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L’attualità di Galileo

Galileo Galilei (Pisa, 15 Febbraio 1564 - Arcetri, 8 Gennaio 1642)

Galileo Galilei (Pisa, 15 Febbraio 1564 - Arcetri, 8 Gennaio 1642)

La celebrazione per la sua nascita è stata accompagnata da due eventi straordinari che si sono verificati negli stessi giorni: la certificazione degli orologi atomici che sono a bordo della Costellazione Galileo e la scoperta neurofisiologica della così detta “illusione di Galileo”

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Il 15 febbraio 1564, 450 anni fa, nasceva Galileo Galilei il fondatore della scienza moderna, che avrebbe mostrato che per comprendere le leggi della natura sono necessari gli esperimenti. In questo modo Galileo rompeva la tradizione Aristotelica che imponeva solo l’uso dei sensi al fine di non perturbare l’ordine naturale.

Le misure sono uno strumento fondamentale per la conoscenza del mondo che circonda, sia esso micro sia macro. Più precise sono le misure, più vicine alla realtà sono le teorie fisiche e più rivoluzionarie le innovazioni tecnologiche. 

La celebrazione per la sua nascita è stata accompagnata da due eventi straordinari che si sono verificati negli stessi giorni: la certificazione degli orologi atomici che sono a bordo della Costellazione Galileo e la scoperta neurofisiologica della così detta “illusione di Galileo”.

Tra le altre intuizioni, Galileo aveva proposto di determinare la longitudine di una nave in mare aperto, basandosi sui tempi dell’eclisse dei satelliti di Giove da lui calcolati nel 1612. 

Il problema di calcolare la longitudine e la latitudine in mare aperto era stato posto dal re Filippo II di Spagna nel 1567, il quale aveva proposto un premio di 6000 ducati a chi avesse risolto il problema. Vari scienziati avevano cercato di risolvere la questione e tra questi Galileo che, nel 1616, aveva proposto di misurare l’ora e la longitudine della nave. Purtroppo il metodo era poco pratico, innanzi tutto per la mancanza di orologi precisi, che furono introdotti nel Settecento e, in secondo luogo, per le difficoltà di misurare un’eclisse da una nave.

Il 26 maggio 2003, con un accordo tra l'Unione europea e l'Agenzia Spaziale Europea (ESA), nasce il sistema di localizzazione e navigazione satellitare (in inglese GNSS – Global Navigation Satellite System) Europeo intitolato proprio a Galileo. 

Pochi giorni fa i primi quattro satelliti della costellazione sono stati certificati in orbita. Il numero quattro è fondamentale per ottenere le informazioni di longitudine e latitudine di un oggetto che si muove sulla Terra. La costellazione Galileo conterà 30 satelliti in orbita MEO (Medium Earth Orbit) ruotanti su 3 piani inclinati rispetto al piano equatoriale terrestre di circa 56° e a una quota di 23.222 km. La costellazione entra in competizione con gli analoghi sistemi USA (GPS), Russi (GLONASS) e Cinesi (COMPASS). Il prime contractor è la ditta tedesca OHB di Brema, che ha ricevuto l’incarico di costruire 22 satelliti. E’ interessante notare che a capo della OHB siede Manfred Fuchs, un italiano nato a Laces (Latsch) in provincia di Bolzano. Lo stesso Fuchs siede a capo  della Compagnia Generale dello Spazio con sede a Milano che fa parte della OHB. La CGS è fortemente impegnata nello sviluppo di parti della costellazione Galileo e di altri satelliti Europei.

E’ inoltre interessante rilevare che la certificazione di Galileo è stata fatta da un team diretto da Patrizia Tavella dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) di Torino.

Il Presidente dell’INRIM, Massimo Inguscio, ha dichiarato che “…i satelliti artificiali consentono di fare il punto grazie allo scorrere del tempo misurato con gli orologi atomici che hanno a bordo. La misura del tempo, iniziata con le oscillazioni del pendolo di Galileo, oggi all'INRIM è basata sulle oscillazioni degli elettroni negli atomi, milioni di miliardi più veloci e più precise.

Gli orologi atomici presenti sui satelliti di Galileo non sgarrano che di qualche miliardesimo di secondo e vengono continuamente monitorati e ritoccati, per effetto della relatività di Einstein, dalla Time Validation Facility operativa all'INRIM e realizzata coordinando i maggiori istituti di metrologia europea”.

“Anche gli speciali algoritmi statistici che identificano i guasti degli orologi a bordo dei satelliti sono stati sviluppati dall'INRIM in collaborazione con il Politecnico di Torino e ora utilizzati per Galileo e nel mondo della metrologia europea”, fa rilevare con orgoglio Patrizia Tavella. 

L’altro evento di notevole interesse è la spiegazione, neurofisiologica, del fenomeno denominato l’illusione di Galileo.

Un oggetto di colore chiaro su sfondo scuro appare più grande di un oggetto scuro su sfondo chiaro, ma fino a poco tempo fa, nessuno sapeva perché. Uno studio, recentemente pubblicato suggerisce che l’illusione potrebbe essere spiegata dalla differenza di come le cellule del cervello rispondono alla luce e al buio. I neuroni che reagiscono agli oggetti luminosi possono distorcere gli oggetti più dei neuroni che reagiscono agli oggetti scuri. Tale risposta probabilmente è dovuta alle condizioni di minore luminosità cui i nostri antenati erano sottoposti, come ad esempio nella notte della savana africana. 

"Ogni volta che pensiamo alla sfocatura di un'immagine, solitamente pensiamo all'ottica," ha detto il dottor Jose Manuel Alonso, un neuro scienziato presso il College of Optometry della State University di New York e leader dello studio dettagliato pubblicato sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences. “Ma quello che stiamo vedendo è che ci sono degli altri componente: i neuroni stessi".

Il nome d’illusione di Galileo nasce dal fatto che quando l'astronomo stava facendo le sue osservazioni dei pianeti, notò qualcosa di strano. A occhio nudo, il più luminoso dei due pianeti, Venere, appariva più grande di Giove che, guardato attraverso un telescopio, era chiaramente più grande.

Galileo ritenne che questo fenomeno d’illusione fosse dovuto alla lente dell’occhio. Ma il fisico tedesco Hermann von Helmholtz dimostrò che per i principi dell'ottica, gli oggetti scuri sarebbero dovuto essere distorti tanto quanto quelli luminosi.

Nel nuovo studio, Alonso e suoi colleghi hanno utilizzato degli elettrodi per registrare i segnali elettrici dai neuroni delle aree visive del cervello umano, delle scimmie e dei gatti anestetizzati, mentre venivano mostrate delle forme scure su sfondo chiaro, forme luminose  su sfondo scuro.

Il sistema visivo ha due canali principali: i neuroni sensibili agli oggetti luminosi chiamati "ON", e i neuroni sensibili alle cose scure chiamati "OFF". 

Gli scienziati hanno scoperto che i neuroni OFF hanno una risposta lineare, come previsto, per le forme scure su sfondi luminosi, indicando che più alto è il contrasto tra il chiaro e lo scuro e più attivi sono questi neuroni. Viceversa i neuroni ON non rispondevano in modo proporzionale alle forme luminose su sfondi scuri, mostrando che avevano una risposta più grande per la stessa quantità di contrasto.

Questa distorsione dei neuroni sensibili alla luce fornisce una risposta all’illusione di Galileo: Venere, un oggetto chiaro su sfondo scuro, apparirà più grande di Giove, un oggetto più distante e quindi più scuro.

I risultati dello studio suggeriscono che la distorsione della realtà accade a livello dei fotorecettori, le cellule sensibili alla luce nell'occhio stesso, piuttosto che più in profondità nel cervello. Questo contrasta con l’idea di Galileo che la colpa dell'illusione fosse dovuta alla lente dell'occhio.

 

Per approfondire:

La Strana Storia Della Luce e del Colore. 

http://www.inrim.it/

http://www.livescience.com/43243-galileo-optical-illusion-explained-by-neuroscience.html

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