscura. Pochi anni dopo cominciavano a prendere piede i CCD che con la loro efficienza dell’80% e più permisero di aumentare di oltre un fattore 10 la profondità delle osservazioni, a parità di dimensioni del telescopio utilizzato. Gli stessi CCD che ora sostituiscono le pellicole nelle macchine fotografiche le quali, trasformate e miniaturizzate, sono diventate ubique, essendo inserite in pressoché ogni telefono cellulare.

La mia generazione è nata analogica. Da ragazzi facevamo i conti con carta e matita, spedivamo lettere affrancate con i francobolli, fotografavamo con pellicole Kodak a 24 din, ascoltavamo la musica alla radio o guardavamo i film, ma solo al cinema o quando venivano trasmessi alla tv. Le enciclopedie occupavano uno o due scaffali della libreria e la loro consultazione era spesso un impegno, anche fisico. Il più grande telescopio ottico del mondo era il mitico 5 m di monte Palomar. Un po’ alla volta siamo diventati digitali, vivendo questa transizione in tutti i campi: calcolo, testi, musica, immagini, comunicazione. Una rivoluzione. Gli specchi dei telescopi hanno raggiunto diametri di 10 m (e se ne stanno costruendo di 30 m e oltre) e non è più necessario recarsi di persona presso gli Osservatori per poterli utilizzare. Nel caso del VLT a Cerro Paranal, ad esempio, i dati sono acquisiti dallo staff dell’ESO e noi li preleviamo dall’archivio con pochi click del mouse. Sono convinto che questa dell’innovazione tecnologica e dell’espansione della conoscenza sia una rivoluzione continua. Ogni generazione è testimone di cambiamenti epocali, il tempo scorre su scala logaritmica e a ogni tacca temporale corrisponde un incremento moltiplicativo della nostra conoscenza. Mia figlia sta per iniziare l’ultimo anno del suo corso di laurea. Come tutti i suoi coetanei è nata digitale e niente le sembra più naturale dell’accesso pressoché istantaneo a un’informazione quasi totale. Stiamo transitando verso una società in cui saper trovare è diventata la cosa più importante, e ha ridotto l’importanza di sapere. Quando penso allo stupore e all’incredulità che avrebbe mostrato una mia bisnonna, vissuta in campagna neanche un secolo fa, di fronte a una dimostrazione di cosa si può fare oggi con un iPad, provo una grandissima invidia per i miei pronipoti che vivranno alla fine del secolo e vedranno chissà quali meraviglie. E non penso ai computer quantistici in grado di ricevere input direttamente dal nostro pensiero e nemmeno alle possibilità rigenerative che verranno offerte dalla padronanza delle proprietà delle cellule staminali.

Queste (e altre) sono meraviglie su cui già stiamo lavorando e che non abbiamo difficoltà a immaginare.
No, io sono affascinato da quello che non riesco nemmeno a immaginare.

Tratto da: Le Stelle n.109, Agosto 2012

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Le notizie di scienza della settimana #107

Il nuovo Report dell’Ufficio europeo dell’Organizzazione mondiale della sanità “Healthy, prosperous lives for all: the European Health Equity Status Report” fa il punto sulle disuguaglianze di salute in Europa. In sintesi, il gap di salute fra ricchi e poveri si riduce meno dell’atteso. In termini di speranza di vita alla nascita, la differenza media è di 3,9 anni nelle donne (speranza di vita media 82 anni; intervallo: 78,1-86) e di 7,6 anni negli uomini (speranza di vita media 76,2 anni; intervallo: 3,4-15,5). L’Italia (e altri paesi come Grecia e Portogallo) ha i valori più alti di speranza di vita, segno che i fattori protettivi come dieta e coesione sociale riescono a contrastare i fattori di rischio e la presente stagnazione economica. Buona anche la performance dell’Italia nella sopravvivenza libera da malattie. Riconoscendo l’importanza di agire direttamente sui determinanti sociali della salute, l’OMS misura l’effetto di 8 politiche sulla riduzione delle differenze di salute fra classi sociali: (1) aumento di 1.000 dollari del PIL pro capite; (2) riduzione delle disuguaglianze di reddito; (3) riduzione del tasso di disoccupazione; (4) riduzione delle spese private per la salute; (5) aumento delle spese di protezione sociale; (6) aumento del finanziamento del sistema sanitario pubblico; (7) aumento della spesa pubblica in politiche del lavoro; (8) aumento della spesa pubblica nelle abitazioni e condizioni di vita. L’aumento del reddito pro capite è l’unico parametro a non avere effetto sulla disuguaglianze, mentre le politiche del lavoro e le condizioni di vita e abitative hanno l’effetto massimo.

Cronache della ricerca

Gli italiani si classificano terzi fra i vincitori degli starting grant dell’European Research Council, il bando più competitivo dell’Europa dedicato ai giovani ricercatori. Bene quindi per gli italiani (benché in discesa rispetto al bando 2018, dove si erano classificati secondi dietro la solita Germania). Male invece per l’Italia, che vede la maggior parte dei suoi ricercatori primeggiare in università e centri di ricerca all’estero.