venerdì 28 giugno 2013

Le orecchie iposoniche delle talpe


Una comune talpa potrebbe racchiudere tutti i segreti per poter sviluppare un udito straordinario, in grado di captare anche i suoni più impercettibili. È ciò che sostengono alcuni ricercatori israeliani dell’Università di Tel Aviv. Hanno dimostrato che "innestando" un tratto particolare del genoma dell’animale in cavie di laboratorio è possibile creare i presupposti per lo sviluppo di un apparato uditivo che va ben oltre le consuete capacità sensoriali, ed è in grado di contrastare qualunque fenomeno legato alla sordità. A simili considerazioni gli scienziati sono giunti tenendo conto del fatto che il suono non è altro che una rapida successione di compressioni e decompressioni del mezzo in cui si propaga, e che le nostre orecchie, in particolare, sono sensibili solo a un intervallo di frequenza che va da circa 16 a 12 mila cicli per secondo. Secondo i ricercatori, le cui conclusioni sono state pubblicate sul bollettino dell’Università di Tel Aviv e divulgate dal notiziario di Assobiotec–Federchimica, le talpe sono gli unici animali a disporre di un sistema acustico tanto efficiente, specificatamente in grado di percepire i suoni a bassissime frequenze e soprattutto filtranti attraverso il terreno. Questa specie si distingue dalle altre che vivono sottoterra, poiché è l’unica che, anziché farsi guidare dall’olfatto o dal tatto, si avvale totalmente dall’udito: le talpe sono quindi dotate del cosiddetto "orecchio iposonico". Gerard Cohen, a capo dello studio, ha spiegato di essere giunto a questo risultato mappando inizialmente il genoma dell’insettivoro e in seguito individuando il cromosoma specifico coinvolto in suoni la cui frequenza rasenta lo zero. «Per sperimentare un "timone biotech"», ha commentato Cohen, «abbiamo modificato alcune cavie inserendo nel loro DNA un "segmento attivo", in grado di ricevere segnali impercettibili». Le talpe si presentano con occhi completi dal punto di vista strutturale, ma di fatto la loro vista è pessima. Scavano tunnel permanenti e ricavano la massima parte del loro cibo da animali del suolo che vi cadono dentro: larve, coleotteri, ditteri. I tunnel hanno profondità variabili da pochi centimetri a cento centimetri. 

giovedì 27 giugno 2013

Si svegliano dal coma e parlano una lingua sconosciuta: il mistero di una sindrome che divide gli scienziati



Viene menzionata per la prima volta nel 1907 da un neurologo francese e indica il "risveglio" dopo uno stato di coma accompagnato dalla capacità di "borbottare" in una lingua sconosciuta o parlare con la propria lingua madre, ma con un accento completamente diverso. Oggi si contano una sessantina di casi relativi alla "Sindrome da accento straniero"; ultimo della serie, quello reso noto pochi giorni fa, relativo a una cittadina australiana che, dopo un periodo di incoscienza, ha mostrato di saper parlare con accento francese senza aver mai avuto a che fare con l'idioma parigino. Per i neurologi è la conseguenza di un danno cerebrale dovuto a un'emorragia, a un trauma cranico o, in rari casi, a forti emicranie. Spesso il disturbo è accompagnato da ansia e depressione. Studiosi di Oxford hanno individuato l'area precisa del cervello legata alle funzioni linguistiche che, se danneggiata, può causare difficoltà nell'uso della parola, compresa questa curiosa sindrome. Concerne, infatti, l'apprendimento del linguaggio, la capacità di emettere correttamente sillabe e vocali, l'intensità del suono, e l'assunzione di specifici accenti. Recentemente s'è parlato del cervelletto, che controlla le funzioni motorie, ma potrebbe essere legato anche a deficit linguistici. I pazienti sono consci di questa loro prerogativa e non sempre riescono ad accettarla; tuttavia gli scienziati ridimensionano "la magia" del fenomeno, sottolineando che talvolta sono i parenti e gli amici dei malati a enfatizzare il disturbo, supponendo che dal nulla, una persona qualunque, possa risvegliarsi dopo un incidente e parlare fluentemente il gotico antico. Niente di tutto ciò. Ma rimane comunque interessante citare i casi più eclatanti di "Sindrome da accento straniero", la cui comprensione potrebbe aiutare a far luce sui tanti misteri che ancora avvolgono lo studio del cervello umano.

1. Alun Morgan è un cittadino inglese del Somerset, di 81 anni. Lo scorso anno, in seguito a un ictus, va in coma per tre settimane. Al risveglio parla gallese. Prima dell'incidente conosceva solo qualche parola dell'idioma facente capo a Cardiff, imparato durante la Seconda guerra mondiale. Con la riabilitazione riacquista la capacità di esprimersi con la lingua madre, dimenticandosi la nuova.

Alun Morgan
2. Rosemary Dore, cittadina canadese, ha 52 anni, quando cinque anni fa, viene colpita da un'emorragia cerebrale. Dopo due settimane mostra buoni segni di ripresa; ha ancora qualche problema a muovere gambe e braccia, ma parla normalmente. C'è però un particolare: ha scordato la lingua madre e si esprime in un dialetto a lei sconosciuto. In seguito si scopre che utilizza espressioni tipiche della regione di Terranova, dove non è mai stata.

3. Dimitrij Mitrovic, un bimbo di tre anni, di origine serba, non è colpito da nessuna malattia organica, ma una mattina si sveglia e anziché esprimersi in lingua madre, sconvolge genitori e amici parlando inglese, senza averlo mai studiato prima. Per linguisti e psichiatri è un vero enigma. Oggi Dimitrij ha undici anni, ma gli esperti ritengono che la sua dizione sia pari se non migliore a quella degli insegnanti madrelingua e che possa, dunque, soffrire di una particolarissima forma di autismo.

4. Nel 1999 l'americana Judi Roberts ha 57 anni. Nata nell'Indiana, non si è quasi mai spostata da casa. All'improvviso accusa un forte mal di testa: è un ictus che in breve le fa perdere coscienza. Trasportata d'urgenza all'ospedale si riprende qualche giorno dopo l'incidente, ma parla come se fosse un inglese, benché non sia mai stata in Inghilterra. Per gli scienziati è un caso evidente di "Sindrome dell'accento straniero".

5. Dopo cinque anni di coma, Leanne Rowe, una donna australiana di Melbourne, riprende i sensi, ma parla con un accento tipicamente francese. Un tempo faceva la conducente di autobus e nel 2005 ebbe un grave incidente stradale: subì danni alla colonna vertebrale e alla mandibola. Oggi sta molto meglio, ma non riesce ad accettare il fatto di dover parlare con cadenze lessicali che non le appartengono.

6. Sarah Colwill ha sofferto per anni di emicrania emiplegica (rara forma di emicrania con aura). Nel 2010 dopo un forte mal di testa scopre di parlare con l'accento cinese, pur senza aver mai fatto visita a un paese dell'Estremo Oriente. All'inizio trova divertente la sua nuova capacità linguistica, ma oggi, a distanza di due anni, dice chiaramente di non poterne più: "E' diventato frustrante ascoltare il suono della mia voce".

Sarah Colwill
7. "Non si può mai sapere cosa accada nella mente umana quando si esce da uno stato di coma". Sono le parole rilasciate da Dujomir Marasovic, direttore dell'ospedale di Spalato all'indomani dal "risveglio" di una ragazzina di 13 anni, caduta in stato d'incoscienza dopo una forte febbre. I medici hanno confermato la sua capacità di esprimersi molto bene in tedesco, lingua che prima di stare male conosceva solo a livello scolastico.

8. Una 48enne scozzese, Debbie Mc Cann, nel 2010, ha un ictus, si risveglia e parla con l'accento italiano. "All'inizio in casa abbiamo riso", dichiara, "ma oggi è diventato un incubo". Ancora ha difficoltà a scrivere nella sua lingua madre, non essendo più in grado di elaborare la lettera "a", e le capita spesso di accentare parole inglesi, come se stesse parlando un cinese. E' costantemente in cura da un logopedista.

9. I ricercatori dell'Università di Newcastle confermano la "Sindrome dell'accento straniero" in Linda Walker, sessantenne inglese, colpita da ictus. Nel suo caso, addirittura, è stato possibile identificare almeno quattro nuove tendenze "dialettali": italiana, giamaicana, francocanadese e slovacca. E' anche lei in cura e nel 2006 ha partecipato a una trasmissione televisiva per rendere nota la sua odissea.

10. George Harris ha diciotto anni quando, nel 2009, subisce un'emorragia cerebrale. Sta facendo l'interrail con alcuni amici e si trova a Bratislava, in un ostello. Viene ricoverato d'urgenza e una settimana dopo comincia a parlare con accento russo. "Nella mia testa le parole erano normali, ma uscivano in modo diverso dal solito", spiega. Oggi sta molto meglio e l'accento russo si fa sentire solo in rari casi.  

George Harris

(Pubblicato su Il Giornale il 21 giugno 2013)

venerdì 21 giugno 2013

Potere alle coccole


Le coccole materne durante l’infanzia proteggono il bambino dallo stress per il resto della sua vita. Lo afferma uno studio condotto da  Michael Meaney della McGill University di Montreal. L’esperto canadese ha svolto degli esperimenti sui topi: ha visto che “accarezzare” il corpo di un cucciolo con affetto e frequentemente, serve a “sfiorare” certi geni e addirittura a modificarne la struttura. In particolare il gene che è stato preso in considerazione dallo scienziato è quello per il recettore dei glucocorticoidi, ormoni messi in circolo per far fronte a condizioni di stress: tra questi vi è anche il cortisolo che specificatamente interviene nelle condizioni stressanti, cioè quando l’organismo mette in atto una serie di fenomeni di adattamento metabolico all’ambiente esterno. (Per stress si intende infatti la risposta fisiologica aspecifica dell’organismo a un evento esterno che porta a modificare lo stato di equilibrio dell’organismo stesso). La ricerca è stata divulgata dalle pagine della rivista scientifica Nature Neuroscience. Meaney ha affermato che effettivamente “le attenzioni fisiche materne per i cuccioli cambiano alcune proprietà chimiche e strutturali e l’attività del gene chiave per la regolazione dello stress. Per la prima volta – ha continuato - abbiamo dimostrato che la struttura di un gene può essere stabilita regolando i comportamenti relativi alle più tipiche espressioni di cure parentali”. I ricercatori canadesi hanno inizialmente dimostrato che negli animali comportamenti materni quali le attenzioni fisiche per i cuccioli nella prima settimana di vita, come il pulir loro il pelo, inducono i roditori a crescere più sicuri, sereni, e con meno paure nei confronti del mondo esterno. Successivamente hanno evidenziato che il mediatore chimico di questo effetto anti – stress è appunto il gene per il recettore dei glucocorticoidi che subisce un’esplosione di attività: si è visto in sostanza che le “carezze” della madre inducono trasformazioni strutturali vere e proprie sul Dna in prossimità di questa porzione di materiale ereditario, predisponendo al meglio il piccolo per l’avvenire.

giovedì 20 giugno 2013

I metodi migliori per difendersi dalle zanzare


Il caldo è finalmente arrivato e anche le zanzare hanno fatto la loro comparsa. Gli esperti, però, ritengono che quest'anno saranno più moleste del solito. Il motivo? Il freddo. Stando, infatti, alle conclusioni degli specialisti, quando l'inverno si prolunga più del normale (proprio come è accaduto nel 2013), le zanzare subiscono un indebolimento del sistema immunitario che le rende più fragili e pericolose. I ricercatori hanno evidenziato negli occhi dei ditteri "raffreddati" alcune proteine tipicamente legate a organismi deboli, suscettibili ad agenti patogeni che potrebbero causare seri problemi anche all'uomo, come la febbre del Nilo Occidentale e la Chikungunya. I rimedi però non mancano. Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista scientifica PLOS ONE, evidenzia gli stratagemmi migliori per contrastare le punture delle zanzare, sfatando luoghi comuni e sottolineando la reale validità dei tanti prodotti in commercio; tenendo presente che ogni anno, solo in Italia, almeno venti persone finiscono all'ospedale intossicati dai prodotti "antizanzara" e che gran parte di essi non serve a nulla. Ecco la lista dei prodotti analizzati e i voti espressi in base alla relazione fra l'efficacia dell'insetticida e i potenziali danni alla salute:

DEET (4)
E' la sostanza chimica più utilizzata per la lotta alle zanzare, sul mercato dagli anni Cinquanta. Il dietiltoluamide (questo il suo nome scientifico) è presente in una percentuale compresa fra il 7 e il 35% in prodotti "antizanzara" molto diffusi. Si spruzza sulla pelle, ma può creare problemi di salute: dall'epidermide può, infatti, arrivare al sangue e giungere al cervello, compromettendo l'attività del sistema nervoso. E' sconsigliato ai bimbi sotto i 12 anni.

PICARIDINA (5)
Riconducibile al Deet, è una molecola di nuova generazione; rappresenta il principio attivo di prodotti per la lotta alle zanzare molto comuni. I test rivelano che l'assorbimento epidermico è scarso e che può essere impiegato da tutti, compresi i bimbi con più di due anni. La percentuale di picaridina non deve essere superiore al 10-20%. In media, uno spruzzo, copre dalle punture di zanzara per 6-8 ore.  

OLIO DI CITRONELLA (7)
Si dice che faccia poco o nulla. In realtà è efficace per almeno un paio d'ore e non nuoce alla salute. Risultati analoghi sono ottenuti con l'olio di chiodi di garofano (che copre al 100% per almeno 4 ore) e l'olio di limone eucalipto (6 ore). Si "spalmano" sulla pelle, ma non sono privi di rischi. Occorre fare attenzione a non sfregarsi gli occhi e la bocca per non creare irritazioni. Uno studio condotto a Pisa rivela l'efficacia anche degli oli derivanti dal coriandolo e dalla ruta d'Aleppo.

ZAMPIRONI (6)
Sono composti da polvere di piretro pressata estratta da una varietà di crisantemo (Tanacetum cinerariifolium). Hanno quindi origine naturale. Posizionati all'aperto possono tenere lontane le zanzare, offrendo una copertura parziale. Del tutto sconsigliato il loro utilizzo nelle abitazioni o in locali chiusi: possono provocare problemi respiratori, soprattutto agli asmatici.

BRACCIALETTI ANTIZANZARE (5)
Servono poco e possono nuocere alla salute. Sono strisce di materiale gommoso impregnate di prodotti repellenti (la cui origine non è mai chiara). La loro azione riguarda solo il distretto anatomico che li ospita: un braccialetto al polso, di sicuro, non fa nulla per il volto o le caviglie. Vale lo stesso discorso per i cerotti contenenti microcapsule di citronella.

PIPISTRELLI (8)
Certo, non tutti possono pensare di vivere con un pipistrello in casa. Tuttavia un animale del genere è in grado di sterminare intere popolazioni di zanzare: gli studi affermano che un chirottero in una sola notte arriva a mangiare fino a 2mila zanzare. In realtà una mini colonia potrebbe essere allestita da chiunque su un terrazzo o in un giardinetto. E' sufficienza avvalersi di un bat box (oggi recuperabile in molti negozi di animali) e aspettare il calare delle tenebre per l'entrata in azione del mangia-zanzare per eccellenza.

ZANZARIERA (8)
Una barriera fisica contro le zanzare è sicuramente il metodo più efficace per tenere a bada gli insetti. Le zanzariere possono essere installate a finestre e porte impedendo l'entrata degli insetti e scongiurando le loro punture. Esistono anche prodotti "autoinstallanti", che costano poche decine di euro.

OLIO DI NEEN (7)
Si acquista in erboristeria, è in vendita a circa 10 euro. Può essere spruzzato sulle piante del balcone o spalmato sulla pelle. Ha un odore piuttosto sgradevole ma è sicuro e può essere impiegato anche per gli animali domestici. Serve inoltre a tenere a bada il prurito e l'irritazione. Neen è il nome della pianta da cui si ricava l'olio, soprannominata in India "farmacia del villaggio".

CANDELE ALLA CITRONELLA O INCENSO (5)
Non sono molto efficaci. Uno studio compiuto in diverse località geografiche ha dimostrato che le punture di zanzare in chi fa uso di questo tipo di prodotti sono di poco inferiori a chi non prende precauzioni contro gli insetti. Inoltre possono creare problemi agli asmatici e a chi soffre di malattie bronchiali.

PIANTE DI GERANIO (8)
Sono degli ottimi repellenti naturali. Le zanzare stanno lontane dai gerani per il tipico odore che emanano. E' importante scegliere il punto idoneo dove collocarli; inutile sistemarli lontano dai locali in cui si trascorre maggior tempo. Altre piante tengono lontane le zanzare come la calendula, la lavanda e la menta.

FORNELLETTI E DIFFUSORI (6)
Sono macchinette che bruciando il gas contenuto in minuscole bombole di butano riscaldano una piastrina che libera esbiotrina, sostanza poco gradita alle zanzare. In media una piastrina dura quattro ore e può essere utile anche in ambienti protetti come porticati e terrazzi, coprendo un'area di circa venti metri quadrati.

PESCI ROSSI (8)

Approntare nel proprio giardinetto un laghetto pieno di pesci rossi, promette di difenderci al meglio dalle zanzare, senza ricorrere a spray e zampironi. Esemplari comuni di carassius (ma vanno benissimo anche le carpe) si nutrono delle larve di zanzara e degli insetti adulti, ridimensionando drasticamente il loro numero. Pochi anni fa il comune di Vermio (Prato) ha suggerito ai suoi abitanti di adottare questo stratagemma per tenere a bada i ditteri. 

(Pubblicato su Il Giornale, lunedì 17 giugno 2013) 

lunedì 17 giugno 2013

La vita segreta dei gatti


C'è il gattino che esce tutte le sere alla stessa ora e va a fare visita alla partner preferita. E quello che evita appositamente determinate vie per non incontrare un acerrimo nemico. E c'è il micio che abbandona per qualche ora il comodo ambiente familiare per infilarsi nella casa del vicino e soffiargli le crocchette. E' la sorprendente cronaca di "una tranquilla notte di primavera" di alcuni gatti inglesi, protagonisti di un documentario della BBC intitolato "La vita segreta dei gatti". Si è sempre saputo che i felini amano il sopraggiungere delle tenebre e che la loro attività incrementa proprio con le ore piccole, tuttavia il mondo emerso dallo studio offre molti nuovi spunti etologici su cui riflettere. «Sono animali molto interessanti poiché, pur domestici, conservano ancora l'istinto selvaggio che emerge soprattutto quando i padroni sono a riposo», rivela John Bradshaw, etologo dell'Università di Bristol, a capo dello studio. Gli fa eco Alan Wilson, del Royal Veterinary College: «Paradossalmente sappiamo più cose dei felini selvaggi che non di quelli addomesticati». Cinquanta gli animali coinvolti, ai quali è stato fissato un collare GPS ad alta sensibilità, in grado di monitorare ogni spostamento degli animali, prendendo spunto da un precedente esperimento condotto in Africa sui ghepardi. I test sono durati 24 ore in un villaggio inglese del Surrey, Shamley Green. In questo modo gli scienziati sono giunti a elaborare una vera e propria mappa dei tragitti compiuti dai felini, evidenziando le loro abitudini e scoprendo che ci assomigliano più di quanto non possiamo immaginare. Non si spiegherebbe altrimenti il comportamento di Sooty che per dare sfogo alle sue attitudini bucoliche (provenendo da una stirpe di gatti campestri), copre ogni notte almeno sette ettari di territorio, imitando il comportamento dei suoi avi, abituati a vagabondare per boschi e radure. «Abbiamo sempre trovato curiose le lunghe assenze del nostro gatto», spiega Tom Townsend-Smith, giovane proprietario di Sooty. «Ora sappiamo perché». O quelle di Ginger, un gatto giudicato dai proprietari tranquillo e sereno, che di notte diventa una furia e non perde occasione per azzuffarsi con qualche simile per il controllo del territorio. «Lo credevo un gatto pacifico e invece ho scoperto che è sempre pronto a litigare con qualche altro animale per rivendicare il proprio areale», racconta Janet Williams, la cinquantenne proprietaria di Ginger. Al di là di casi particolari - come quello di Sooty - si è comunque visto che i gatti raramente si allontanano dal proprio nido, quasi consci del fatto che, dopotutto, non c'è nulla di meglio del confortevole divano di casa. Gironzolano parecchio, ma difficilmente superano i cinquanta metri di distanza dalla dimora che li ospita; la più affezionata di tutti alle "cure parentali" è Rosie, gattina di cinque anni che non si allontana mai oltre i quaranta metri di distanza dalla porta di casa. Mantengono anche una certa abitudinarietà. Ma confermano la loro predisposizione a muoversi quando fa buio, retaggio evolutivo che si portano dietro dalla notte dei tempi. «I felini sono animali che aumentano le loro attività all'imbrunire e soprattutto di notte», ci spiega Irene Franca, Direttore Sanitario delle Clinica Veterinaria Enpa di Milano. «Con il buio ritrovano la loro attitudine predatoria, facilitati da un apparato visivo che gli permette di muoversi anche con pochissima luce».

(Pubblicato su Il Giornale il 15 giugno 2013)  

martedì 11 giugno 2013

Cipro, nuova patria di Atlantide


Il mitico regno di Atlantide si trova sotto le acque meridionali dell’isola di Cipro, nel cuore del Mar Mediterraneo. È ciò che sostiene il ricercatore e mitologista americano Robert Sarmast. Lo scienziato ha rielaborato le mappe oceanografiche tridimensionali realizzate da un team di ricercatori russi a bordo di una nave nel 1989. E ha concluso che è proprio in quelle acque che sono custodite le rovine di un’antica civiltà, la stessa decantata anche Platone nel 4° secolo a.C.: risulta che l’area interessata dai resti di Atlantide sia esattamente quella che trapela dai dialoghi Timeo e Crizia dell’opera del filosofo greco. Il mitologista ha inizialmente individuato le principali zone della presunta civiltà sommersa, avvalendosi di uno speciale software, sviluppando modellini in scala, animazioni, e risolvendo complicati calcoli batimetrici. E ha in seguito elaborato una vera e propria cartina geografica nella quale sono state riportate tutte le caratteristiche urbanistiche del regno perduto: dalle strade più importanti, ai ponti, dai canali ai vari complessi megalitici. Secondo Sarmast è addirittura possibile individuare anche il punto preciso in cui sorse la capitale Atlantis. Se sono vere le ipotesi azzardate dal ricercatore statunitense tutte le altre teorie secondo le quali Atlantide sorse rispettivamente nelle Azzorre, a Malta, a Creta o addirittura in Ecuador, in Bolivia, e nel deserto del Sahara, sono da scartare. Platone sostenne che il regno della città di Atlantis si sviluppò all’interno di una vasta isola, dall’ubicazione incerta: fu un potente regno dotato di un’alta forma di civiltà e di una costituzione politica ideale. Ed è ciò che ritennero anche i persiani e gli egizi, ma che fino a oggi nessuno è mai stato in grado di appurare.

mercoledì 5 giugno 2013

I misteri della termodinamica


Quando rompiamo un uovo e lasciamo che albume e tuorlo riempiano una pentola, verosimilmente non ci poniamo altro obiettivo se non quello di cucinare qualcosa di buono. In realtà, dietro a questa banale operazione, si cela un intero mondo: quello dell'entropia (dal greco entropé, che significa “conversione, confusione”). Il termine, ben noto agli scienziati, ma astruso per la maggior parte delle persone che non ha mai masticato un po' di fisica, viene affrontato per la prima volta da Rudolf Clausius nel suo Trattato sulla teoria della meccanica del calore pubblicato nel 1864. Si rifà a una teoria secondo la quale ogni tipo di trasformazione avviene in una sola direzione, verso il maggior disordine; mentre non accade mai il fenomeno contrario. Immaginiamo un recipiente colmo di un gas che indichiamo con la lettera A e un altro riempito con il gas B. A un certo punto apriamo una fessura consentendo ai due gas di venirsi incontro e fondersi fra loro. Dall'incontro fra le varie molecole si instaura un grado di disordine massimo. Dunque l'entropia misura questo parametro; si ha, perciò, una minore entropia quando il disordine è minimo e una entropia massima quando il disordine è totale. Si possono fare molti altri esempi, come una goccia di inchiostro che scivola in un bicchiere d'acqua, o del caffè che viene versato in una tazza di latte. In entrambi i casi si passa da una condizione di ordine al disordine, con un'impennata dell'entropia. Si può fare un altro esempio prendendo come riferimento una boccetta di profumo: nello stadio iniziale le molecole isolate dall''universo' sono ordinate e con bassa entropia; ma se togliamo il tappo evaporano, raggiungendo il disordine e il cosiddetto equilibrio dinamico. E si può far riferimento perfino all'universo, considerando che da un ordine iniziale, l'espansione a cui è sottoposto in seguito al big bang, fa sì che ci sia un continuo aumento del disordine e dell'entropia. Perché non si può tornare allo stato originale? Perché a fronte di un solo stato di ordine vi sono miliardi di miliardi di miliardi di stati di disordine possibili. Tutti questi processi, come si può facilmente intuire, sono irreversibili e seguono inevitabilmente la freccia del tempo. Questo vuol dire che il processo inverso (per esempio la separazione dei due gas A e B nei due recipienti) non avviene spontaneamente in natura. Se da un lato l’entropia viene, dunque, usualmente associata al disordine, la sua definizione termodinamica è invece basata sul concetto di calore. Il calore può essere definito come il trasferimento di energia termica (forma di energia che caratterizza ogni corpo dotato di una certa temperatura superiore allo zero assoluto) da un corpo all'altro. Da ciò dipendono numerosi aspetti della fisica e, quindi, dei tanti fenomeni naturali che ci riguardano anche in prima persona. I primi ad associare il calore all'energia, e non più quindi al fantomatico fluido invisibile detto “calorico”, furono a cavallo fra il Settecento e l'Ottocento Benjamin Thompson, Humphry Davy e James Prescott Joule. Con essi si gettano le basi della termodinamica. Ma cosa si intende con questo termine? Si riferisce a una branca della fisica finalizzata allo studio delle trasformazioni subite da un “sistema”, successive a un processo di scambio di energia con altri sistemi o con l'ambiente che ci circonda. Il primo a capire che si potesse ottenere forza lavoro da uno scambio energetico in cui fosse coinvolto il calore fu Nicolas Léonard Sadi Carnot, nel 1824. Ha appena 28 anni quando pubblica Réflexions sur la puissance due feu (Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco). Ma il primo principio della termodinamica – detto anche legge di conservazione dell'energia – è opera di Joule. Attua il seguente esperimento, lasciando cadere in un recipiente adiabatico (sistema che non può scambiare calore con l'esterno) un peso collegato a un'asta verticale tramite una corda, registrando un aumento della temperatura del liquido dovuta all'attrito dell'oggetto in esso precipitato. È la conferma che l’energia può assumere varie forme (lavoro, calore) fra loro equivalenti. Poco più tardi, grazie alle intuizioni di Carnot, ma attraverso gli studi di Clausius, si giunge alla seconda legge della termodinamica, caposaldo della fisica moderna, che pone dei limiti al passaggio di energia da una forma all’altra.
La seconda legge delle termodinamica prende spunto dal fatto che il calore fluisce naturalmente da una sorgente più calda a una più fredda. Il processo contrario non si verifica mai. (Se si esclude il mondo microscopico e i cosiddetti “moti browniani”). È stabilita dalla seguente “formulazione” espressa da Kelvin-Planck: “È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia la conversione in lavoro del calore fornito da una sorgente a temperatura uniforme”. Il fenomeno concerne il fatto che il rendimento di un qualunque motore termico soggiace alla regola tale per cui solo una parte dell'energia termica del combustibile si trasforma in lavoro utile; una parte viene inevitabilmente trasferita all’ambiente circostante come calore, e non e’ più utilizzabile. Empiricamente è lecito aspettarsi che circa un terzo del contenuto energetico di una fonte di calore si può trasformare in un'altra forma energetica, per esempio l'energia elettrica. In che modo, quindi, c'è relazione fra entropia e secondo principio della termodinamica? Immaginiamo un sistema termodinamico qualsiasi in equilibrio nello stato A. Lo vogliano “traslare” nel punto B attraverso un processo irreversibile (proprio dell'entropia) per poi ritornare allo stadio A con un processo reversibile. Il ciclo completo viene spiegato dalla relazione 1. Ma sappiamo che 2 corrisponde alla differenza di entropia evidenziata da Clausius (3), quindi si arriva a ottenere 4: la nuova relazione evidenzia che l'integrale non corrisponde alla variazione di entropia fra i due stati A e B essendo di valore inferiore. È ammissibile, dunque, l'uguaglianza 5 nel momento in cui la trasformazione analizzata è reversibile. In tal caso l'integrale sarebbe nullo e non ci sarebbe, di fatto, aumento di entropia. Dunque la relazione dQ/T diviene zero portando a 6 e di conseguenza a 7. Tutto ciò indica che l'entropia non può diminuire ma solo aumentare se la trasformazione è irreversibile e rimanere costante se quest'ultima è reversibile. E si arriva al risultato finale: 8. Da qui il concetto può essere ampliato considerando l'esistenza di un sistema che scambia calore con l'ambiente circostante, vale a dire non isolato, nell'ambito del cosiddetto universo termodinamico: e si hanno 9 e 10. Ora che si è arrivati alla formula finale si può capire perché è utile comprendere l'ordine e il disordine delle cose, benché molti scienziati ammettano che l'entropia possa essere assimilabile a una grandezza fisica anomala, dove “non vale un principio di conservazione, ma un principio di non conservazione”. In pratica il secondo principio della termodinamica afferma che quando si ha un processo spontaneo si ha aumento di entropia. «I processi spontanei, come anche quelli inventati dall’uomo per le sue molteplici attività», spiega Piero Chiaradia, fisico dell'Università Tor Vergata di Roma, «sono tutti irreversibili, essendo soggetti alle limitazioni del secondo principio e comportando aumenti di entropia dell’universo. Se fossimo invece capaci di eseguire quelle stesse trasformazioni termodinamiche in modo reversibile, allora per esse non esisterebbe il secondo principio e l’entropia rimarrebbe costante. Questo però è un sogno irrealizzabile». La seconda legge della termodinamica ci dice che la produzione di lavoro è sempre accompagnata dalla trasformazione di energia “pregiata”, cioè calore ad alta temperatura, in energia “degradata”, il calore a bassa temperatura, che non è ritrasformabile. In pratica si perde per sempre. In particolare, nel caso dell'universo, una volta che tutte le trasformazioni energetiche possibili avranno avuto luogo, si assisterà alla morte termica del cosmo, con la scomparsa di ogni forma vivente. La seconda legge della termodinamica ci dice anche che l'energia ha dei paletti e non può trasformarsi liberamente da una forma all'altra. E ci richiama al fatto che ogni trasformazione fisica avviene in un verso bene preciso: una palla che rimbalza, si fermerà per via dell'attrito (mentre non può, da ferma, mettersi a “saltellare”); l'acqua presente in un bicchiere tenderà a evaporare, ma il processo contrario non è ammissibile; un tuffatore che si butta in piscina, non può tornare indietro a metà percorso. E tutto è in funzione del tempo. Tutti fenomeni analizzati, infatti, si verificano in seguito al trascorrere dei minuti, delle ore e via dicendo. È in pratica l'entropia che consente di dare un senso alle parole “passato” e “futuro”. L'entropia, infine, ci aiuta a comprendere fenomeni di ampio spettro come l'inquinamento. Siamo infatti impegnati tutto il giorno a sistemare le cose, a mettere in ordine: la cucina, la camera, i fogli sulla scrivania; spazziamo le foglie e leviamo la polvere dai mobili. Ma non ci rendiamo conto che, così facendo, diminuiamo il disordine a noi familiare, aumentando quello dell'ambiente circostante. Dunque l'inquinamento può essere considerato come l'aumento di entropia nell'ambiente provocato dalla nostra attività quotidiana. Mettiamo a posto la casa, ma creiamo disordine tutt'intorno.

domenica 2 giugno 2013

L'autenticità della Sindone


“Il lenzuolo nel quale si ritiene fu avvolto Gesù dopo la crocifissione è un reperto estremamente antico e non un falso di origine medievale”. È il parere di Raymond Rogers, chimico in pensione del laboratorio nazionale di Los Alamos, nel New Mexico. La ricerca di Rogers, resa nota da un’intervista effettuata dall’Associated Press e diffusa dalla rivista Termochimica Acta, ha dimostrato che nel sudario è presente una sostanza chimica chiamata vanillina. Quest’ultima è prodotta dalla decomposizione termica della lignina, un polimero naturale che si trova in alcune piante come il lino. Con il tempo essa scompare e dunque la sua presenza o meno in un materiale ne permette la datazione. Rogers dice in particolare di aver trovato tracce di vanillina solo in un punto della Sindone, quello corrispondente a una pezza sostituita in epoca medievale in seguito a un incendio. “Uno studio della cinetica della perdita di vanillina suggerisce che il sudario dovrebbe avere dai 1300 ai 3000 anni – ha rivelato Rogers. Secondo lo scienziato “si può inoltre affermare che il tessuto analizzato corrisponde a un autentico sudario, che le macchie di sangue su di esso sono vere, e che la tecnologia impiegata per realizzarlo era esattamente quella descritta da Plinio il Vecchio alla sua epoca, intorno al 70 d.C.”. Il risultato contraddice quanto stabilito dalla ricerca al radiocarbonio condotta nel 1988, che fa risalire la Sindone ad un periodo tra il 1260 e il 1390. 

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