La Fisica e le Arti Digitali

Si avvia alla conclusione il Media Art Festival di Roma, al MAXXI dal 27 al 29 aprile: un’iniziativa della Fondazione Mondo Digitale che insieme a numerosi partner promuove il ruolo degli artisti digitali come changemakers. In questa edizione il Dipartimento di Fisica di Sapienza ha partecipato con un progetto da me coordinato dal titolo “Il Carbon Footprint attraverso le arti digitali” nel corso del quale tre artisti (Elena Bellantoni, Matteo Nasini e Mariagrazia Pontorno) hanno realizzato, insieme agli studenti di sei scuole altrettante opere. Nel progetto la componente artistica e quella scientifica hanno lavorato per realizzare progetti volti a sensibilizzare gli studenti su importanti temi che riguardano tutti, come il riscaldamento globale, attraverso un approccio che fosse al tempo stesso scientificamente rigoroso e artisticamente valido, grazie anche alla collaborazione di Massimo Margotti, che ha seguito il lavoro degli artisti da molto vicino.

Rimando al sito della manifestazione per tutti i dettagli, ma voglio qui dare una mia personale interpretazione dell’opera degli artisti. Un’interpretazione da fisico che forse non coincide con quella degli autori, ma l’arte ha questo di bello: che si possono avere opinioni e interpretazioni diverse delle opere senza che questo conduca a uno scontro o a dissentire l’uno dall’altro. Tutte le interpretazioni sono valide e legittime ed è in questo (e forse solo in questo) che la scienza si differenzia dall’arte.

Cominciamo con l’opera (Black Flower) di Mariagrazia Pontorno, che ha messo un altoparlante nel fuoco di una parabola specchiante del 1820 custodita, assieme alla sua gemella, nel Museo di Fisica che ho l’onore di dirigere. L’altoparlante diffonde una canzone il cui testo è stato elaborato dagli studenti usando le parole chiave del tema del Carbon Footprint in direzione della parabola. La parabola riflette il suono dirigendolo verso la sua gemella che lo concentra nuovamente nel suo fuoco. Il significato che io do a quest’opera è questo: un fenomeno prodotto in un punto dello spazio (il suono dell’altoparlante), mediato e trasportato dall’interazione con altri mezzi (le parabole) produce un fenomeno a distanza (la percezione del suono nel fuoco della seconda parabola) che solo apparentemente non ha una relazione diretta con la sua causa. Come accade con il riscaldamento globale che appare ai più avere poco o nulla a che fare con i nostri comportamenti che, al contrario, potrebbero essere determinanti per il suo progredire.

Vale qui la pena di ricordare che nessuno di noi ha mai veicolato la tesi secondo la quale il riscaldamento globale sia con certezza causato dall’immissione di anidride carbonica in atmosfera e che questa sia per lo più di origine antropica. Ci siamo limitati a constatare dei fatti: fatti sperimentali. Da questi si possono ricavare modelli che sono più o meno credibili. Esiste certamente una correlazione tra temperatura media del pianeta e percentuale di anidride carbonica presente, così come esiste una correlazione tra attività umane e quantità di anidride carbonica prodotta. Abbiamo solo riflettuto su questo, senza fornire tesi preconfezionate, perché la scienza non ha mai risposte certe, ma solo risposte plausibili, ottenute dall’analisi dei fatti sperimentali. Sono gli avversari della scienza che, al contrario, sono sempre certi delle loro affermazioni, come coloro che sostengono che l’uso dei vaccini sia da sconsigliare.

L’opera di Matteo Nasini (Ricreazione Termica) consiste di un contenitore riempito di fumo che funge da schermo per la proiezione di un filmato girato con una termocamera a infrarossi. La termocamera rende visibile il calore prodotto dai corpi e da ciò che li circonda, e il fumo, evanescente e impalpabile, rende concreta questa visione. Il calore è il tema ricorrente nel caso del problema del Carbon Footprint, e l’anidride carbonica, che appare invisibile ed evanescente, lo rende tristemente percepibile e concreto, come il fumo di Nasini.

Elena Bellantoni invece ha realizzato un filmato (Metronìmia) nel quale studenti della scuola agiscono come un sistema complesso che si auto-organizza per far apparire configurazioni non banali, accompagnati dal suono di metronomi che, grazie a fenomeni di risonanza, iniziano spontaneamente a oscillare in fase, anche se inizialmente azionati in modo casuale. L’opera rappresenta quel che accade in atmosfera dove la somma di impercettibili, ma numerosi, fenomeni, attraverso deboli interazioni che ne esaltano gli effetti, dànno luogo a conseguenze rilevanti dal punto di vista della nostra sopravvivenza.

Di sicuro chi avrà avuto la fortuna di lavorare a queste opere o di parlarne con noi e gli autori, d’ora in poi percepirà le parole della scienza (risonanza, interazione, calore, fenomeni ondulatori,…) con una consapevolezza diversa, e non come fini a sé stesse.

http://carbonfootprint.mondodigitale.org/

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La stima di π

Il problema della cosiddetta quadratura del cerchio è molto antico. Consiste nella determinazione dell’area di un cerchio di raggio 1 (l’area del cerchio di raggio qualsiasi essendo semplicemente quella del cerchio di raggio 1 moltiplicata per il raggio al quadrato). Un modo per definire questa misura è il seguente: prendiamo un cerchio di raggio 1 e inscriviamolo in un quadrato, che evidentemente deve avere lato pari a 2 (e dunque area pari a 4). Se chiamiamo π l’area di questo cerchio, il rapporto tra quest’area e quella del quadrato è π/4.

Il 14 marzo è il cosiddetto Pi Day: il giorno del pi greco (in inglese la data del 14 marzo si scrive 3/14). Questo post è dunque un suggerimento per attività didattiche da portare avanti in quella giornata.

Se si distribuiscono N punti in maniera uniforme all’interno del quadrato, una frazione di essi cadrà all’interno del cerchio ed è evidente che il numero di punti che cade all’interno del cerchio diviso il numero di punti N sarà in media uguale al rapporto delle aree di queste figure. Chiamando Nint il numero di punti interni al cerchio possiamo perciò dire che

Nint/N ≃ π/4,

e, di conseguenza, possiamo stimare π semplicemente contando il numero Nint che cade all’interno del cerchio:

π ≃ 4Nint/N.

La statistica c’insegna che la precisione con cui potremo determinare il valore di π sarà tanto migliore quanto maggiore sarà il numero di punti Nint, che a sua volta dipende da N.

Con il linguaggio di programmazione Scratch anche i bambini possono scrivere un semplice algoritmo per stimare il valore di π.

All’indirizzo https://scratch.mit.edu/projects/149703806/ si può vedere in funzione il programma piCat che fa proprio questo. Il gattino di Scratch chiede quanti punti N si devono generare e comincia a mettere un pallino in punti a caso scelti all’interno del quadrato. Quando il pallino si trova nel cerchio (e questo lo si determina controllando il colore col quale il pallino è in contatto) cambia colore e incrementa il valore di un contatore Ninside. La stima di π è costantemente aggiornata. Con N=2000 si trovano valori molto prossimi a quello vero, pari a 3.1415926535897932384626433832795028841971693… (alla pagina http://www.piday.org/million/ trovate il valore di π con un milione di cifre dopo la virgola).

Monteverde Scratch Day 2015

Il 9 maggio 2015 si celebra in tutto il mondo lo Scratch Day: un evento dedicato alla diffusione di Scratch, un linguaggio di programmazione per computer appositamente sviluppato per bambini sotto i 12 anni.

Anche quest’anno mi è stato chiesto di tenere un corso veloce di Scratch per i bambini delle terze della scuola primaria “Giorgio Franceschi” di Roma, a cui si sono aggiunti i ragazzi delle prime della media “Fabrizio De André“. Entrambe fanno parte dell’Istituto Comprensivo di Via Fabiola, che promuove quest’attività con entusiasmo.

Così anche quest’anno celebriamo, con 110 bambini, il nostro Monteverde Scratch Day. L’appuntamento è alle 11:00 presso la scuola Franceschi, da dove saremo collegati in videoconferenza con altre scuole nelle quali si è svolto un progetto analogo, grazie alla online meeting room di Scientix. Con noi ci saranno l’Istituto Comprensivo “B. Lorenzi” di Fumane (VR), grazie a Tullia Urschitz, Italian Scientix Ambassador, e altre scuole da Rovereto, Venezia, Treviso, Romania e Slovenia, oltre ad altri ospiti come Eleonora Oantò di Dschola, che organizza l’Italian Scratch Festival, Michele Moro dell’Università di Padova e Alessandro Bogliolo dell’Università di Urbino, ambassador europeo della CodeWeek.

Noi di Roma abbiamo svolto, nella primaria, tre progetti sull’acqua: una classe ha realizzato un’animazione per spiegare gli stati dell’acqua (solido, liquido e gassoso); un’altra ha prodotto un cartone che illustra il ciclo dell’acqua e una terza ha lavorato sull’importanza di evitare lo spreco di acqua producendo un gioco nel quale bisogna raccogliere le gocce d’acqua che cadono dall’alto con un catino. I lavori dei bambini sono tutti condivisi attraverso il sito di Scratch all’indirizzo https://scratch.mit.edu/users/ICViaFabiola/. I ragazzi delle medie invece hanno realizzato progetti diversi, secondo i loro interessi.

Durante il nostro Scratch Day punteremo a dimostrare che la tecnologia non va temuta, ma dominata. Faremo vedere come all’epoca di Gutenberg gli intellettuali tromboni sdegnavano la sua invenzione della stampa a caratteri mobili con l’argomento che nessuno avrebbe mai comprato un volgarissimo libro stampato! Qualcuno oggi avrebbe il coraggio di sostenere che senza quella tecnologia oggi staremmo meglio?

E che dire di Gioachino Rossini che temeva talmente tanto il progresso che dovette essere costretto da un amico a salire su un treno di cui aveva il terrore? Rossini pensava che i treni avrebbero portato l’umanità intera alla rovina e dopo il suo primo (e ultimo) viaggio scrisse un divertentissimo pezzo che consigliamo di ascoltare: un petit train de plaisir.

 

Nel brano Rossini descrive in musica di un avventuroso e pericolosissimo viaggio in treno, con tanto di incidente, morti e feriti. Lo spartito è costellato di didascalie che illustrano le scene musicali. Chi direbbe oggi che i treni sono un’invenzione diabolica?

E oggi tutti parlano del fatto che a causa di Internet e della possibilità di stare online anche al telefono le persone stanno diventando asociali. Guardate le foto sotto e immaginate che
le persone abbiano smartphone invece che giornali tra le mani. antisocial-2   antisocial-1

C’è forse qualche differenza rispetto a quanto vedete oggi?

Una sì, c’è. Ed è che le persone che vedete nelle foto, per incontrare una persona in un’altra città o in un’altra nazione, doveva prendere un treno e viaggiare per ore se non per giorni. Leggere il giornale in treno è un’attività molto meno social rispetto a quella che consiste nell’usare l’e-mail, i social network o le chat. Oggi i nostri bambini possono parlare con quelli di Fumane o della Slovenia grazie alla tecnologia.

La rete e le nuove tecnologie, insomma, sono un formidabile strumento di aggregazione: basta saperlo usare! Non avete idea di quanto siano aggreganti i progetti nati sulla rete: la comunità di Scratch, ad esempio, ha organizzato, nella stessa giornata e in modo del tuttoprivo di qualsiasi coordinamento centrale, ben 300 eventi sparsi in tutto il mondo!

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Per non parlare delle community come Arduino, Linux e simili, che riuniscono persone con estrazioni e interessi diversissimi, che fino a ieri non si sarebbero parlate: programmatori e filosofi, artisti e ingegneri, matematici e letterati.

Anche molti nuovi lavori stanno emergendo, grazie alle nuove tecnologie, mentre quelli più antichi si possono svolgere in modo innovativo e senza rinunciare alla tradizione: ci sono centinaia di agricoltori, artigiani e simili che grazie alle nuove tecnologie affrontano la crisi economica in maniera efficace continuando a distribuire prodotti realizzati secondo i metodi tradizionali. Se volete avere solo una piccola idea di che cosa bolle in pentola guardate qui: http://www.chefuturo.it/.

Non vogliamo che i nostri bambini diventino tutti programmatori di computer, novelli Bill Gates o Steve Jobs, ma è importante che capiscano come funzionano queste macchine e che la tecnologia è uno dei modi in cui si può esercitare la propria fantasia e la propria voglia di scoprire il mondo. Del resto non si studia la Divina Commedia perché tutti diventino come Dante né tantomeno perché s’impara a scrivere in italiano (chi scrive così oggi?). Si studiano Dante, l’arte, la musica, la storia e la matematica perché più si conosce e meglio si vive. E chi di noi non vorrebbe un futuro migliore per i nostri figli?

Se hai partecipato allo Scratch Day o al corso di Scratch ti preghiamo di riempire il questionario che trovi qui.

Scienza e Arte nell’Anno della Luce

Dal 5 marzo al 21 giugno alle Scuderie del Quirinale c’è una mostra di opere di Matisse. Ne sono venuto a conoscenza grazie alla pubblicità esposta un un autobus in servizio che mi precedeva mentre tornavo a casa dal lavoro (vedi foto). La DSC_0433pubblicità mi ha subito colpito per un particolare. Per capire perché è necessario sapere che nel mio ruolo di Delegato alla Comunicazione Scientifica della Facoltà di Scienze di Sapienza Università di Roma, sto curando una mostra, che dovrebbe inaugurarsi a fine settembre, sul tema della luce, in occasione della proclamazione del 2015 come Anno Internazionale della Luce.

Quello che mi ha colpito della pubblicità è il quadro in essa riprodotto: “i pesci rossi”, realizzato nel 1911. Nel quadro Matisse dipinge una vasca con quattro pesci rossi che non si vedono solo attraverso le pareti trasparenti del vaso che li contiene, ma anche attraverso la superficie libera dell’acqua, cioè da sopra (vedi figura a destra). Di sicuro abbiamo avuto piú volte quest’esperienza che consiste nel vedere due immagini dello stesso soggetto.

matisse pesci rossiLa spiegazione del fenomeno è data dalla rifrazione che la luce subisce provenendo dai pesci e passando attraverso le pareti del recipiente dall’acqua ai nostri occhi, ma anche dagli stessi pesci agli occhi attraversando la superficie libera dell’acqua. I due percorsi sono diversi e diverso è l’angolo del quale sono deviati i raggi luminosi, ma hanno la caratteristica di partire da uno stesso punto e di raggiungere entrambi i nostri occhi facendoci percepire due immagini dello stesso soggetto.

È lo stesso fenomeno che mi permette di sorprendere i bambini delle primarie ai quali propongo il seguente esperimento: metto una moneta da due euro sul fondo di una ciotola dalle pareti opache posta al centro d’un banco. Li faccio quindi disporre in circolo attorno alla ciotola e chiedo loro di allontanarsi fino a quando non riescono piú a vedere la moneta. A questo punto verso acqua nella ciotola e magicamente la moneta riappare. A questo punto basta chiedere ai bambini di spiegare perché per far partire un’interessante dibattito scientifico che di solito giunge alla spiegazione corretta abbastanza rapidamente.

Suggerisco ai miei colleghi insegnanti di prepararsi, in occasione dell’Anno della Luce, una lezione integrata di geometria (in particolare di geometria analitica), ottica e arte: i vostri studenti non dimenticheranno piú le Leggi della rifrazione e l’opera di Matisse e di altri pittori che hanno riprodotto situazioni simili.

Di certo ancora una volta si dimostra, se mai ce ne fosse bisogno, che arte e scienza sono tra loro strettamente legate e che, al contrario di quanto pensano in troppi, non è affatto vero che le spiegazioni scientifiche distruggono la poesia di certe manifestazioni della Natura o dell’arte: semmai è vero il contrario! È proprio la possibilità di spiegare razionalmente certi fatti che li rende ancor piú affascinanti. Che meraviglia ci sarebbe se un fenomeno fosse opera di un mago o di qualcosa di soprannaturale? L’abilità di un prestigiatore desta certamente piú ammirazione della constatazione del possesso di poteri magici. Allo stesso modo la spiegazione scientifica di un fenomeno che induce sentimenti di stupore e meraviglia non fa che rafforzare questi sentimenti, dal momento che se ne possono godere tutti, ma proprio tutti, gli aspetti.

Solo chi conosce la fisica di un tramonto può apprezzarne fino in fondo la bellezza, e solo uno sciocco può pensare che la conoscenza dei fenomeni che permettono alla luce del Sole di produrre un tale meraviglia la renda arida e meno godibile di chi non la conosce.

La Notte dei Ricercatori

Anche quest’anno abbiamo celebrato la Notte Europea dei Ricercatori. Quest’anno, nella mia nuova veste di delegato per comunicazione scientifica, ho organizzato, oltre agli ormai classici seminari mattutini per le scuole, la proiezione dei film “A spasso con i dinosauri” e “Smetto quando voglio”.

Dopo il primo film il Prof. Raffaele Sardella, paleontologo di Sapienza, ha risposto alle numerose domande dei bambini presenti. È stato un bel momento: i bambini non hanno paura di fare doSardella risponde alle domande dei bambinimande come gli adulti. Sardella ha spiegato che l’Italia è ricca di giacimenti importanti di reperti fossili e geologici, di grande importanza e da visitare, ma pochi li conoscono. Paradossalmente all’estero questi siti sono molto più conosciuti che in Italia. Anche da qui si dovrebbe ripartire: è quanto mai importante far conoscere il patrimonio del nostro Paese, non solo in termini storico-artistici, ma anche naturalistici e scientifici. E per farlo occorre coinvolgere i più giovani.

Dopo il film i bambini hanno potuto incontrare i ricercatori e partecipare in prima persona a esperimenti di fisica e di chimica. Gli animatori sono stati bravissimi a coinvolgerli, e loro non si sono fatti pregare troppo!

Esperimenti di chimica
Esperimenti di chimica
Esperimenti di fisica
Esperimenti di fisica

“Smetto quando voglio” ci ha offerto numerosi spunti di riflessione. Il primo è che i laureati italiani sono i migliori in ogni campo e sanno fare bene qualunque cosa: perfino i criminali! Erano nostri ospiti Arianna Montanari, biologa e ricercatrice di Sapienza, Luca Moci, matematico ricercatore a Parigi, Alina Ciammaichella, chimico che lavora per un’industria farmaceutica e Michele Bergantino, fisico che si occupa di analisi di rischi finanziari. Avevamo insomma un ampio spettro di opportunità lavorative: da quelle più ovvie a quelle meno.

Interessanti i confronti tra Italia e l’estero che hanno fatto Luca Moci e Michele Bergantino. È vero che anche all’estero molti giovani ricercatori sono a tempo determinato, ma il senso di precarietà non è lo stesso perché, come ha detto Moci, la possibilità di rinnovare il contratto o di trovarne un altro dipende quasi esclusivamente dalla propria bravura e non, come da noi, dalla congiuntura politico-economica, da come si sveglia il Ministro o dal caso. Ogni anno in Francia ci sono concorsi pubblici destinati ad assumere ricercatori a tempo indeterminato e si può programmare una possibile carriera, mentre in Italia non si fanno concorsi anche per dieci anni, per poi fare un’infornata massiccia: chi c’è c’è.

Trovare un lavoro appena fuori da quelli standard, poi, in Italia è quasi impossibile. Il reclutamento si fa solo attraverso canali consolidati e le resistenDSC_0231ze al cambiamento sono enormi. A Londra è normale assumere un fisico per fare analisi finanziarie: gli imprenditori d’oltremanica si rendono ben conto che l’apporto che può dare personale con competenze nuove e motivato può fare la differenza rispetto alla concorrenza.

Questa mentalità non si cambia con le leggi, ahimé. È necessaria una vera e propria rivoluzione culturale che si potrà avere solo se sapremo convincere i giovani a intraprendere carriere diversificate e innovative. Come sempre noi siamo impegnati in quest’attività e per fortuna attorno a me vedo ancora molti giovani motivati e volenterosi. Ce la possiamo fare, è vero, ma almeno non metteteci i bastoni tra le ruote!

 

 

Scratch Day 2014: analisi dei risultati

Dopo lo Scratch Day del 17 maggio scorso abbiamo sottoposto a bambini e genitori un questionario, i cui risultati presentiamo oggi. Alla domanda “hai mai usato Scratch?” i bambini hanno risposto per il 71% “Lo uso spesso”, mentre quasi tutti i genitori indicano “L’ho provato oggi per la prima volta”: segno che ai bambini è piaciuto e che hanno lavorato in autonomia anche a casa.

Bambini e genitori sono concordi nel non considerare Scratch come “qualcosa per la quale in futuro potrei scegliere una professione tecnologica”. Hanno tutti colto molto bene lo spirito dell’iniziativa, sostenendo che Scratch è per lo più “Uno strumento che stimola fantasia e creatività“. Le stesse indicazioni vengono dalla risposta alla domanda “CosaCosa-ti-e-piaciuto-bambini ti è piaciuto di Scratch?”. I genitori indicano per il 50% “la possibilità di animare una storia”; i bambini si dividono in risposte diverse che però hanno in comune l’elemento creativo e ludico (vedi figura).

Dello Scratch Day ai bambini è piaciuto di più condividere i propri lavori, mentre i genitori mostrano d’aver particolarmente apprezzato la videoconferenza. Segno che ai bambini piace lo spirito di condivisione tipico dei makers, mentre gli adulti, nati quando certe tecnologie non esistevano, sono ancora colpiti dalle possibilità offerte dalla rete.

Interessanti anche alcuni commenti liberi dei genitori:

  • Credo che questo sia il modo piú divertente e ingegnoso per aiutare i nostri figli a usare la propria fantasia e genialità
  • Mi auguro che ci siano ulteriori possibilità per mia figlia di entrare in contatto con persone e progetti simili
  • Mi ha fatto molto piacere vedere la classe di mia figlia coinvolta nella programmazione
  • Mi è piaciuto lavorare con mio figlio inventando le storie insieme a lui che mi insegnerà a usare Scratch
  • Un buon modo di imparare e condividere. È stato piacevole vedere mia figlia insegnare Scratch al fratellino, che si è appassionato
  • Mi è piaciuto interagire di piú con mio figlio

In definitiva l’esperienza è decisamente positiva, anche per quel che riguarda gli obiettivi del progetto: bambini e genitori hanno capito entrambi che imparare un linguaggio di programmazione non significa “star seduti davanti a un computer”, ma “esercitare la propria creatività“. Se a questo aggiungiamo lo spirito positivo prodotto dal libero scambio di idee possiamo sicuramente sperare che le prossime generazioni sapranno dare vita a un’economia basata sulla condivisione e non sulla privazione e le restrizioni, come quella tuttora dominante.

Le foto dell’evento sono a questo link.

Buon Scratch Day

Pronti per lo Scratch Day! Oggi i bambini delle terze della scuola primaria “Giorgio Franceschi” di Roma faranno vedere a tutti cosa hanno saputo realizzare dopo il crash course di Scratch che ho tenuto.

L’evento si annuncia importante. Avremo un saluto da parte del Presidente del Municipio, che ci ha concesso il Patrocinio. Tramite la Online Meeting Room di Scientix, la comunità per l’educazione scientifica in Europa (http://www.scientix.eu/) ci collegheremo in videoconferenza con l’IC “Lorenzi” di Fumane (VR) e con un’insegnante italiana a Manchester, e scopriremo che Scratch è una grande comunità.

Per chi ha partecipato

Alla fine di questa giornata, aiutateci a capire quanto è stato utile questo progetto. Compilate, per favore, il questionario che trovate qui.

Puoi scaricare gratuitamente Scratch dal sito ufficiale http://scratch.mit.edu/. I progetti dei bambini sono disponibili all’indirizzo http://scratch.mit.edu/users/GiorgioFranceschi.

Monteverde Scratch Day

Tra pochi giorni si celebrerà in tutto il mondo l’International Scratch Day: una manifestazione volta a far conoscere e a promuovere l’uso di Scratch. Scratch è un linguaggio di programmazione appositamente sviluppato dal MIT per bambini sotto i 12 anni.

Parteciperanno anche i bambini delle terze elementari della scuola primaria “Giorgio Franceschi”, a Monteverde, Roma. I bambini, che hanno seguito il mio corso di Scratch, mostreranno a tutti (compagni, genitori, insegnanti e gente comune) di cosa sono stati capaci. Solo 5 lezioni e risultati sorprendenti!

Intervenite tutti per vedere quanto sono stati bravi. Un primo assaggio lo trovate qui! Votate i lavori più belli e non mancate a questo appuntamento. I bambini vi aspettano presso la Scuola “Giorgio Franceschi”, in Via di Donna Olimpia 43.

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