Disegnare la fisica

Qualche tempo fa, Joerg Heber si lamentava (clic) della qualità dei grafici che le riviste propongono per illustrare un concetto fisico o un determinato apparato sperimentale e lo faceva esaminando cosa accade nel campo delle nanotecnologie e della fisica della materia condensata. Si riferiva a riviste importanti, in particolare ad una copertina di Nature e ne forniva nel dettaglio i motivi, mettendo in evidenza le differenze tra le informazioni prodotte dai dati e le loro rappresentazione in qualcosa che ormai pare solo science fiction. Heber sottolineava come la facilità con cui ora si possono costruire al computer mondi virtuali favorisca l’estetica rispetto alla informazione corretta, distorcendo la scienza che si nasconde dietro le immagini. Ora, questa cosa qua è certamente un bel problema perché un’immagine sbagliata crea un danno pari a quello che crea un testo sbagliato o a qualunque altra roba, mezzo, artefatto, si utilizzi per comunicare la scienza e se riviste come Nature ogni tanto ci cascano potete ben immaginare cosa accade nei giornali “popolari” o ancor di più su internet dove tutto viene frullato e risputato fuori con un grado di attenzione sovente pari a zero.

DOI: 10.1126/science.1176210

Per quanto qualunque rappresentazione del mondo fisico microscopico porti con sé sempre un certo grado di ineliminabile arbitrarietà (è la meccanica quantistica bellezza) e ci sia roba che neanche il più raffinato microscopio è in grado di rivelare, abbiamo appreso cose ed ottenuto risultati inimmaginabili fino a pochi anni fa. Nel 2009, ad esempio, qualcuno è riuscito a “vedere” per la prima volta una molecola, il pentacene, con un microscopio a forza atomica (clic) e quello che è spuntato fuori dalle misure è apparso tale e quale al modello conosciuto da lungo tempo. Lo stesso anno, con un microscopio elettronico a emissione di campo, si è potuta persino ricostruire la nuvola elettronica che circonda un atomo di carbonio (clic), un blob che difficilmente trovate sui libri di testo ancora legati ai cartoon in stile atomo di Bohr.

Ora, se a scuola o all’Università ti spiego il modello di Bohr (buono solo per l’atomo di idrogeno peraltro), te lo mostro in formule e disegni e ti racconto una storia, ti fornisco un’informazione che ti serve per capire quello che verrà dopo. Se però ti parlo genericamente di atomi, 99 anni dopo l’introduzione di quel modello, dovrebbe essere normale che io ti mostri immagini che li rappresentano per come li intendiamo adesso. Ancor più delicata è la questione della rappresentazione di oggetti fisici più piccoli, robe per le quali abbiamo solo un informazione parziale o più difficile da estrarre o comprendere. Quello del protone – ne ha parlato buon ultimo Matt Strassler (clic) – è il caso più noto. La versione cartoon del protone è la seguente: una sferetta che ne contiene altre tre più piccole dal diverso sapore e colore (da qui l’uso del modello RGB): due quark u (up) e un quark d (down) connessi, nella migliore delle ipotesi, da campi gluonici (i mediatori dell’interazione forte) rappresentati come molle. Il problema è che una visione del genere (il ‘naive quark model’) ha la stessa valenza di quella del modello planetario per l’atomo: è superata!

Non ho una foto delle interiora del protone da mostrarvi ma i risultati degli esperimenti si conoscono e c’è una teoria. Quello che si sa (ci han preso almeno un Nobel) è che la forza che tiene assieme i quark diventa sempre più debole a distanze sempre più piccole e così i quark dentro al protone si comportano come particelle libere ad alta energia e quando ci andate a guardare dentro vedrete una densa zuppa fatta di quark, antiquark e gluoni. Dice Strassler: “In short, atoms are to protons as a pas de deux in a delicate ballet is to a dance floor crowded with drunk twenty-somethings bouncing and flailing to a DJ.” La frase corretta è dunque: un protone è costituito da due quark u e un quark d e da un numero enorme, pressoché infinito, di gluoni e di coppie quark-antiquark.

La faccenda non si esaurisce qua ma alla fine della fiera il problema è sempre il solito e non banale: una volta che abbiamo stabilito (e capito) qual è il modello giusto da rappresentare, quanto siamo disposti (se ne siamo in grado) ad approssimarlo? Cos’è che possiamo trascurare? Cosa non si può fare a meno di mettere in evidenza? Come farlo? Un ricercatore non ha il tempo di giocherellare con gli attrezzi di chi illustra, non ne ha neanche le competenze ed è vero soprattutto il contrario. Non ci si può ignorare però anche se a volte pare proprio che sia così.