Il gemello malvagio della scienza

2/02/2018: Ho ritrovato la versione originale della pubblicità del cerotto magico di cui parlo. Ho corretto delle imprecisioni, di cose che ricordavo male, ed aggiunto delle osservazioni. Sono colorate per distinguerle. 
13/4/2018: Aggiornamento in fondo. 

Chiedo innanzitutto scusa a Ugo Bardi per il plagio del titolo. Ma è troppo bello per non usarlo.

Un tema ricorrente in molti racconti è quello del gemello malvagio. Qualcuno uguale preciso all'eroe, che si spaccia per lui, ma che in realtà ha scopi malvagi. Così l'androide Data di Star Trek ha Lore, che traffica con i terribili Borg, Elan del fumetto "The order of the stick" ha Nale, e la serie del dottor Who conta innumerevoli alieni mutaforma che impersonano le persone che hanno ucciso, o imprigionate.

Il tema ha un forte appeal perché mette in crisi un elemento fondamentale di ogni relazione umana, la fiducia. Se qualcosa che sembra in tutto e per tutto una persona di cui mi fido è in realtà un altro, che trama contro di me, di chi potrò mai fidarmi?

Ultimamente ho un po' questa sensazione leggendo alcuni articoli scientifici. Il metodo scientifico è una invenzione geniale, un modo per cercare di evitare almeno le peggiori truffe che facciamo verso noi stessi, per non intrappolarci in teorie apparentemente sensatissime, ma che non funzionano. Anzi, che non hanno proprio senso. Ma è perfettamente possibile seguire apparentemente tutti i dettami della scienza saltandone il nucleo. Posso ad esempio:

• usare termini scientifici: se parlo di elettromagnetismo, frequenze, informazioni, coerenza quantistica o entanglement sarà sicuramente una roba seria;
• citare ricerche serie, che però dicono tutt'altro rispetto a quanto sostengo io, o che si applicano a condizioni diversissime dalle mie;
• eseguire statistiche a prima vista ineccepibili, che però mostrano risultati sostanzialmente dovuti al caso. Un esempio classico è riportato in un fumetto di XKCD;
• far passare un intervento a un congresso per una pubblicazione scientifica, la maggior parte delle persone non coglie la differenza. Ma in tanti congressi ti fan dire quel che vuoi, e in alcuni puoi addirittura presentare articoli sull'uso endovaginale del cetriolo, della fondazione Rocco Siffredi;
• posso persino pubblicare su riviste che hanno tutta l'apparenza di serietà. Ce ne sono moltissime che chiudono un occhio o anche due). O in cui ho un amico nel comitato di redazione. O di cui sono io stesso il comitato di redazione;

Al gioco si prestano anche università altrimenti rispettabili, o è comunque possibile fingere un loro coinvolgimento con vari trucchi. Si tratta alla fine proprio di un gemello malvagio della scienza: sembra scienza, anche guardato da vicino, ma non lo è. E' qualcos'altro, che sta carpendo la nostra fiducia, in questo caso di solito legato a qualche prodotto da vendere.

Un caso eclatante è quello del cerotto Taopatch®, un dispositivo nanotecnologico basato su nanotubuli di carbonio e quantum dots, che emette fotoni ed elettroni coerenti e permette mirabolanti effetti sulla postura e sulle prestazioni atletiche. Il cerotto vanta anche numerose ricerche e persino un articolo su una rivista referata, in teoria il massimo della "ufficialità" della scienza. Sono quindi andato a leggermi questa documentazione.

Devo ammettere che partivo prevenuto. Perché i quantum dots sono una cosa seria, vengono effettivamente usati per realizzare laser (cioè sorgenti di fotoni coerenti) ma se non gli fornisci energia elettrica non producono nessun fotone.Mentre il Taopatch è un dischetto di plastica, che funziona senza nessuna alimentazione elettrica, semplicemente grazie al calore della pelle. Un oggetto che emette fotoni alle lunghezze d'onda della luce visibile oltretutto si dovrebbe vedere, al buio. Lo scaldi e splende come una lampadina. Te lo applichi in fronte e non hai bisogno delle noiose torce da speleologo.

Il Taopatch® funzionerebbe trasformando fotoni termici in fotoni luminosi, che hanno frequenza (ed energia) superiore, e soprattutto a temperatura di colore superiore. Si tratterebbe a tutti gli effetti di un "frigorifero gratuito", un meccanismo che assorbe energia da un corpo (il nostro) ad una certa temperatura e  la cede ad un altro (il campo elettromagnetico dei fotoni) a temperatura molto più alta, senza dover scaricare calore verso un "pozzo freddo" (funziona normalmente sotto i vestiti, che intrappolano il nostro calore). Un oggetto del genere sfiderebbe il secondo principio della termodinamica, qualcosa che se fosse verificato varrebbe allo scopritore una immediata nomina per il Nobel, e aprirebbe la strada a tutta una serie di mirabolanti macchine a moto perpetuo di seconda specie.

Ho cominciato a studiare la cosa 3 anni fa, in seguito ad un articolo su un blog di un appassionato di scienza, poi ripreso dalla giornalista scientifica Sylvie Coyaud. All'epoca (la pagina del 2015 è stata archiviata nella Time Machine, la rete non dimentica nulla) )il funzionamento del cerotto veniva imputato all' "entanglement quantistico", un collegamento tra oggetti diversi molto difficile da realizzare (ad oggi impossibile per oggetti più grossi di un atomo) e soprattutto difficile da mantenere. Pensare che un cerotto possa essere in uno stato di entaglement con parti del corpo umano (rettifico, con una "unità di memoria" che l'inventore conserva in ditta e con cui trasmette al cerotto le frequenze giuste) è semplicemente ridicolo. L'inventore deve essersene reso conto, e ha rimosso tutti i riferimenti a questo fenomeno, sostituendoli con l'apparentemente più innocua "coerenza". Ma anche la coerenza è qualcosa che non è facile da realizzare. In particolare i fotoni, nella descrizione del dispositivo, sembrerebbero coerenti con qualcosa di non meglio specificato nel corpo del soggetto a cui il dispositivo sarebbe applicato. E soprattutto andrebbe dimostrata, cosa che su dei fotoni che nessuno ha neppure mai visto credo sia complicato. Cosa siano poi degli elettroni coerenti non è dato di sapere.

Ma torniamo alla ponderosa documentazione scientifica. Si parte da una dichiarazione di conformità rilasciata dalla facoltà di Chimica dell'Università di Milano, che in pratica afferma solamente che il dispositivo è innocuo e non costituisce doping. Essendo un dischetto di plastica anallergica, assolutamente inerte, la cosa non mi sorprende.

Poi ci sono diverse tesi di laurea, o di master, e una presentazione ad un congresso. Ne è disponibile una in rete, e credo sia indicativa del livello di questi lavori. Si parte da una introduzione che ricopia le affermazioni pseudo-fisiche contenute nel sito del produttore. Noi saremmo composti al 99% da energia, e il Taopatch@ agirebbe su questa energia tramite i fotoni coerenti emessi (che misteriosamente nessuno vede). Segue una descrizione del sistema scheletro-muscolare che ci tiene in piedi, e infine le misure effettuate su 15 persone a cui è stato applicato il dischetto, confrontate con 15 persone a cui ne è stato applicato uno finto e 15 senza nessun dischetto. I dati sono difficili da interpretare, in quanto non viene fornito un elemento essenziale: quanto variano i risultati tra una persona e l'altra? Qualcosa si capisce guardando attentamente i grafici. Chi indossava il dispositivo mostra una leggerissima (qualche percento) diminuzione della lunghezza delle oscillazioni che esegue quando sta in piedi (bene), e un leggerissimo aumento dell'area su cui oscilla (male). Ma da persona a persona questi parametri variano anche di un fattore 1 a 3, e nei piccoli campioni osservati comunque ci si aspetta variazioni consistenti, anche del 20-30%. Quindi il tesista, per trovare qualcosa, ha innanzitutto calcolato il rapporto tra lunghezza ed area. Ha valutato questa quantità quando le persone tenevano gli occhi aperti e chiusi, e la lingua lasciata libera o puntata contro il palato. In questo modo trova che ad occhi chiusi, con la lingua contro il palato, il Taopatch® causerebbe un "miglioramento" del 10%. Che dai dati riportati è assolutamente casuale. Inoltre siamo nel caso del "multiple comparison bias", se cerchi abbastanza parametri ne troverai sicuramente uno che sostiene quello che vuoi tu. Non commento neppure l'ultimo capitolo, in cui si fa provare il cerotto a DUE malati di sclerosi multipla. In una malattia che ha alti e bassi, e in cui le persone sapevano di indossare un oggetto che li avrebbe dovuti aiutare, sarebbe stato strano non osservare un miglioramento in almeno qualcuno dei 20 parametri misurati.

Infine nel settembre 2017 è stato pubblicato un articolo sulla rivista (referata) "The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness". Anche qui si parte con una descrizione del principio di funzionamento. Si riportano ricerche sugli effetti dei fotoni coerenti (stimolazione laser), dicendo però che per ottenere questi effetti si usano laser con potenze da 5 milliwatt (più luminosi di un puntatore laser) a 200 milliwatt (delle discrete bestie). Se il cerotto emettesse queste potenze, lo si potrebbe usare come lampadina.

Anche qui sono stati analizzati 15 volontari con il cerotto "vero" e 15 con un cerotto "finto". Sono state confrontate la stabilità della postura prima e dopo 4 ore di applicazione del cerotto, ad occhi aperti e chiusi, valutando 4 indicatori (lunghezza totale ed area delle oscillazioni, e deviazioni dalla verticale nei due assi avanti-dietro e destra-sinistra). In totale 8 parametri, che diventano 24 in quanto si confrontano i risultati prima e dopo l'applicazione sia nei singoli gruppi di test e di controllo che i gruppi tra di loro. Solo due di questi mostrano qualcosa, l'effetto del cerotto non sposta il baricentro e non è visibile ad occhi chiusi. E solo in uno c'è una differenza significativa (e comunque modesta) tra gruppo di test e di controllo, dovuta essenzialmente ad un peggioramento nel gruppo con il patch finto, non a un miglioramento in quello con il patch vero. I dati grezzi non sono riportati, lo sono solamente le conclusioni, e quindi non è possibile ripetere e verificare l'analisi statistica. I ricercatori sembrano comunque rendersi conto dei limiti del lavoro e parlano di "risultati preliminari" che "devono essere confermati da altri studi".
Ho trovato un'altra valutazione dello studio, effettuato da un medico che arriva a conclusioni simili alle mie, sul sito Chiedi le prove.  

In conclusione. Se il cerotto funzionasse come descritto nelle ricerche splenderebbe al buio, permetterebbe il moto perpetuo, la comunicazione di informazione istantanea in barba alla velocità della luce, e richiederebbe in generale una revisione della fisica oggi nota a partire dai suoi fondamenti. Il fortunato scopritore concorrerebbe a pieno titolo per il Nobel, e verrebbe inseguito dalle più prestigiose università, oltre a poter fare una valanga di soldi con le applicazioni delle sue scoperte. Non esiste neppure una minima indicazione, in tutta la documentazione fornita, che sostenga queste affermazioni.

Resta la domanda: ma funziona? A sentire i testimonial sì, ma sappiamo da almeno 50 anni che se ti dicono che una cosa funziona, almeno su qualcuno funzionerà. Magari poco. Magari ti sembrerà solo che funzioni anche se non fa nulla. Gli studi disponibili (essenzialmente due, il master e l'articolo su rivista) mostrano il primo un effetto praticamente nullo, e solo sui parametri scelti a posteriori come quelli "giusti". Il secondo un effetto debolissimo, che un testimonial non sarebbe mai in grado di rilevare, e nel senso opposto al primo. Che gli stessi autori dell'articolo sostengono vada confermato prima di crederci davvero.

13/4/2018: In una intervista, l'inventore del cerotto ha precisato che il termine "patch" va inteso in modo informatico, come "aggiornamento software". Poniamo che sia vero, che lui abbia scoperto il modo di utilizzare una tecnologia assolutamente innovativa. Significa che il cerotto sta aggiornando il software del nostro cervelletto. In pratica, sta modificando il nostro sistema nervoso con un apparecchio che è in comunicazione con un sistema informatico (disco a stato solido criogenico) nella sua ditta. Chi ci garantisce, ad esempio, che le modifiche non intervengano anche in altre parti del cervello? O che non siano bidirezionali, e che quindi la tecnologia non consenta l'accesso ai nostri ricordi, che finirebbero nel disco a stato solido? Voi consentireste una "patch" non meglio specificata al vostro portatile usando un dispositivo controllato a distanza? E se al portatile no, perché invece al cervello sì?

Spifferi

Isolare bene la casa è un ottimo sistema per risparmiare energia, che è sempre cosa buona e giusta, e fonte di salvezza (dagli aumenti delle bollette). Qui il prof. Ugo Bardi ci racconta qualcosa di come ha isolato casa sua, ma solleva un piccolo problema accessorio, gli spifferi.

Una fonte non indifferente di perdite energetiche sono gli spifferi, ma se si tappa tutto, si finisce soffocati da esalazioni di tutti i tipi. Pure l'umidità non va trascurata, noi produciamo un bel po' di acqua, con la respirazione, e quella condensa sui muri creando muffe e altre cose poco salubri.

Ci sono tabelle e grafici, e indicativamente devo ricambiare completamente l'aria di casa ogni 3-6 ore, quando ci abito. Minimo quindi 2-3- volte al giorno. E se gli spifferi ricambiano l'aria anche di notte, una casa ben isolata richiederebbe di dormire con le finestre socchiuse o con una "gattaia". Tradotto in energia, per Firenze questo significa fino a 5,5 kWh/mq/anno, un decimo della mia spesa di riscaldamento.

Ho quindi deciso di affrontare il problema. Esistono dei sistemi di ventilazione che recuperano il calore dell'aria in uscita per riscaldare l'aria in ingresso, che sembrerebbe esattamente la cosa che serve. La prima cosa che ho incontrato è stato un impianto con controllo dell'umidità e della ventilazione per un intero grosso appartamento. La "centrale" ha le dimensioni di un armadio, il recupero energetico è altissimo, ma se non hai una villa di 300 mq e non la stai già ristrutturando mi sembra improponibile.

Ho quindi ripiegato su un oggetto decisamente più economico. Sono sempre costi dell'ordine dei 300 euro, si ripaga in 10 anni, all'incirca. Quindi tutto sta a stabilire se l'oggetto dura 10 anni. O se comunque fornisce un grado di comfort che aprendo le finestre o con degli spifferi non hai.

Ho comperato un modello che dichiara un'efficienza di recupero dell'80% e l'ho montato in un vecchio laboratorio del mio osservatorio, essenzialmente perché c'era già il buco nella finestra. Vedete qui il montaggio, molto artigianale, con una cassa di Chianti come supporto. L'isolamento termico invece è un professionale pannello a celle chiuse, da cappotto per pareti, che usiamo come filtro infrarosso nei ricevitori radio. I due fili sono sensori di temperatura, uno per misurare l'aria all'esterno e il secondo per l'aria immessa nell'ambiente, dopo essere stata riscaldata.

L'oggetto è silenziosissimo, nella portata più bassa (20 mc all'ora) non ci si accorge che sta lavorando. In quella più alta (50 mc) ronza come un normale aspiratore da bagno. E' acceso da un paio di mesi, e l'aria della stanza, prima sensibilmente viziata come succede spesso nei vecchi ambienti un po' polverosi, ora è quasi del tutto inodore. Non ho fatto analisi, ma già la sensazione a naso indica un buon ricambio, molto meglio di quando c'era solo un buco nel vetro. E rispetto al buco nel vetro non ci sono confronti, per quel che riguarda il comfort termico.

Con i due sensori ho provato a fare qualche misura. Nelle giornate quasi primaverili di questi giorni chiaramente non si vede un grosso effetto, ma quando fuori c'erano 4 gradi, l'aria che entrava arrivava a 17-18 gradi, con una temperatura interna di 20 gradi. Cioè un'efficienza di recupero dell' 80-85%, per niente male. Le cose van ovviamente peggio con la portata alta, per cui la temperatura dell'aria immessa scendeva a circa 16 gradi, e l'efficienza a un ancora rispettabile 70%. Il ventilatore che tiene in moto la faccenda consuma pochi watt. Considerato che ogni grado recuperato corrispondono, su quella portata, a 20 watt, in un anno consumo una quarantina di kWh per risparmiarne 240. Un EROEI di 6, accettabile.

La fisica delle scie chimiche

Leggendo i siti sul complotto delle scie chimiche, non si riesce mai a trovare una spiegazione chiara su come si formino le scie di condensa. Il meglio che si trova è un riferimento a un sito della NASA, in cui viene indicato che le scie si formano quando la temperatura è inferiore a -40 centigradi, l'umidità relativa maggiore del 70%, e la quota superiore ad 8000 metri.

Anche nei siti più seri, difficilmente c'è una spiegazione che non richieda matematica. E soprattutto è difficile capire la differenza tra scie persistenti e non. La FAQ del CICAP spiega chiaramente che le scie si possono formare anche se non c'è un grammo di umidità nell'aria, se fa abbastanza freddo, ma per non scrivere un poema non spiega perché. Altrove lo si spiega, ma con un bel po' di formule. Non so se avrò più successo, ma ci provo.

Andando molto in sintesi, le scie si formano perché lo scarico degli aerei contiene un sacco di acqua. La benzina è un idrocarburo, è fatta cioè da carbonio ed idrogeno. Bruciando, produce anidride carbonica ed acqua. Un kg di benzina brucia assieme a circa 17 kg di aria, producendo 1,4 kg di acqua, 3 Kg di anidride carbonica e circa 14 kg di aria senza ossigeno.

Quindi gli scarichi di un aereo contengono circa l'8% di acqua, quasi 80 grammi ogni kg di gas di scarico. Sono molto caldi (diverse centinaia di gradi) per cui quest'acqua è sotto forma di vapore. Ma gli scarichi si mescolano rapidamente con l'aria fredda (e di solito piuttosto secca) presente intorno all'aereo. Questo ha due effetti:
- l'acqua (vapore) contenuta nei gas di scarico si raffredda
- l'acqua si diluisce

Se riesco a raffreddare il vapore abbastanza velocemente, prima che si diluisca troppo, ho sempre una scia di condensa.

Ad esempio immaginiamo che l'aria sia a -45 gradi, cioè la temperatura di stanotte sopra Roma, a 7100 metri. Se mescolo una parte di gas di scarico, a 500 gradi, con 100 parti di aria fredda e assolutamente secca a -45 gradi, ottengo dell'aria con 1/100 dell'acqua originale (0,8 grammi per kg di aria) alla temperatura di 5,5 gradi più alta dell'ambiente , cioè a -39,5 gradi circa. A quella quota e a quella temperatura l'acqua condensa se supera 0,4 g/kg, per cui il gas di scarico condensa. Si forma una scia, a poco più di 7000 metri, e con 0% di umidità relativa. Questa è banale fisica, non sono mie illazioni, i conti se li può rifare qualsiasi studente di fisica del primo anno di università.

I conti sono complicati, dipendono da tante cose come l'effettiva temperatura degli scarichi, quota, umidità, ma il risultato è che a queste quote, se la temperatura scende sotto temperature di 42 - 45 gradi sottozero (a seconda della quota), la scia si forma comunque. Queste temperature le troviamo praticamente sempre d'inverno, ma anche d'estate se saliamo abbastanza di quota. E chiaramente se l'atmosfera contiene già dell'acqua, questa si somma a quella dello scarico, e la scia si forma più facilmente, anche a -37 gradi.

45 sotto zero di solito si trovano a quote più alte, ma anche d'estate a 10.000 metri sono la norma. Aerei a 10.000 metri ce n'è un bel po'. In una giornata tipica, sopra la mia testa, ne conto almeno un paio in 10-15 minuti, spesso di più. La cosa non stupisce troppo pensando che In vacanza sulle Dolomiti, ne vedevo due o tre ogni volta che alzavo gli occhi al cielo. Quasi tutti con la loro brava scia. E posso rifarmi i conti per le quote di volo tipiche odierne, tra gli 8000 e gli 11.000 e passa metri, guardandomi un tracciato di una radiosonda per avere un'idea della temperatura tipica dell'aria a quelle quote.

Che succede alla scia una volta che si è formata? La scia continua a diluirsi. A quelle temperature l'acqua ghiaccia subito, ma se continua a diluirsi e se l'aria è secca, molto presto sublima, cioè passa direttamente da ghiaccio a vapore, come succede con la naftalina. Alle condizioni dell'esempio indicato sopra, il ghiaccio sublima se ho meno di 0,14 grammi di acqua per kg di aria. La scia dura qualche minuto e poi svanisce. Come per la lunga, ma non persistente scia nella foto qui sopra, di un aereo che passava a circa 9-10 km di quota, e 15 di distanza da casa mia, il 2 dicembre.

Ma se l'aria conteneva già un po' di umidità, succede una cosa interessante. Se l'umidità è più di quella che serve a condensare, si formano nubi. Cirri, a quelle quote, veli, foschia che nei siti dei sostenitori del complotto sono attribuiti alle scie stesse. Se è un po' meno di questa, l'acqua non condensa (fino a quando arriva quella prodotta dall'aereo, e si forma la scia), ma il ghiaccio non riesce a sublimare. Una volta che la scia si è formata, non può più svanire. Abbiamo una scia persistente.

Nell'esempio fatto sopra se l'aria a -45 gradi conteneva più di 0,14 grammi di acqua per kg (umidità relativa del 70%, ma in assoluto una bazzecola, 140 milligrammi), posso diluire gli scarichi quanto mi pare, ma il ghiaccio non sublimerà mai, neppure dopo ore. La scia si espande, si sposta di lato per il vento (per cui se passa un altro aereo nella stessa via avremo una scia parallela), si sfrangia, ma non svanirà del tutto. Visto che di aerei ne passano alcuni l'ora, si formano rapidamente reticoli come quello qui accanto.

L'aria ad alte quote è molto fredda, ma di solito secca. Però la quantità di acqua che serve a bloccare la sublimazione è davvero poca. A -55 gradi e 10.000 metri sono solo 60 milligrammi per kg di aria. Misurare queste umidità è complicato, i sensori delle radiosonde a queste temperature tendono a dare un po' i numeri del lotto, soprattutto visto che devono fare queste misure velocemente, mentre il pallone sonda sale di quota e le condizioni esterne variano in modo rapido. Inoltre l'umidità varia moltissimo da un punto all'altro dell'atmosfera, e posso avere condizioni per la formazione di scie in un punto, ma non 100 metri di lato, o avanti. Ad esempio in questa foto si vede un aereo che attraversa un cirro, lasciandoci dentro una brevissima scia. La quota è relativamente bassa, intorno agli 8000 metri, e difatti la scia si forma (e persisterà) solo all'interno della zona umida della nube. Nell'inserto un ingrandimento dell'aereo, passato sopra casa mia il 17 novembre.


Quanto sono frequenti le condizioni per scie persistenti? Sono state fatte campagne di misura con aerei attrezzati appositamente, e si trova che alle nostre latitudini succede circa un giorno su 3-4. Più d'inverno, ma guardandosi i dati delle radiosonde (palloni che misurano le condizioni dell'aria, e vengono lanciati quotidianamente da alcuni aeroporti), anche in Agosto un 3 giorni con possibilità di scie persistenti si trovano. Basta succeda ad una particolare quota, e con tutti gli aerei che ci sono si formeranno decine di scie, che dureranno ore. Con sullo sfondo aerei a quota diversa, che mostrano solo le normali scie non persistenti.