Scarica il PDF del numero 0 - " Galileo Galilei" Catania
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Anno 1, Numero 0 –Maggio 2006 WWW.liceoscientificogalilei.catania.it, [email protected] Redazione Direzione: Prof.A.Guarrera Capo redattore: Leonardo Linguaglossa Matematica: Laura Gallo, Sergio Nucita Fisica:Stefano Chisari Biologia, Chimica, Medicina:Prof.La Villa, Lucia Testa, Laura Salemi , Martina Guarrera Informatica:Fabio Battaglia, Giuseppe Mazzola Art Director: Laura Gallo, Daniela Pellegrino, Laura Salemi FEYNMAN Rivista di Scienze del Liceo Scientifico Galileo Galilei di Catania Piattaforma E-Learnig BSCW: http://bscw.fit.fraunhofer.de Una rivista di scienze? FISICA di Prof.A.Guarrera di Leonardo Linguaglossa 4A “La RIVISTA deve essere un foglio dove capire eventi scientifici che hanno per protagonista l’uomo, il suo pianeta e l’intero universo” ” La cultura scientifica è qualcosa sempre a divenire e fa parte ormai del nostro quotidiano, i metodi della scienza sono ormai universalmente riconosciuti, nei centri di studio e di ricerca si sviluppano teorie, si mettono a confronto ipotesi, si aprono nuove strade. Di tutte queste attività alcune giungono a noi altre restano per gli addetti ai lavori, di molte altre ne vediamo solo i risultati nelle applicazioni, abbiamo quindi ritenuto importante aprire una sorta di finestra, la rivista appunto, sugli aspetti o i temi dell’odierna ricerca scientifica, senza però dimenticare la storia della scienza e tutto quello che c’è alla base delle attuali conoscenze. La rivista che intendiamo fare ha un (Continua a pagina 4) Chi vuole pubblicare un articolo su questa rivista può spedirlo a [email protected] oppure rivolgersi ad un componente della redazione. ANNIVERSARI di Stefano Chisari 2B Ettore I RAGGI COSMICI AL GALILEI Extreme Energy Events-la scienza nella scuola a foglie e intraprese un viagLa nostra atmosfera è continuamente troscopio gio che dimostrò come la quantità di bombardata da radiazioni che provengono particelle cariche (e quindi di radiaziodall’esterno: pensiamo ad esempio alle rane) aumentava con l’altitudine. Questo diazioni elettromagnetiche che la Terra significava che la radiazione sconosciuta riceve dal Sole. Inoltre la Terra è investita non aveva origine terrestre (come la da flussi di particelle che provengono dal radioattività naturale) ma proveniva cosmo, ed in particolare esistono delle pardallo spazio esterno, da cui il nome di ticelle ad altissima energia che provengono Raggi Cosmici. da una radiazione recentemente scoperta I Raggi Cosmici hanno energie che che è la radiazione cosmica. variano in L’esistenza un intervallo dei Raggi CoRADIAZIONE COSMICA: fenomeno che porta molto amsmici fu scoperalla formazione dei raggi cosmici, sono particelle pio. La loro ta dal fisico e nuclei atomici di alta energia che, muovendosi energia si tedesco Victor quasi alla velocità della luce, colpiscono la terra esprime Hess agli inizi nell’unita’ di da ogni direzione. Come dice il nome stesso, prodel ventesimo misura chiavengono dal C o s m o , secolo.Nel 191mata eltetcioè dallo spazio che 2, il coraggioso tronvolt ci circonda. La loro oriscienziato deci(eV) e va da gine e’ sia galattica se di tentare un circa 108eV che extragalattica. Si esperimento (ovvero 100 pensa che i Raggi Coper risolvere la MeV) fino a smici, almeno quelli questione anco1020 eV, che 15 ra aperta. Egli con energie fino a 10 corrisponde caricò su un eV, vengano acceleraall’energia pallone aeroti in seguito alle esplosioni di Supernove nella cinetica di statico un dinostra Galassia. Una esplosione di Supernova una pallina spositivo per produce una fortissima onda d’urto che si propaga da tennis misurare le nel gas interstellare ed e’ in grado di accelerare le lanciata a particelle cariparticelle e i nuclei anche ad energie molto eleva100 km/h . che detto eletE’ molto te come quelle che vediamo nei raggi cosmici. Ettore Majorana Il catanaese innovatoinnovatore della fisica teorica Majorana è nato a Catania il 5 Agosto 1905 e scompare nel Marzo 1938 a seguito di un viaggio di riposo su una nave della Tirrenia nella tratta Napoli-Palermo. Figlio di una illustre famiglia: MajoranaCalatabiano originari dei Majorana della Nicchiara blasonata e ricca famiglia nobile. Suo padre Fabio Majorana anch’egli fisico nato nel 1877 ebbe 5 figli , il più piccolo dei quali era Ettore.Originariamente abitava a Catania in Via Etnea 251 ma si trasferì con la famiglia a Roma per frequentare l’università nella facoltà di fisica. Sin dai primi anni di studi universitari si dimostrò un genio della fisica, tuttavia nella sua precocità mantenne sino alla fine un carattere eccentrico, solitario e scontroso tanto da laurearsi all’età di 25 anni nel 1930. Diventò ben presto amico di Enrico Fermi suo docente dell’università di fisica e di altri futuri scienziati: Orso Mario Corbino, Emilio Segrè ed Edoardo Amaldi. Subito dopo la laurea E.M. si distinse per il suo straordinario valore di scienziato che tuttavia si distaccava dagli esperimenti praticati dai suoi amici scienziati per concentrare le sue esperienze dal punto di vista matematico, finchè ebbe la nomina a titolare della cattedra fisica teorica all’università di Napoli. Lo scienziato: Scrisse in tutto 8 opere, ciascuna molto sintetica tra cui “Teoria simmetrica dell’elettrone e del positone”, “Atomi orientati in campo magnetico variabile”, “Sulla teoria dei nuclei”. I suoi ragionamenti teorici erano condivisi particolarmente da tre grandi fisici diventati premi nobel: Paolo Dirac, Niels Bohr e Werner Heisemberg e successivamente da Carl David Anderson. Enrico Fermi lo prese molto in considerazione poiché egli era prettamente un fisico sperimentale. In una sua dichiarazione su E.M. recita testualmente: ”Al mondo ci sono varie categorie di scienziati; gente di secondo e terzo rango che fan del loro meglio ma non vanno molto lontano. C’è anche gente di primo rango che arriva a scoperte di grande importanza, fondamentali per lo sviluppo della scienza. Ma poi ci sono i geni come Galileo, Newton ed Ettore. Non Esito a dichiararvi che E.M è fra tutti quello che per profondità di ingegno mi ha maggiormente colpito ”. La scomparsa: Sfiancato da una incessante fatica diurna difficile riuscire ad osservare i raggi cosmici di energia elevatissima, ma nonostante questa difficoltà molti esperimenti cercano di rivelarli per poter rispondere alla domanda ancora senza risposta: da dove vengono e da cosa sono prodotti? Poiché i raggi cosmici sono dotati di carica elettrica, essi vengono deviati dai campi magnetici galattici e dal campo magnetico terreste quando arrivano in prossimità della Terra. La loro direzione originaria viene modificata e per questo motivo non possiamo capire da dove essi hanno o r i g in e (Fig.). A questo punto una domanda sorge spontanea: come facciamo a rilevarli? E qui entra in gioco la nostra scuola: infatti il Liceo Scientifico “G. Galilei” è stato dotato di un rivelatore MRPC, capace di immagazzinare dati relativi ad alcuni tipi di raggi cosmici. (Continua a pagina 2) dell’insegnamento e notturna per le meditazioni scientifiche si chiuse in casa e rifiutò persino la posta scrivendo di suo pugno sulle buste:”Si respinge per morte del destinatario “. Sosteneva che all’istituto di Roma, le sue teorie non erano comprese. Decise allora di intraprendere un viaggio di riposo nel Marzo 1938 e si imbarcò nel traghetto NapoliPalermo su una nave della Tirrenia. Giunto a Palermo, vi trascorse solo mezza giornata e la sera ritornò sul piroscafo per rientrare a Napoli dove non arrivò mai. L’ultima testimonianza di presenza si ebbe sul ponte della nave in prossimità di Capri. È noto che E.M. non soffriva di malattie gravi, tuttavia sebbene non aveva relazioni sentimentali, non nutriva interesse per il denaro e non aveva avuto litigi , si sentiva un uomo incompreso, solo al mondo. Ci sono state diverse spiegazioni sulla sua morte ma nessuna fin ora ha avuto un documentato riscontro. L’opera scientifica: I primi articoli risalgono al periodo tra il 1928 ed il 1931 e riguardano problemi di fisica atomica e molecolare inerenti nello specifico a questioni di spettroscopia atomica o di legame chimico, nell’ambito della meccanica quantistica. I suoi manoscritti riportano teoricamente le sue scoperte, precedute da una Di cosa parliamo in questo numero: indefessa serie di calcoli più volte verificati. E. Amaldi rimase enormeEditoriale 1 mente colpito da questi Raggi cosmici al Galilei 1 articoli e scrive, che un Majorana-Cent’anni 1 esame approfondito di questi lavori lascia colpiti Le schede grafiche 2 per la loro alta classe: I numeri di Fibonacci 3 essi rivelano sia una profonda conoscenza dei Pillole Di Scienza 3 (Continua a pagina 2) Il segreto del lago 4 tratto da Erasmo Recami Ettore Majorana: L’opera scientifica edita e inedita Egli comprese prima di tutti l’esistenza del “protone neutro” e fu in grado di spiegare la struttura e la stabilità dei nuclei atomici mediante protoni e neutroni. Non appena, al sorgere del 1932, giunge a Roma notizia degli esperimenti dei Joliot–Curie [premio Nobel 1935 per la chimica], Ettore comprende che essi avevano scoperto il “protone neutro” senza accorgersene. Prima ancora, quindi, che ci fosse l'annuncio ufficiale della scoperta del neutrone, effettuata poco dopo da Chadwick [premio Nobel 1935 per la fisica], Majorana è in grado di spiegare la struttura e la stabilità dei nuclei atomici mediante protoni e neutroni. (I suoi manoscritti inediti ci dicono che egli si era già cimentato su questo problema ricorrendo, invano, a protoni ed elettroni: che erano le uniche particelle in precedenza note). Ettore precorse così anche il lavoro pionieristico di D. Ivanenko. Ma non volle pubblicarne nulla, né permise a Fermi di parlarne a Parigi agli inizi di luglio: ciò è narrato da Segré e da Pagina 2 tratto da Erasmo Recami- Ettore Majorana: L’opera scientifica edita e inedita Infine con “Teoria simmetrica dell’elettrone e del positrone scopre l’esistenza del neutrino all’interno dell’atomo. Dai manoscritti lasciati pare che Majorana formulasse in quegli stessi anni (1932– 33) le linee essenziali anche della sua teoria simmetrica per l'elettrone e l'anti– elettrone: che le formulasse, cioè, non appena si diffuse la notizia della scoperta dell'anti–elettrone, o “positone”. Anche se Ettore pubblica tale teoria solo molto più tardi, accingendosi a partecipare al Concorso a cattedra di cui sappiamo: “Teoria simmetrica dell'elettrone e del positone”, Nuovo Cimento, vol. 14 (1937) pp.171–184. Questa pubblicazione viene inizialmente notata quasi esclusivamente per aver introdotto la famosa rappresentazione di Majorana delle “matrici di Dirac” in forma reale. Conseguenza di tale teoria è che un “fermione” neutro debba coincidere con la propria antiparticella: ed Ettore suggerisce che i neutrini possano essere particelle di questo tipo. Ettore ci teneva molto a questa sua elaborazione teorica; ciò è testimoniato da Carrelli, che ne discusse con Ettore durante il breve periodo di lezioni a Napoli. Come per altri scritti di Majorana, anche questo articolo ha cominciato ad avere fortuna solo vent'anni dopo, a partire dal 1957. Dopo di che ha goduto di fama via via crescente tra i fisici delle particelle relativistiche e delle teorie di campi. Ora sono di gran moda espressioni come “spinori di Majorana”, “massa di Majorana”, “neutrini di Majorana”. tratto da Erasmo Recami- Ettore Majorana: L’opera scientifica edita e inedita Tutte le pubblicazioni del genio Ettore Majorana rappresentano, ancora oggi, una miniera d’oro per la Fisica moderna. [email protected] Ogni video-giocatore che si rispetti cerca sempre di combinare il massimo della qualità grafica al maggior numero di fps1 ; ma, al giorno d’oggi, per farlo è d’obbligo rinnovare la sezione grafica del proprio computer, visto che all’uscita di un nuovo gioco ne consegue sempre una novità tecnologica di rilievo. Tempo fa in una scheda grafica ciò che permetteva di eccellere in un gioco era il numero di MHZ2 della GPU3. Oggi invece si cerca di sveltire il “calcolo” degli shader4 che si ottiene concentrando unità apposite della scheda per questo obbiettivo. Maggiore è il numero di queste unità migliore sarà la resa grafica. Importantissimo si rivela il quantitativo di ram5 (della scheda stessa) da dedicare alle texture6 dei giochi. Con l’avvento di PCI express7 gli utenti (molto) facoltosi, nelle schede madri che posseggono 2 slot adatti, possono unire 2 schede video mettendole in configurazione SLI8, ottenendo potenze incredibili. Infatti nella fascia altissima si trovano 2 Nvidia™ Geforce 7800GTX, che insieme non temono nessun gioco nemmeno il pesantissimo F.E.A.R™ . La scheda video più potente del momento si rivela la Ati™ X1900XT, che però non supporta la configurazione SLI, che con 56 unità di pixel shader è ugualmente incredibile. Se non volete spendere certe cifre potete scegliere una rispettabilissima Radeon X850PRO, che non si rivela affatto essere una scelta di ripiego così come la X1600PRO. La Radeon X700 e Geforce 6600 Gt sono consigliate a chi vuole un computer che non sia una “bestia” da gioco ma che all’occorrenza non sfiguri davanti a molti titoli. <GLOSSARIO> 1. Fps: fotogrammi per secondo. 2. Mhz: Megahertz, è una unità di misura di frequenza che in questo caso indica il numero di calcoli che si possono fare in un secondo. 3.Gpu: Graphic processing unit, è il “cuore” della scheda video. 4.Shader: Sono degli effetti grafici, frequentissimi negli ultimi giochi, che con opportuni calcoli matematici riesce a rendere più realistica l’immagine. 5.Ram: Random access memory è una memoria ad accesso volatile, cioè si svuota ad ogni spegnimento del PC. Essa funge da intermediario tra l’unità di calcolo e i dati da calcolare. 6.Texture: Sono le immagini che ricoprono i poligoni 3D, ed essendo di grandi dimensioni richiedono molta memoria. Al variare della loro definizione varia il quantitativo di memoria che richiedono. 7.PCI express: Sostituisce il bus AGP dove si collega la scheda video nella scheda madre e avviene il passaggio dei dati. 8.SLI: Sistema creato da NVIDIA™ per potere unire due schede grafiche al fine di ottenere prestazioni migliori. In questa immagine possiamo vedere la gpu con il dissipatore di calore al centro della scheda e i due moduli di ram sulla parte destra. Nella parte inferiore troviamo un esempio del vecchio bus AGP con tre connettori staccati, a differenza di PCI express che ne presenta 2. Nel grafico sono riportate le prestazioni assolute delle schede grafiche prese in conside100 razione “spremute” con 3 90 giochi molto recenti. 80 [email protected] 70 TABELLA PREZZI (consigliati) Fascia altissima 2 Geforce 7800 GTX in SLI 1024MB ram sistema 1600 € Fascia alta Sapphire Radeon X1900XT 512MB PCIxpress 620€ Fascia media Sapphire Radeon X850PRO 512MB PCIexpress 270€ Fascia medio-bassa Radeon X1600PRO AGP/PCI express 512MB 150 € Fascia bassa Sapphire Radeon X700 256MB PCIexpress 85 € 9.AA: AntiAliasing, si tratta di un algoritmo che permette di ridurre drasticamente la presenza di fastidiose “seghettature” nelle immagini. 60 50 40 30 20 10 0 X850 A quel tempo era opinione comune che si potessero scrivere equazioni quantistiche compatibili con la Relatività (cioè “relativisticamente invarianti”) solo nel caso di particelle a spin zero o un mezzo. Convinto del contrario, Ettore comincia a costruire opportune equazioni quanto– relativistiche per i successivi valori possibili per lo spin (1, 3/2 , ecc.); finché scopre che si può scrivere un'unica equazione rappresentante una serie infinita di casi, cioè un'intera famiglia infinita di particelle a spin qualsiasi (si ricordi che allora le particelle note - che ora sono centinaia - si contavano sulle dita di una mano!). Tralascia allora tutti i singoli casi studiati - senza più pubblicarli - e si dedica solo a queste equazioni “a infinite componenti”, senza trascurare l'osservazione che esse possono descrivere non solo particelle ordinarie ma anche tachioni. Per realizzare questo programma inventa una tecnica per la “rappresentazione di un gruppo” vari anni prima della “scoperta” di queste tecniche da parte di Eugene Wigner (premio Nobel 1963). Più ancora, Majorana ricorre per la prima volta – inventandole alle rappresentazioni unitarie del Gruppo di Lorentz a infinite dimensioni: rappresentazioni riscoperte da Wigner in lavori del 1939 e 1948. Amaldi. I suoi colleghi ricordano che già prima di Pasqua era giunto alle conclusioni più importanti della sua teoria: che protoni e neutroni fossero legati da forze quantistiche originate semplicemente dalla loro indistinguibilità; cioè da “forze di scambio” delle rispettive posizioni spaziali (e non anche degli spin, come invece farà Heisenberg), così da ottenere la particella alfa (e non il deutone) quale sistema saturato rispetto all’ energia di legame. Solo dopo che Heisenberg pubblica il proprio articolo sullo stesso argomento, Fermi riesce a indurre Majorana a recarsi a Lipsia presso il grande collega. E, finalmente, Heisenberg sa convincere Ettore a pubblicare (anche se tanto in ritardo) i propri risultati: “Uber die Kerntheorie”, lavoro apparso il 3 marzo 1933 su Zeitschrift für Physik, vol. 82 (1933) pp.137–145. Le forze “di scambio” nucleari sono ora chiamate forze di Heisenberg – Majorana. Dettagli e informazioni su una delle componenti del computer più sfruttate dalle moderne applicazioni SLI) Ettore Majorana(Continua da pagina 1) dati sperimentali anche nei più minuti dettagli, sia una disinvoltura non comune nello sfruttare le proprietà della simmetria degli stati quantici per semplificare i problemi. Con “l’equazione a infinite componenti” apparsa nell’articolo “Teoria relativistica di particelle con momento intrinseco arbitrario”(1932) Majorana diventa addirittura un precursore dei tempi a venire, poiché tale teoria fu compresa e valutata a fondo solo molti anni dopo ad opera di scienziati sovietici. [email protected],[email protected] INFORMATICA di Fabio Battaglia 3A 7800GTX(no La nostra scuola, in collaborazione con l’università di Catania e col CERN di Ginevra, è stata chiamata a far parte di un progetto relativo ad una rete estesa di rivelatori per le scuole superiori. Questo è un ruolo molto importante in quanto Catania sarà l’unica città siciliana ad essere in possesso di questo particolare rivelatore. Saranno soprattutto gli studenti i principali protagonisti di questo progetto, in quanto, in collaborazione con i propri docenti, impareranno ad utilizzare il rivelatore ed a fornire dati sufficienti per uno studio appropriato di questo fenomeno. Infatti è avvenuto in passato che dei ragazzi della nostra scuola facenti parte di un corso di fisica dedicato ai raggi cosmici hanno dedicato parte del loro tempo all’Università di Catania per capire il funzionamento del rivelatore di raggi cosmici, venendo a contatto con un nuovo mondo aperto a noi giovani.Dunque ci auguriamo che il rivelatore sia montato il più presto possibile affinché possiamo iniziare questo nuovo percorso di approfondimeto che aprirà la strada a delle possibili scoperte nel vasto campo della fisica. X1900XT I Raggi Cosmici(Continua da pagina 1) F .E .A .R Doom 3 F a r C ry I numeri a lato indicano il numero medio di fps alla risoluzione di 1024x768 dettagli grafici al massimo e AA9 4x FEYNMAN-MAGGIO 2006 MATEMATICA di Simona Bella 3A I Numeri di Fibonacci Il segreto dei numeri Quante volte i numeri ci hanno lasciato a bocca aperta! Anche chi non va matto per la matematica sarà rimasto almeno una volta stupefatto dal modo in cui i numeri riescano misteriosamente a legarsi tra loro. Il teorema di Pitagora ne è forse l’esempio più famoso, ma possiamo trovare qualcosa di più simpatico e sicuramente molto più “coinvolgente”, qual è la serie di Fibonacci. La serie di Fibonacci è una successione di numeri nella quale ognuno è la somma degli ultimi due, partendo da zero e uno. 0 1 0 + 1 = 1 da cui 0 1 1 Adesso sommiamo le ultime due cifre 1+1=2 0 1 1 ed abbiamo la nuova serie Leonardo Fibonacci, figlio di Guglielmo Bonacci, nacque a Pisa intorno al 1170. Il padre voleva che Leonardo divenisse un mercante e così provvedette alla sua istruzione nelle tecniche del calcolo, specialmente quelle che riguardavano le cifre indoarabiche, che non erano ancora state introdotte in Europa. Leonardo dovette compiere dei viaggi in vari paesi, dove riuscì anche a studiare e imparare le tecniche matematiche di quei luoghi. Al suo ritorno a Pisa compose il "Liber abaci" (contenente quasi tutte le conoscenze aritmetiche e algebriche che fu fondamentale nello sviluppo della matematica dell’Europa occidentale). In particolare la numerazione indoarabica, che prese il posto di quella latina semplificando notevolmente i commerci extraeuropei, fu conosciuta in Europa tramite questo libro. Fu lui ad introdurre lo zero "0". Fibonacci morì qualche tempo dopo il 1240. coppia (un maschio ed una femmina) ogni mese dal secondo mese in poi. Il problema posto da Fibonacci fu: quante coppie ci saranno dopo un anno? 1. Alla fine del primo mese ci sarà ancora 1 sola coppia. 2. Alla fine del secondo mese la femmina produce una nuova coppia, per cui ora ci sono 2 coppie di conigli. 3. Alla fine del terzo mese la femmina iniziale produce una seconda coppia, dando luogo a 3 coppie in tutto. 4. Alla fine del quarto mese la femmina originale ha prodotto una nuova coppia e la femmina nata due mesi dopo produce la sua prima coppia. Abbiamo così 5 coppie. 2 1+2=3 da cui abbiamo la nuova serie 1 0 1 1 1 1 2 3 2 3 2+ 3 = 5 5 Adesso vediamo qualche numero della serie di Fibonacci 0 1 1 2 3 5 55 89 144 233 1597 2584 … 8 13 21 34 377 610 987 Essa nasce grazie a Leonardo Fibonacci, il quale cercava una legge che descrivesse la crescita di una popolazione di conigli. Supponiamo di avere una coppia di conigli (maschio e femmina). I conigli sono in grado di A cura di riprodursi all'età Martina di un mese per Guarrera cui alla fine del 4C suo secondo mese una femmina può produrre un'altra coppia di conigli. Supponiamo che i nostri congili non muoiano mai e che la femmina produca sempre una nuova E così via. Si nota benissimo che questi sono numeri appartenenti alla successione fibonacciana. Questi numeri sembrano non presentare niente di particolare, ma non è così! Infatti questa serie presenta alcune proprietà: • prendendo un numero qualsiasi della serie stessa e facendone il quadrato, questo sarà uguale al prodotto del numero che precede e di quello che segue il numero scelto, aumentato o diminuito di uno. Esempio: 82 = 5*13 – 1 = 64 22 = 3*1 + 1 = 4 892 = 55*144 + 1 = 7921 1442 = 89*233 – 1 = 20736 • se noi prendiamo tutti i numeri della a cura di Martina Guarrera 4C Pillole di scienza BIOMATERIALI Un nuovo e importante passo nel campo della scienza medica, è stato compiuto da un equipe di ricercatori del Politecnico di Milano che ha svolto le proprie ricerche, nell’ambito dell’uso dei biomateriali. Materiali che permettono di trattare, migliorare o sostituire,qualsiasi tessuto, organo o funzione del corpo umano. Proprio su questo è stata focalizzata l’attenzione dei ricercatori che ha elaborato un processo scientifico attuo a ricostruire tessuti biologici del malato, coltivando le stesse cellule del paziente su dei supporti, chiamati SCAFFOLD; essi sono costituiti da biomateriali che consentono la prolifera- Pagina 3 zione delle cellule, sia in vitro che in vivo. Una volta impiantati possono essere riassorbiti o continuare ad avere la loro funzione di supporto. TIMIDEZZA Quando intorno agli anni sessanta i due scienziati Watson e Crick, scoprirono il modello a doppia elica della struttura del dna, aprirono nuove frontiere nelle scienza moderna.Oggi ,infatti la ricerca genetica è avanzatissima e scava sempre più all’interno del mistero della vita umana e del funzionamento fisico e comportamentale del corpo umano. È stata scoperta, infatti, una particolare relazione tra dei due precedenti. Se li disponiamo come in figura e tracciamo un arco di cerchio avente per raggio il lato del quadrato, la figura che si ottiene è una spirale logaritmica, i numeri sono proprio quelli di Fibonacci, e la figura non è altro che il Nautilus: seri compresi tra il primo e un numero qualsiasi della serie, li sommiamo tutti tra di loro e aggiungiamo 1, troviamo ancora un numero della serie. Esempio: 1 + 1 + 2 + 3 + 5 + 8 = 20 + 1 = 21 • se prendiamo invece solo due numeri, Anche con i fiori si fa un ritorno alla serie: il numero dei petali di alcuni fiori è proprio un numero di Fibonacci! La serie, oltre in matematica, ha riscontrato il suo successo anche in informatica e in economia. Essa è inoltre rappresenta nell’installazione luminosa “Il volo dei numeri” di Mario Merz nella fiancata della Mole Antonelliana di Torino. 2 2 2 + 3 = 13 Nell’ultimo periodo anche su internet ci sono gli amici dei numeri di Fibonacci, 2 2 3 + 5 = 34 che riescono a fare poesie secondo una metrica che segue i nostri numeri. • il rapporto tra due numeri consecutivi Ecco cosa siamo riusciti a ricavare a partire da una semplice somma! (il minore fratto il maggiore) dà come Beh, a quanto pare, la matematica la risultato un numero che tende a 0,618 troviamo dietro qualunque cosa, piccola o che è la costante sezione aurea grande che sia, Esempio: per quanto stra1:2=0,500 La sezione aurea è il segmento medio prono possa sem2:3=0,667 porzionale tra la lunghezza di tutto il segbrare: i fiori, i 3:5=0,600 mento (Es. di misura 1) e la parte rimaconigli, le conchi5:8=0,625 nente. g l i e , 8:13=0,615 1 l’informatica… e 13:21=0,619 chissà quante 21:34=0,618 a b altre cose ancora 34:55=0,618 ci nasconde! Simona Bella C’è anche un’ Ripartizione di un segmento in due parti, che stanno tra loro come la maggiore (a) sta importante relaal segmento intero (1); utilizzando i simboli zione tra i nusi ha: 1:a=a:b meri di Fibonaca : x = x : (a - x) da cui a(a - x) = x² da cui ci ed una imil valore positivo di x = = 0,618... portante figura geometrica: La spirale logaritmica (vedi figura). che siano però consecutivi, facciamo il quadrato di ognuno e dopo eseguiamo la somma dei due quadrati, otteniamo ancora un numero appartenente alla serie. Esempio: 52 + 82 = 89 Pillole di Scienza La relazione tra i numeri di Fibonacci e la spirale logaritmica si rivela evidente se si costruisce una serie di quadrati in cui il lato di ognuno di questi è dato dalla somma delle misure dei lati un gene e la timidezza dei bambini. Questo sentimento, più accentuato in certi bambini,è dovuto a una variante del gene 5-httlpr che li rende più timidi rispetto ai loro coetanei,inoltre,di fronte all’ostilità il loro cervello si attiva in maniera diversa. [email protected] ROSSO FUOCO O BLU MARINO? Già da un paio di anni Marte è oggetto dei numerosi studi che la scienza spaziale conduce. Le domande che hanno spinto gli scienziati a tali curiosità sono molteplici, ma quella che più di tutte esige una risposta è: “C’è vita su Marte?” Questa è molto importante perché una risposta affermativa metterebbe in discussione le teorie religiose e scientifiche riguardo la nascita del genere umano. Oggi le ricerche sono incentrate sulla presenza di acqua e grazie alle esplorazioni delle sonde spaziali, è noto che su Marte non esiste acqua allo stato liquido,quindi non esistono tracce di esseri viventi, ma e Www.liceoscientificogalilei.catania.it anche vero, che nel 1998 è stata rilevata la presenza di ematite, minerale che si forma nei depositi di acqua stagnante. Inoltre, oggetto di discussione è il colore dell’atmosfera del pianeta, che si crede sia rossa, dato che molte sonde, tra cui Spirit ed Opportunity, hanno trasmesso immagini di un’atmosfera marziana azzurra, data dall’assenza di pulviscolo nell’aria. Tutto ciò è dovuto dall’azione dei venti solari, che quando alzano il pulviscolo rosso, diventa rosso anche il cielo, ma in mancanza di pulviscolo il cielo di Marte è decisamente azzurro. Quindi si può dedurre che è la quantità di polvere p r e s e n t e nell’atmosfera a causare la duplice colorazione, passando da un rosso fuoco ad un blu marino. ( Lucia Testa [email protected]) FEYNMAN-MAGGIO 2006 BIOLOGIA di Giuseppe Mazzola 3A Questa storia ha inizio molti milioni di anni fa, sul fondo di quello che oggi noi conosciamo come Oceano Pacifico, quando il movimento delle placche continentali innalzarono progressivamente verso la superficie un’antica barriera corallina. In mezzo Il segreto del lago all’Oceano Pacifico ci sono dei piccoli specchi di acqua salata completamente circondati dalla terra. Un universo ancora misterioso dove la natura rimescola le carte e le me- duse diventano innocue. E dove potrebbe nascondersi il campanello che ci avverte se il clima sta cambiando. profondità. Il ricambio dell’acqua e delle sostanze nutritive è garantito nella maggior parte dei casi da una rete di arcate rocciose e tunnel sottomarini, che li collegano in parte fra loro e con l’oceano. Proprio le meduse possono simbolicamente rappresentare la particolarità della fauna dei laghi marini. Portate inizialmente dall’oceano, trovandosi intrappolate La Micronesia è un arcipelago di isole remote e poco popolate, prive di in un bacino chiuso si pratiche di pesca assidue e d’inquinamento, le isole e la barriera che le sono evolute in modo circonda sono uno degli ambenti più ricchi di vita della terra. Nelle sue acque sono state censite oltre 400 specie di coralli, quasi 1300 di pesci, 300 singolare: prive di di spugne e centinaia di molluschi e crostacei. predatori naturali, hanno perso in parte la loro capacita urticante, tanto che il bacino più famoso, che Ci troviamo in Micronesia. nella lingua locale si chiama Ongeim’l Dal punto di vista biologico e colonico si Tketau, cioè Lago delle Meduse, è meta tratta di vere e proprie “isole nelle isole”. Infatti come un isola e un lembo di terra interamente circondato dagli oceani e rappresenta un ecosistema a sé, un lago marino e un’area di acqua salata circondata dalla terraferma, di solito calcarea e quindi “bucherellata”, con una caratteristica biocenosi. L’insieme di tutti gli organismi del suolo costituisce la cosiddetta biocenosi che può essere suddivisa, secondo un criterio ecologico, in due raggruppamenti principali: la pedofauna, che comprende organismi Animali e Protozoi, e la microflora o pedoflora, costituita da Batteri, Alghe e Funghi. Solitamente i laghi marini si formano quando le “depressioni” nel calcare delle isole sono state riempite dall’innalzarsi del livello del mare dopo l’ultimo scioglimento dei ghiacci. La loro età e compresa tra i 5.000 e i 20.000 anni, e in genere è approssimativamente proporzionale alla ci con tre, quattro mesi di anticipo grazie all’oscillazione del numero delle Mastigias. [email protected] Incontrare alcune specie di meduse sott'acqua è uno spettacolo che offre immagini indimenticabili. Il lento movimento e il loro « palpitare» permettono un'attenta osservazione . LE MEDUSE di subacquei che giungono da da tutto il mondo per immergersi tra milioni (in media circa 10) di esemplari di meduse dorate Mastigias ormai inoffensive, che arrivano ad essere grandi quanto un pallone da volley. Ma le Mastigias hanno fatto ancora di più, hanno cambiato “mestiere”: da predatrici di zooplancton quali erano, sono passate alla “coltivazione diretta”. Infatti trovandosi a vivere in un ambiente dove le prede scarseggiano , per sopravvivere si sono adattate a vivere in simbiosi con La rivista (Continua da pagina 1) focus rivolto principalmente alla spiegazione dei fenomeni scientifici ma tratta anche delle applicazioni tecnologiche che discendono dalla conoscenza di tali fenomeni. Quindi si parlerà di scienza ma anche di “scienza applicata” e soprattutto in funzione della migliore comprensione della realtà scientifica e di quello che c’è nel mondo scientifico attuale. La rivista che noi presentiamo ha scelto la strada di una divulgazione scientifica seria e completa, che non rifugge dal trattare argomenti anche complessi nei diversi settori delle discipline scientifiche. Tutti gli articoli sono scritti dagli studenti e, ben vengano, anche dai docenti, a loro sarà chiesto solo di usare un linguaggio chiaro e semplice. Per rendere più agevole la lettura, e per favorirne la divulgazione, ogni articolo è corredato di box che hanno lo scopo di chiarire di approfondire termini e temi contenuti negli articoli stessi. Sempre nell’ottica di agevolare la comprensione dei fenomeni scientifici i testi degli articoli sono accompagnati da un apparato iconografico con grafici, figure e tabelle. PERCHE’ UNA RIVISTA DELLE SCIENZE Le rapide evoluzioni culturali hanno inciso su tutte le pratiche umane. La nostra realtà è oggi permeata da innovazioni che sino a poco tempo fa erano impensabili. La velocità con cui cresce questo fenomeno culturale è in vertiginoso aumento, le comunità scientifiche di tutto il mondo ormai sono popolate da un numero elevatissimo di individui e continuano ad aumentare. Un principio sta ormai diventando patrimonio comune in tutto il pianeta: il principio secondo cui la ricchezza di un paese ed il suo benessere poggia sulla solidità della ricerca scientifica e dell’innovazione del sistema. Ciò comporta nello Pagina 4 delle alghe, grazie alle quali riescono ad ottenere una grande quantità di nutrimento. Per consentire alle alghe, con le quali vivono in simbiosi, di effettuare i processo fotosintetici, ogni giorno le meduse risalgono sempre negli stessi punti della superficie del lago, per poi ritirarsi in profondità. Questo fenomeno di risalita collettiva è probabilmente dovuto alla necessita di evitare i punti del lago dove prosperano gli anemoni Entacmaea medusivora, ghiotti proprio di meduse. Nel 1998 alcuni subacquei appurarono che non vi era più traccia di queste meduse. Era l’anno della “Ninha”, il fenomeno atmosferico che provoca un generale abbassamento della temperatura media, ma anche un globale riscaldamento della zona australe del globo: le acque erano cosi passate da circa 30 gradi a oltre 35. Le meduse hanno un ciclo vitale molto particolare, iniziano la loro vita come minuscoli polipi, per poi svilupparsi negli esemplari adulti. Il riscaldamento eccessivo dell’acqua aveva bloccato il processo e i polipi restavano tali. Man mano che le meduse adulte morivano non erano rimpiazzate da nuovi esemplari. Con l’abbassamento della temperatura i polipi hanno ripreso il processo di maturazione e il lago si è ripopolato. Il fenomeno ha spinto i biologi a monitorare costantemente temperatura e salinità dell’acqua, e a censire verso la meta di ogni mese le meduse presenti nel lago. Lo scopo? Riuscire a prevedere i fenomeni meteorologi- Le meduse appartengono al phylum zoologico forse più noto ai subacquei: i Celenterati o Cnidari. In questo gruppo, che mostra una grande varietà di forme (pensate al Corallo, o agli anemoni di mare), vengono comprese tre Classi; quella delle meduse è denominata Scifozoi (lett. = animali a forma di tazza). Il nome Cnidari proviene da particolari cellule, gli cnidoblasti che contengono al loro interno una struttura urticante, la nematocisti. Essa comprende un filamento avvolto su se stesso che viene espulso sotto stimolo meccanico chimico. Alcuni Celenterati hanno queste cellule sparse lungo tutto il corpo, così, appena l'animale viene sfiorato, le nematocisti scaricano il filamento che va a "conficcarsi" nella pelle. La sensazione di bruciore è immediata e molto forte, paragonabile ad una ustione. Il corpo di una medusa è costituito da una forma a campana, detta ombrella, e da una struttura allungata al di sotto, detta manubrio.Le nematocisti sono collocate soprattutto sui tentacoli, per catturare le prede. Per questo toccandole sull'ombrella, alcune meduse, non sono urticanti. Questi particolari animali sono costituiti dal 98% di acqua, per questo, tolti dall'elemento liquido si afflosciano e perdono ogni forma. Nell'ombrella c'è una struttura gelatinosa detta mesoglea che consente alla medusa un migliore galleggiamento. stesso tempo, la necessità di diffondere e aggiornare la conoscenza scientifica nella cultura degli individui. Il nostro tempo pertanto ci impone di operare affinché non si instauri una divaricazione, un fossato se si può dire, tra quello che noi facciamo a scuola e quello che poi succede nel mondo della scienza. Perché si superi tutto questo, almeno in parte, la scuola deve sia fornire la conoscenza di base ma anche fare un incessante opera di informazioni e divulgazione a proposito di quando si sta verificando sugli orizzonti della scienza e della ricerca. Ai temi dell’informazione, della divulgazione di quanto c’è nel mondo della scienza e della ricerca ci siamo appunto rivolti con la realizzazione di una rivista scientifica del Liceo Galilei di Catania. DA CHI E’ COMPOSTO IL COMITATO DI REDAZIONE Il comitato di redazione è composto da studenti dal liceo Galilei che si sono resi disponibili a prestare la loro collaborazione. Alcuni studenti hanno infatti accettato di far parte del comitato di redazione, il loro compito sarà di visionare gli articoli che pervengono alla rivista. Il comitato di redazione dopo aver visionato gli articoli può adattarli e/o integrarli per renderli conformi agli obiettivi generali della rivista. CHI PUO’ PUBBLICARE SULLA RIVISTA? Chiunque può pubblicare articoli sulla rivista, inviandoli all’indirizzo [email protected]. Ma una particolare attenzione ed invito viene fatto agli ex alunni del nostro istituto per pubblicare articoli sulla nostra rivista. Loro con le conoscenze acquisite ormai nel mondo dell’università o del lavoro possono dare un valido contributo alle conoscenze delle attuali linee di ricerca o applicazioni della scienza. L’AMBIENTE DI APPRENDIMENTO Il comitato di redazione è organizzato e programmato su piattaforma e-learning appositamente predisposta ( fornita gratuitamente da BSCW) e quindi gli incontri in presenza sono molto limitati. La parola "e-learning" nel nostro caso viene interpretata come: lavorare con gli studenti in uno spazio d'apprendimento collaborativo virtuale. Questi spazi vengono anche chiamati piattaforme virtuali di apprendimento. Ogni membro della redazione può lasciare nella piattaforma il suo materiale, farlo visionare agli altri, lasciare bozze di articoli, invitare gli altri membri ad incontri periodici e tutto quanto può sviluppare idee, e stimolare il dibattito. La piattaforma permette la partecipazione personale, attiva, diretta e collaborativa di tutti i partecipanti alla costruzione della rivista. La comunità di apprendimento che scaturisce da tale approccio, garantisce infatti una circolazione orizzontale del sapere, a più voci, in cui i vari punti di vista possono facilmente essere messi a confronto e le abilità personali dei partecipanti potenziate. All'interno della piattaforma, sotto il coordinamento del tutor, i membri del comitato di redazione collaborano allo sviluppo della rivista , discutono, si supportano a vicenda nella comprensione dei contenuti e nello sviluppo degli articoli, non limitandosi ad un percorso formativo di tipo esclusivamente "elettronico", ma organizzando anche eventuali opportunità d'incontro frontale. [email protected] FEYNMAN-MAGGIO 2006