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SCIENZA, ANTISCIENZA E FANTASCIENZA.

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La SCIENZA è una parola, manipolabile come ogni altra parola, ed attribuibile anche a ciò che scienza non è. E gli SCIENZIATI chi sono? Un professore universitario è necessariamente uno SCIENZIATO? E un industriale, o un fisico o un chimico che lavorano nell’industria con incarichi scientifici di alto livello, sono SCIENZIATI oppure no?
La vulgata mediatica attribuisce questa qualifica a ricercatori e professori universitari.
Alcuni tra loro sono, effettivamente, degli SCIENZIATI. Ma non tutti …
Molti professori universitari fanno carriera in ambito universitario, senza avere mai sfiorato un diverso ambiente di lavoro: studiano sui libri dell’università, si laureano, restano in quell’ambito come precari, prima, facendo gli sgobboni per qualche docente, e poi, poco alla volta riescono a raggiungere il loro scranno. Ma insegnare quello che leggi sui libri non significa essere SCIENZIATI ! Alcuni fanno anche ricerca, ma non tutti, forse una minoranza. E talvolta parrebbe che certi professori abbiano imparato a memoria quello che hanno letto e lo ripetano ai loro studenti, ma senza aver capito veramente quello che hanno letto.

Mi viene in mente la meccanica quantistica: in estrema sintesi questa dice che gli atomi possono passare da uno stato energetico all’altro soltanto per quantità discrete, non in continuo. E’ VERO, ma è FALSO allo stesso tempo. Io mi guardo bene dal confutare la meccanica quantistica, ce tutte le sue LEGGI, che ho studiato all’università, io, però, al contrario di tanti altri, studiavo per CAPIRE, non per imparare a memoria e ripetere.
Si, questo sistema non mi ha portato ad una laurea con 100 e lode, ma ha aperto la mia mente, più di quanto già non fosse per mia fortuna biologica.

Quando un atomo viene eccitato da energia incidente, i suoi elettroni più energetici, quelli situati sulla corona elettronica periferica, secondo il desueto modello atomico di Bohr, possono passare al livello energetico superiore, se già non lo occupano, solo e soltanto se ricevono una ben precisa quantità di energia, tipica di quell’atomo. Se la riceve l’elettrone più periferico, questo si distacca dall’atomo, e si crea uno ione positivo. Questa descrizione è ineccepibile e spero inconfutabile, ma..
Ma su queste basi moti “scienziati” immaginano che una radiazione elettromagnetica che non sia idonea a trasferire quella precisa quantità di energia all’elettrone non sia in grado di interagire con l’atomo, e che quindi lo attraversi senza colpo ferire, in assoluta trasparenza.
Ma non è così, perché NON PUO’ essere così.

Noi conosciamo gli elettroni attraverso le loro manifestazioni fisiche palesi (elettricità) ed attraverso le tracce che questi lasciano negli strumenti complessi destinati al tracciamento delle particelle sub atomiche. Del loro comportamento all’interno dell’atomo non sappiamo nulla, ed il noto principio di indeterminazione di Heisenberg è un modo per affermare questo. Lo stato energetico delle particelle è determinato dalla loro velocità; in pratica una particella FERMA quasi cessa di esistere, perché l’energia che le caratterizza è energia cinetica. Nessuno ha mai osservato in un sincrotrone una particella subnucleare FERMA ! Ora, come fa un elettrone atomico a passare dallo stato energetico 1 allo stato 2 in maniera quantica ? Perché se non passa attraverso una fase di accelerazione ed aumento della sua velocità non può raggiungere lo stato 2, a meno di non farlo in tempo ZERO !
Quindi la transizione energetica determinata dalla radiazione incidente dovrebbe avere luogo ad una velocità INFINITA, altro che velocità della luce …

No, non è così, non può esserlo: gli stati energetici dei singoli elettroni di un atomo sono distanziati tra loro da quel quanto caratteristico di energia, ma se l’atomo riceve energia possono accelerare, aumentare la loro energia cinetica, pur senza averne abbastanza per effettuare il salto quantico. In altri termini: la materia NON è mai TRASPARENTE all’energia incidente. L’energia radiante, come l’energia termica trasmessa per conduzione, viene sempre assorbita, se c’è collisione fisica, cioè se se il campo di energia della radiazione o della materia incidente interferisce con quello della materia bersaglio. I cambiamenti di stato “visibili” del bersaglio, però, hanno luogo per salti quantici.
Per visibili intendo visibili in termini strumentali avanzati.

Se guardiamo un qualsiasi spettro di assorbimento di energia radiante, di una qualsiasi molecola, notiamo come questo si presenti come una curva con uno o più picchi di assorbimento di radiazioni a frequenze diverse, che coincidono con le frequenze alle quali lo stato energetico della radiazione coincide con il quanto di energia capace di produrre nel bersaglio un cambiamento di stato energetico “visibile”. Questi picchi di assorbimento vengono anche chiamate RIGHE di assorbimento a determinate frequenze.
Ma l’assorbimento esiste anche attorno alle righe, per le radiazioni a frequenza maggiore o minore. Le “righe” indicano una frequenza alla quale l’atomo è particolarmente sensibile, tanto da produrre un immediato salto quantico (che non vuol dire tempo ZERO !) , una sorta di “frequenza di risonanza”.

Tutto questo discorso sui salti quantici per dire cosa? Che quello che leggi su un libro di Fisica, o altro, può essere VERO (si spera che lo sia, ed in passato lo era, ma oggi …) ma c’è dell’altro che NON leggi, che è sottointeso, che emerge soltanto dalla tua comprensione dei fenomeni che stati studiando. Ci sono molti sottointesi anche in campo scientifico, cose date per scontate, che non ripeti mille volte. Per descrivere l’energia che un salto idraulico può sviluppare non devo sottolineare che questo è subordinato all’esistenza della forza di gravità !!! Ma con qualcuno, forse, andrebbe fatto …
La Scienza significa anche largo impiego della matematica, uno strumento insostituibile.
Ma attenzione: è solo uno strumento; 2 + 2 in assenza di oggetti non significa nulla.
E tutte le formulazioni matematiche sono subordinate a CONDIZIONI di validità, ipotesi, postulati, campo di applicazione, ecc. In loro assenza la formula matematica è priva di significato. Il problema è che ipotesi e postulati sono SOGGETTIVI, a meno di non essere determinati da condizioni sperimentali inconfutabili. La forza di gravità terrestre è un postulato, e direi che è attendibile quanto basta; ma tanti altri …

Questi ed altri punti deboli della SCIENZA e degli scienziati fanno si che sia molto difficile la comprensione di quanto viene proposto in ambito scientifico, soprattutto da chi non dispone di una competenza scientifica sufficiente, ma anche in ambito scientifico il dibattito è spesso molto articolato, tanto che molti preferiscono produrre formulazioni alternative, piuttosto che confutare quelle dei colleghi, dando la stura ad ulteriori dibattiti. Un gioco che alimenta la Scienza, con il confronto, e poi ciascuno crede a quel che vuole. Quando, però, le conclusioni di una FAZIONE scientifica hanno la pretesa di imporre diversi modelli di vita ai popoli, con l’appoggio di interessi economici e politici, allora siamo caduti nelle pericolose conseguenze di una ANTI-SCIENZA , che non è più scienza ma faziosità ideologica, sostenuta da interessi personali.

Se questo non accade, ma si resta nell’ambito speculativo e del confronto tra addetti ai lavori su temi lontani dal mondo reale in cui viviamo, allora si può sconfinare nella FANTASCIENZA, ma questa non fa male a nessuno, sin che resta dentro i suoi confini, dentro un VASO DI PANDORA da non scoperchiare mai.

Ing. Franco Puglia

Milano, 12 novembre 2024

I MECCANISMI DELLO SCAMBIO TERMICO NELLA MATERIA

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Esistono tre meccanismi distinti per cui si può verificare uno scambio di calore tra corpi diversi: CONDUZIONE, CONVEZIONE ed IRRAGGIAMENTO.
Secondo le situazioni, uno dei tre meccanismi può avere un’influenza predominante sugli altri ma questo non esclude che molto spesso si trovino tutti e tre contemporaneamente presenti.

CONDUZIONE: scambio di calore tra corpi (o parti dello stesso corpo) aventi temperatura diversa, senza alcun movimento di materia. Prendiamo per esempio una parete di spessore “s” e di superficie “S”: nella faccia della parete interna misuriamo una temperatura ambiente di +20°C, mentre nella parte esterna, misuriamo -3°C. L’intensità del flusso termico che attraversa la parete è proporzionale alla differenza di temperatura (dt = ti – te) tra le due facce della parete e dipende dalle caratteristiche di quest’ultima.
Il flusso sarà tanto più intenso quanto maggiore sarà la superficie della parete, quanto minore è il suo spessore e quanto più permeabile al flusso termico è il materiale della parete (coefficiente di conducibilità K). Il coefficiente di conducibilità termica dipende dalla natura dei materiali: sono buoni conduttori i metalli, cattivi conduttori le sostanze non metalliche, pessimi conduttori i liquidi in genere e soprattutto i gas, per esempio l’aria.
Possiamo concludere con una formula riassuntiva della conduzione: Q=K x S x (ti-te) / s

CONVEZIONE: questo meccanismo si produce quando c’è uno scambio di calore tra un elemento solido, liquido o gassoso ed un altro fluido a temperatura più bassa.
Infatti, in questo meccanismo, oltre ad un flusso di calore, troviamo anche un effettivo movimento meccanico di materia fluida, che da vita a dei moti convettivi.
Essi possono essere dovuti al fatto che gli strati più caldi di un fluido tendono a dilatarsi, e ad acquistare perciò una densità inferiore rispetto a quella degli strati più freddi.
Quindi, se i due fluidi a temperatura diversa hanno la stessa densità, il fluido caldo (più leggero) tenderà a salire verso l’alto, mentre quello freddo (più pesante) tenderà ad andare verso il basso. I moti convettivi possono anche essere determinati da differenze di pressione del fluido tra due punti distanti tra loro: le due pressioni tendono ad uniformarsi, trasferendo materia, portando il fluido ad assumere ovunque la medesima densità.

IRRAGGIAMENTO: Esiste un terzo meccanismo che, a differenza degli altri due, non richiede la necessaria presenza di materia. Infatti, tutti i corpi caldi emettono particolari radiazioni (raggi infrarossi) che si possono trasmettere anche attraverso il vuoto; se questi raggi colpiscono un corpo più freddo di quello che li ha generati, vengono in parte assorbiti e si produce in questo modo uno scambio termico. La quantità di calore trasmessa per irraggiamento da un corpo caldo è fortemente influenzata dalla sua temperatura, dalla natura del corpo stesso (emissività, da 0 a 1) e dalla natura della superficie del corpo assorbente più freddo. Superfici porose e annerite assorbono infatti per intero la radiazione incidente, mentre superfici bianche o speculari la riflettono in gran parte.
La quantità di energia che una molecola può irradiare è proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta T, espressa in gradi Kelvin, attraverso un coefficiente denominato costante di Stefan-Boltzmann, Ksb pari a 1,380649 x 10-23 Joule / °K . .

Per una massa solida conta anche la superficie radiante S, l’emittanza Em, cioè l’attitudine ad irradiare energia, che può assumere valori tra zero ed uno (corpo nero) ed il tempo. Nell’unità di tempo quindi la potenza irradiata da un corpo nero è W = S x Em x Ksb x T4 . Stante il valore di Ksb, dovremmo portare un corpo nero di superficie unitaria a 1.000.000 °K per irradiare 13,80649 Watt di potenza termica. A temperature più basse la potenza termica trasmissibile crolla, ed entra in gioco la superficie radiante o la massa radiante, che assume un peso prevalente nello scambio termico.
Detto questo, immaginate se è mai possibile che nel clima del pianeta lo scambio termico tra la sua superficie e l’atmosfera possa mai prevedere un significativo trasferimento termico dall’atmosfera verso terra, visto che l’atmosfera, a tutte le quote, presenta temperature inferiori a quelle del suolo, e se anche fossero superiori parliamo di temperature inferiori a 300°K, quindi con una potenza radiante unitaria infima. Quindi un trasferimento di calore significativo implica una MASSA significativa; in atmosfera, a tutte le quote, il 99% del gas atmosferico è costituito da ossigeno ed azoto, e la CO2 è presente solo nello 0,042%.
Che contributo potrebbe mai dare quel misero 1% che resta, quali che siano le sue caratteristiche? Nessuno.

L’ATMOSFERA NON PUO’ RISCALDARE LA SUPERFICIE DEL PIANETA PER VIA RADIANTE, PERCHE’ LE LEGGI DELLA FISICA GLIELO IMPEDISCONO.

Può farlo soltanto trasferendo fisicamente, PER CONVEZIONE (venti e correnti d’aria) aria calda o fredda da un territorio ad un altro, e nulla più. L’atmosfera opera soltanto come ritardante del raffreddamento del pianeta nelle ore notturne, perché oppone alla superficie del pianeta una massa d’aria a temperatura lentamente decrescente verso lo zero assoluto del cosmo, invece di esporla direttamente al vuoto cosmico. I fenomeni climatici TUTTI sono determinati dall’interazione termodinamica tra la superficie planetaria e l’atmosfera, entrambe riscaldate dall’irraggiamento solare diurno, e dai fenomeni dinamici che si attivano in atmosfera a causa delle differenti condizioni di temperatura nei vari punti del pianeta, che determinano gradienti di pressione, correnti d’aria anche vorticose, trasporti di masse d’aria fredde e calde, ed interazione con il vapore acqueo atmosferico che, grazie alle caratteristiche della molecola, può condensare in acqua piovana o gelare in neve o grandine. L’effetto serra dell’atmosfera NON ESISTE ed i GAS SERRA tanto meno. Smettiamola di condizionare la nostra vita alla produzione di CO2 indotta dall’impiego dei combustibili organici, carbone, petrolio e gas naturale.

Ing. Franco Puglia

8 Novembre 2024