molecole, che passione! anche gli scienziati si sbagliano

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Archivio | dcembre 2012

Einstein, il rivoluzionario della scienza, il padre della relatività, fece uno sbaglio perché  egli non credette mai nei buchi neri (corpi celesti dotati di una forza di gravità talmente intensa che nemmeno i raggi luminosi riescono ad uscirne e che talvolta “divorano” l e stelle).  Eppure, erano stati previsti da altri scienziati manipolando proprio le sue equazioni. Oggi non c’è più dubbio: gli astronomi, anche se non vedono i buchi neri, li individuano per il fatto che fanno da lenti gravitazionali per certe stelle lontane e perché i dischi di accrescimento format ida nubi di gas che in essi precipitano emettono raggi X che possono essere captati da particolari telescopi.
           — Einstein  fece un altro sbaglio quando comparve la teoria di WernerHeisenberg secondo cui “non è possibile conoscere con precisione di una particella elementare velocità e posizione nello spazio” (principio di indeterminazione). Non gli andava giù soprattutto l’affermazione di Heisenberg che “gli atomi e le stesse particelle elementari non sono reali:  “costituiscono un mondo di potenzialità, più che un mondo di oggetti” (in questa frase è racchiusa l’essenza del gatto di Schrödinger che non si può sapere se è vivo o morto finché non si apre la  scatola in cui è chiuso assieme ad un meccanismo che fa sprigionare un veleno letale, apribile a caso, su cui lui, l’animale, non può interferire). Einstein a questa idea dei sostenitori degli stati quantistici sovrapposti che si separano solo quando arriva l’osservatore, controbatté: “Non riesco ad accettare la meccanica quantistica perché voglio credere che la luna sia là anche se io non la guardo”. A malincuore si ricredette in seguito; ma in cuor suo conservò sempre la speranza che qualcuno potesse dimostrare che questa incertezza fosse solo un limite umano.
— Einstein non fu mai propenso a credere all’entanglement (intreccio inseparabile), stato quantico di due particelle spazialmente separate, come i due elettroni dello strato più esterno di un atomo con spin opposti (somiglianti a due trottole ruotanti in senso contrario con spin su e spin giù) perché solo in questo modo possono condividere la stessa orbita. Vedere in figura PARTICELLE A SPIN OPPOSTO e l’immagine di Einstein accanto a quella di Heisenberg. La teoria quantistica porta ad una conclusione difficilmente accettabile dalla nostra mente razionale: se una delle particelle cambia lo spin pure l’altra lo cambia (anche se si trova ad anni luce di distanza). Si avrebbe cioè un’azione a distanza istantanea che contraddirebbe con la teoria della relatività ristretta secondo cui nell’Universo la velocità massima raggiungibile è quella della luce (ed invece in questo caso l’informazione tra le due particelle viaggerebbe alla velocità del nostro pensiero). Questo paradosso fu indicato con la nomenclatura Epr dal nome dei tre scienziati Einstein, Podolsky eRosen che lo formularono.
Un caso analogo contestato da Einstein è quello delle due particelle elettrone-positrone provenienti da una stessa sorgente aventi opposte direzioni di magnetizzazione. In base alla teoria dei quanti, indipendentemente dalla distanza alla quale si trovano le due particelle, facendo una misura su di una avremmo immediatamente anche la misura dell’altra. Un altro caso analogo è quello delle due particelle mesone-antimesone. Se cambia lo spin di uno cambia anche lo spin dell’altro indipendentemente dalla distanza a cui si trovano, analogamente al caso già indicato per l’elettrone. Adesso con la misura di un certo parametro S (inventato da John Stewart Bell, un fisico scozzese, nel 1964), operando proprio su di una coppia mesone-antimesone, alcuni scienziati facenti capo ad Apollo Go (Cern di Ginevra, Università di Formosa e Centro Kek in Giappone) hanno potuto stabilire con quasi assoluta certezza che la teoria quantistica dell’entanglement è giusta, malgrado il paradosso Epr: le particelle del mondo microscopico non sono separabili quando sono tra di loro correlate, ed è un errore voler considerare i due stati separatamente. Dobbiamo piuttosto combinare i due stati e trattare il risultato come quello di una particella singola.   Teoria dei quanti  Einstein sbagliava.htm.
— Altrettanto clamoroso fu l’errore del fisico inglese Fred Hoyle che in una trasmissione radiofonica definì ironicamente, perché non vi credeva, Big Bang (Grosso botto) l’esplosione che dette origine all’inizio dell’Universo secondo la teoria propugnata dal fisico americano George Gamow nel 1946. Ebbene, da allora in avanti,per ironia della sorte, l’immane esplosione di quella concentrazione dello spazio racchiusa in un punto, dimostratasi sempre più verosimile, venne chiamata Big Bang. Vedere nella figura SIMULAZIONE DEL BIG BANG, etc tratta da The Big Bang in pictures Scientists produce computer images of particle explosions similar to the greatest galactic light show  Mail Online.htm.
— Il grande Bohr si sbagliò quando affermò che i neutrini introdotti da Pauli erano implausibili e fece una nuova teoria, poi risultata sbagliata, per spiegare la violazione del principio della conservazione dell’energia e del momento angolare nei decadimenti radioattivi. Si dice che queste fantomatiche particelle furono introdotte da Pauli “per disperazione” per rispettare i principi suddetti; ma furono accettati dall’italiano Enrico Fermi che assieme a Pauli si può dire sia stato l’inventore del neutrino (particella neutra, con spin = 1/2, massa o nulla od estremamente piccola). Oggi il neutrino è una realtà tangibile. Osservare il modello standard: al di là dell’atomo in Infografica: le particelle più piccole della natura sezionate.
Einstein ebbe ragione dopo la lunga lista di dibattiti con il fisico e filosofo inglese Herbert Dingle a cui non andava proprio a genio li paradosso dei gemelli.

Per avere una visione completa della teoria di Einstein bisogna aprire il sito Velocità della luce, perché non è possibile superarla … – Focus.it .
— Uscendo fuori dal campo della fisica teorica ed entrando in quello della scienza strettamente sperimentale, l’errore più frequente è quello dell’interpretazione di un esperimento. Vorrei raccontare una storiella, che tira in ballo una spia (chiedo scusa, nel nostro caso equivale ad uno scienziato) che vuole entrare in un castello fortemente sorvegliato (nel nostro caso il difficile oggetto della ricerca). La spia viene uccisa a causa di un suo errore. La guardia, che ha l’obbligo di ammazzare chiunque risponda sbagliando ad una certa parola d’ordine, dice “Ventiquattro!” Un individuo che vuole entrare risponde “Dodici!” e la guardia lo fa passare. Un secondo individuo chiede di entrare. La guardia dice “Dodici!” La risposta è “Sei” ed il nuovo richiedente può passare. Un terzo vuole pure entrare e la guardia dice “Dieci!” La risposta è “Cinque”. Tutto procede normalmente, perché anche quest’altro richiedente viene accettato per l’ingresso. Ad un altro successivo che vuole entrare la guardia dice “Otto”. La risposta è “Quattro”. Anche questo quarto ha l’accesso consentito. Anche un quinto può entrare, perché ha risposto “Tre” alla richiesta “Sei”. La spia adesso è sicura di sé. Si fa avanti. Gli viene chiesta la risposta di “Quattro!”. Lui con sicurezza risponde “Due”, ma viene fucilato. La risposta giusta sarebbe stata «Sette» poiché «Quattro» è un numero di sette cifre. (Non bisognava considerare il numero nel suo valore, ma il suo nome).
— L’astronomo Schiaparelli nel 1877 col suo telescopio vide e descrisse i “canali” di Marte. Ciò poteva essere l’indizio che Marte fosse un pianeta abitato da esseri intelligenti, ed invece era solo un’illusione ottica.
In verità Schiaparelli non parlava di canali artificiali, ma di linee di territorio colleganti zone che lui chiamava “mari”, come si può osservare in un’immagine della figura (ma oggi sappiamo che su Marte i mari non ci sono, ma solo ghiaccio, ai poli). Fu, tra gli altri, lo scienziato americano Percival Lowell che parlò di canali artificiali ed avanzòl’ipotesi che il pianeta fosse abitato da esseri intelligenti. Si trattava in ogni caso di errori dovuti a cattiva risoluzione delle immagini con conseguenti illusioni ottiche. 
— Galvani si sbagliò perché interpretò il movimento degli arti delle rane scuoiate ed attaccate ad un materiale bimetallico come dovuto ad un’elettricità prodotta dal corpo degli animali, ma per Volta l’elettricità era generata dai due conduttori di specie diversa a stretto contatto tra di loro, e le rane erano solo dei rivelatori di tale elettricità messa in evidenza dalle famose contrazioni muscolari. Ebbe ragione Volta. Tra i due ci furono dotte disputeche venivano recepite anche dal pubblico dell’epoca. Alla fine la ebbe vinta Volta.
— Non meno importante fu l’errore di Edison, che, pur essendo stato nel 1982 il creatore della prima centrale elettrica, non credette nella corrente alternata di Tesla, quella che poi si impose in tutto il mondo. Già, perché la corrente alternata di Tesla, tanto screditata da Edison, permetteva di salire di scala e fare grandi centrali che avrebbero trasmesso la corrente ad alto voltaggio per lunghe distanze, mentre per la sua corrente Edison avrebbe avuto bisogno di una centrale ogni pochi chilometri quadrati. Il ragionamento di Edison (ed anche di tanti altri scienziati degli anni ’80 del secolo XIX)era anche quello che la corrente alternata non potesse essere utilizzata nei motori, perché si inverte 50 volte al secondo. Tesla, che era stato preceduto da altri studiosi della corrente alternata (tra cui un grande italiano, Pacinotti, che aveva inventato un indotto a forma di anello), risolse il problema e dimostrò che il ragionamento dei suoi avversari era sbagliato.
— Ad Enrico Fermi va ascritta la scoperta della disintegrazione dell’uranio per bombardamento con neutroni rallentati; però lui inizialmente non si accorse  che si trattava di fissione, ed infatti non fu corretta la sua interpretazione della reazione. Non trovando tra i prodotti né l’attinio, né il protoattinio, né il torio (elementi noti con numero atomico Z vicino, ma inferiore a quello dell’uranio, che ha Z= 92) Fermi dedusse che i prodotti del bombardamento dovessero essere elementi transuranici con Z = 93, 94, etc. Il grande scienziato si era sbagliato! Ma sembra che sia stato tradito anche dalla fretta, perché era sotto sollecitazione di Orso Maria Corbino, fisico e politico fascista del Ventennio che spasimava per dare il nome ad uno degli elementi transuranici presunti: quel nome doveva essere “mussolinio”. Soprattutto per la scoperta dei transuranici Fermi ebbe il premio Nobel! La smentita venne dai tedeschi  Hahn e Strassmann che si accorsero che in detto bombardamento si rinveniva il bario a numero atomico 56. L. Meitner e R. Frischinterpretarono alla fine il processo come una spaccatura del nucleo e lo definirono fissione nucleare. In realtà studi successivi hanno dimostrato che con apposite reazioni nucleari si riesce a preparareelementi transuranici, difficili da studiare perché di vita estremamente breve, salvo il plutonio 239 di numero atomico 94 con tempo di dimezzamento di 24.000 anni.  (NOTA 1)
— John Herschel era stato maestro di Darwin ed autore di un famoso trattato di filosofia naturale, ma non credette mai nella teoria delle variazioni casuali (oggi diremmo le mutazioni del DNA) che sono alla base dell’evoluzione, permettendo la comparsa di nuove forme viventi. Secondo Herschel, Darwin non aveva nessuna spiegazione della fonte delle variazioni, per cui la sua teoria non era sufficiente per spiegare l’origine delle specie. Eppure oggi, dopo 150 anni circa dalla comparsa del libro di Darwin L’origine delle specie e dopo che il genoma di tanti individui è stato decifrato, abbiamo la certezza che i cambiamenti “spontanei” del DNA sono la causa delle mutazioni.
Oggi sappiamo che, quando il genoma si trasmette dai genitori ai figli, numerose mutazioni hanno luogo. Tra queste c’è una piccola percentuale che può migliorare la specie, e la selezione spesso ne approfitta, mantenendola costante nelle generazioni successive. É la sequenza delle basi del DNA che fa la differenza tra i piselli rugosi e quelli lisci e tra i levrieri silhouette ed i levrieri massicci.
— Nel 1903 lo studioso francese René Blondiot annunciò la scoperta di strani raggi da lui chiamati raggi N capaci di passare attraverso l’alluminio. Altri scienziati ne dimostrarono l’inesistenza.
— Altro caso è quello di Cesare Lombroso, lo scienziato torineseche riteneva che il fisico di un individuo (testa piccola, fronte sfuggente, occhi assai mobili, ma soprattutto la forma del cranio), fosse la causa prevalente della criminalità.Malgrado le prove sperimentali addotte da Lombroso, la chiave di lettura, cioè “il delinquente nato”, non era quella giusta. Oggi si ritieneche la teoria di Lombroso, pur essendo stato decisivo il suo contributo alla riforma degli Istituti di pena, sia erronea. Semmai, per l’infermità mentale si guarda ad anomalie del cervello e non alla costituzione esteriore od all’aspetto del reo.
— In tempi a noi più vicini (1988) un altro scienziato, il medico ed immunologo francese Jacques Benveniste, pubblicò un articolo su Nature in cui affermava che i basofili, una categoria di globuli bianchi, liberavano istammina se messi a contatto con acqua talmente diluita di allergene da essere praticamente esente da esso. Senza essere riuscito a spiegare il meccanismo dello straordinario fenomeno, l’autore avanzò l’ipotesi che l’acqua avesse conservato memoria dell’allergene. Si parlò pertanto di “memoria dell’acqua”. Successivi esperimenti condotti da altri scienziati dimostrarono che la scoperta era fasulla e la smentita fu di nuovo pubblicata su Nature. Benveniste ed il suo team avevano condotto male gli esperimenti e tratto conclusioni non veritiere. Peccato che la scoperta non era vera: sarebbe bastato aggiungere degli anticorpi all’acqua e quest’ultima li avrebbe ricordati anche quando non c’erano più, per cui quest’acqua avrebbe continuato ad avere effetto biologico. Si sarebbero convalidate al cento per cento le ipotesi della medicina omeopatica.
— Oltre a sbagliarsi, provocòun disastro lo scienziato inglese Andrew Wakefield il quale pubblicò alcuni anni fa uno studio in cui dimostrava che un vaccino trivalente che si dava ai bambini contro le comuni malattie dell’infanzia provocava l’autismo. Molti genitori si rifiutarono di vaccinare i figli e si ebbe un’epidemia di morbillo. Al medico fu poi, dopo l’accertamento della falsità delle sue opinioni, negato l’esercizio della Medicina.
— Un altro disastro, ma in questo caso probabilmente doloso, fu la commercializzazione negli anni Venti del farmaco radioattivo Radithor (del Bailey Radium Laboratory nel New Jersey) che avrebbe dovuto essere un toccasana per molti mali ed invece avvelenava la gente. 
— Non riproducibili si dimostrarono gli spettacolari risultati ottenuti nel campo dei semiconduttori dal fisico tedesco Jan HendrikSchön, scienziato dei laboratori Bell di New Jersey (USA) e vincitore di famosi premi internazionali. Egli avrebbe scoperto dei transistor basati su particolari materiali organici (in un caso un colorante) che potevano sostituire il silicio.
— L’errore che fu fatto da alcuni scienziati israeliani e spagnoli nel 2010 scopritori, a dir loro, di antenati di Homo sapiens moderno in una grotta (quella di Oesem presso Tel Aviv) cadde nel ridicolo, perché il reperto costituito da soli denti di 400.000 anni fa aveva avuto un’attribuzione erronea. I denti erano di animali! Per cui è continuata ad essere valida la teoria che i nostri antenati più diretti sono nati in Africa non più di 200.000 anni fa.
— Talvolta si tratta solo di esagerazioni od inesattezze provocate dalla fretta di comunicare per il desiderio del successo, come è il caso del lemure Ida (Darwinius masillae) a cui ho accennato nel mio articolo  i misteri dell’evoluzione. Si conferma oggi che Ida non è l’anello mancante tra gli antropoidi ed i più antichi primati, ma solo l’antenato di specie del tutto collaterali.
— Un errore clamoroso piuttosto recente, provocato dal desiderio di comunicare al mondo una notizia ad effetto (anche se data non sicura al cento per cento), si è verificato al termine di varie osservazioni desunte dal rilevatore di OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus, una struttura di 150.000 mattoni di piombo + altrettante pellicole di emulsione fotografica) nell’osservatorio sotterraneo del Gran Sasso, pubblicata nei giornali e in TV il 23 settembre 2011, che destò grande interesse perché si sarebbe contraddetto un principio delle fisica: la velocità massima raggiungibile nell’Universo è quella della luce.
I neutrini, che non vengono assorbiti dalla materia ordinaria, ma solo in rari casi da particolari assorbitori, avrebbero percorso il tragitto Ginevra-Gran Sasso (730 km) con una velocità maggiore di quella della luce (quest’ultima è 299.792,458 km al secondo nel vuoto). Il tempo impiegato sarebbe stato inferiore a quello della luce di 60 nanosecondi (miliardesimi di secondo). Invece, questo straordinario risultato era stato solo un errore di misura, sebbene le misure si fossero protratte per 3 anni con 15.000 rilevazioni e con due orologi atomici al cesio avanzati, sincronizzati, uno a Ginevra e l’altro al Gran Sasso, e sistemi GPS. Quanto sopra sarebbe stato in contraddizione con la teoria di Einstein secondo cui nessuna particella, e tanto più una con massa, può superare la velocità della luce (i neutrini hanno una massa estremamente piccola se è vero che sono suscettibili di oscillazioni). C’era anche qualcuno pronto a non demolire la teoria di Einstein, ma solo a modificarla (ad esempio introducendo uno spazio-tempo a più di 4 dimensioni): i neutrini del Cern avrebbero preso una scorciatoia extradimensionale per raggiungere il Gran Sasso!
Se l’esperimento fosse stato veritiero si sarebbe violato il principio di causalità per cui con i neutrini si sarebbe visto un effetto prima dell’evento che lo causava. Cioè,sarebbe crollato il rapporto causa/effetto e, come faceva osservare in un blog il fisico Adam Frank dell’Università di Rochester, usando i neutrini si sarebbe visto prima la caduta del morto e poi il movimento del grilletto dell’assassino. Infatti, se alla velocità della luce è t=0 (cioè secondo Einstein il tempo si ferma) ad una velocità superiore il tempo diventa -t (scorre all’incontrario, cioè si va nel passato). Una vera rivoluzione! È curioso che nel novembre 2011 un ulteriore esperimento (durato 10 giorni, con 20 eventi registrati di ricezione dei neutrini), aveva nuovamente confermato il risultato tramite misure più raffinate, come ebbe a dire il fisico Antonio Ereditato, responsabile di Opera. La smentita si ebbe nel febbraio del 2012: Il diabolico neutrimo aveva beffato gli scienziati. La comunicazione la dette lo stesso Ereditato (che però alla fine di marzo del 2012 si dimise dal suo incarico). Tutta colpa di un cavo in fibra ottica, mal funzionante al Gran Sasso, che collegava il ricevitore GPS con la carta elettronica di un computer!
— È proprio erroneo l’arsenico nel Dna in luogo del fosforo. La clamorosa smentita si può leggere in from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells.htm. (vedere anche  il mio articolo il dna del 2011).  Absence of Detectable Arsenate in DNA.
— Negli ultimi tempi gli errori sono aumentati o diminuiti rispetto al passato? La risposta è che sono aumentati, e di molto. Ciò è avvenuto malgrado l’attenzione degli arbitri (i referee) a cui gli articoli scientifici vengono affidati prima di essere pubblicati, per l’esame preventivo, il cosiddetto peer review. Il motivo dell’aumento degli errori sarebbe da imputare alla maggiore complessità degli apparecchi con cui oggi si fa la ricerca che spesso traggono in inganno gli operatori. Ma ovviamente la colpa è sempre dell’uomo che li manipola. Possiamo tuttavia consolarci con le asserzioni di due famosi personaggi: “Uno dei punti di forza della scienza è la capacità di correggere i suoi sbagli” (astrofisico Carl Sagan). “Basta un solo esempio contrario per dimostrare la falsità di una proposizione scientifica”(filosofo Karl Raimund Popper). Esiste tuttavia un rischio quando questi errori diventano troppo frequenti: che la gente (e soprattutto i giovani) perdano fiducia nella scienza e l’entusiasmo per la ricerca. Occorrerebbe pertanto che le riviste specializzate indagassero più a fondo respingendo più frequentemente articoli dubbi e che gli scienziati fossero più prudenti  comunicando i loro dubbi non ai giornali, ma in segreto ai colleghi di altri  laboratori.
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9 settembre 2023 – Di falsificazione  dei dati e di “cattiva condotta scientifica” è stato accusato dal New York Times Carlo Maria Croce, attualmente direttore dell’Istituto di genetica al Comprehensive Cancer Center della Ohio State University.  Croce si oppone sostenendo che le accuse sono vaghe insinuazioni senza nulla di concreto. Le accuse contro Carlo Croce, l’oncologo italiano più famoso al mondo _ Wired Italia.htm.
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NOTA 1 – Nella tavola periodica degli elementi  vi sono  118 specie note di atomi, che danno luogo a 3.000 diversi nuclei atomici. I ricercatori sono alla ricerca del 119. Sono in corso nuovi progetti per aggiungere e sottrarre neutroni agli elementi noti per creare variazioni sempre più originali denominate isotopi.    Quanti neutroni e protoni possono andare d’accordo_ Forse 7.000 – Scientific American.htm

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