Questo blog è attento a tutta la letteratura che si occupa di scienza, anche a quella che simpaticamente la prende in giro. Il maestro di questo genere è stato Georges Perec, con la sua Cantatrix Sopranica L., falso studio “sugli effetti del buttamento dei pomodori sulle soprano”, che ho già riproposto. Non manca un’incursione del sottoscritto nel genere, con Maggioranza di governo e catastrofi naturali: uno studio scientifico, articolo pubblicato in giugno che ha riscosso un certo successo tra coloro che sono convinti che l’attuale presidente del consiglio porti sfortuna e hanno trovato come corredare di basi inconfutabili la loro opinione.
Ieri ho ottenuto da Paolo Albani il permesso di presentare uno dei racconti surreali parascientifici che periodicamente pubblica su Il Caffè illustrato, il bellissimo bimestrale di parole e immagini diretto da Walter Pedullà . Chi frequenta questo blog già conosce Paolo Albani, per gli accenni diretti o indiretti che ogni tanto faccio alla sua giocosa e intelligente opera artistica, poetica e letteraria. Per chi se la fosse persa, consiglio, ad esempio, di andare a leggere la Recensione in forma di lettera che ho pubblicato tra le Recensioni immaginarie e, per chi fosse interessato, segnalo che Domenica 6 dicembre, a Pistoia, a partire dalle ore 17.30, presso Lo Spazio di via dell'Ospizio, libreria - galleria d'arte - sala da tè, verrà inaugurata una sua mostra personale, dal titolo Ritirarsi in silenzio, ma anche no. Nella mostra saranno presentate una serie di opere rappresentative del lavoro dell'artista chiaramente riconducibile al filone della poesia visiva.
Il racconto che riporto si intitola L’esperimento Balmer-Kress e prende spunto dal celebre “effetto farfalla” descritto dal meteorologo americano Edward Lorenz nei primi anni ’60. L’immagine di una farfalla che batte le ali e provoca un tornado a migliaia di chilometri di distanza è stata usata in molti contesti, sia scientifici (come nello studio dei sistemi complessi), sia matematici (negli attrattori di Lorenz), sia letterari e cinematografici. L’opera di Albani "descrive" uno dei tentativi di dimostrare sperimentalmente la fondatezza di tale immagine.
"Il fisico statunitense James Balmer-Kress dell’Università del Maryland, studioso dei sistemi complessi e caotici, ha pubblicato sull’American Journal of Turbulence un saggio intitolato On the Measurement of Butterfly Effect (3, 2000, pp. 1069-1105) in cui espone i risultati di un esperimento che, per l’apertura di nuovi scenari sul piano delle previsioni metereologiche, ha richiamato l’attenzione della comunità scientifica.
La ricerca di Balmer-Kress è finalizzata alla verifica del ben noto “effetto farfalla”, cioè di quel fenomeno, così denominato da Edward Lorenz, metereologo del MIT (Massachusetts Institute of Technology), secondo cui «il battito d’ali di una farfalla nell’Iowa potrebbe, in linea di principio, innescare una valanga di effetti che avrebbe come risultato finale un monsone in Indonesia» (1).
L’effetto farfalla ha un nome tecnico: «dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali». Ciò significa che una catena di eventi può avere un punto di crisi in cui piccoli mutamenti sono suscettibili di ingrandirsi a dismisura.
Per alcuni mesi (quattro per l’esattezza) Balmer-Kress, aiutato da due assistenti, il biologo David Pagels e la chimica Isabelle Holton, si preoccupa di collezionare un’ampia quantità di farfalle diurne, cioè attive nelle ore di luce, di sesso femminile, il cui battito d’ali è notoriamente più uniforme di quello delle farfalle diurne di sesso maschile. Durante vari soggiorni in zone particolarmente ricche di questo tipo di lepidotteri, come l’Amazzonia peruviana e il nord della Cambogia, Balmer-Kress raccoglie 4.572 farfalle diurne di sesso femminile, numero ritenuto minimo ai fini della significatività dell’esperimento.
Tutti gli esemplari vengono collocati all’interno di una grande voliera costruita nella città di Des Moines, in un campo vicino all’Istituto di Fisica sperimentale dell’Università dell’Iowa, finanziatrice del progetto. A questo punto Balmer-Kress passa alla fase esecutiva del suo esperimento.
Considerando mediamente una lunghezza di apertura alare di 11,4 cm per una larghezza di 4 cm e un peso di 3,4 milligrammi ad esemplare e supponendo che i battiti d’ali di una farfalla diurna standard siano all’incirca 19 al secondo, Balmer-Kress congettura che la massa d’aria libera (cioè quella che comunemente si respira) spostabile da ogni soggetto in questione nell’unità di tempo di un secondo sia uguale a 9 cm3.
Da questi dati Balmer-Kress deduce che, facendo agitare tutti gli esemplari di farfalle diurne all’unisono, tramite uno strumento idoneo di comunicazione (come un colpo di cannone a salve), è possibile originare uno spostamento d’aria complessivo di 41.148 cm3. Da quest’ultima stima vanno sottratti i battiti d’ali non realizzati allo sparo, a causa della presenza nel gruppo esaminato di una percentuale x, compresa in genere tra lo 0,6% e lo 0,7%, di farfalle non udenti (si pensi alla Thecla intricarius o alla Papilio dubius) o di farfalle malate oppure in età avanzata, e quindi non ricettive, scientificamente denominate “pigre”. Inoltre per evitare movimenti d’aria non controllabili Balmer-Kress predispone che il rumore del colpo di cannone sia registrato su nastro e amplificato ad un volume idoneo alle capacità uditive delle farfalle.
Le procedure indicate da Balmer-Kress per la corretta esecuzione dell’esperimento sono: 1. il colpo di cannone virtuale va diffuso in piena notte, quando si suppone che le farfalle diurne siano in fase di quiete, o al massimo di dormiveglia, in una fascia oraria sempre eguale; 2. il colpo dev’essere eseguito in un momento di totale assenza di vento e senza alcun preavviso; 3. prima dello sparo bisogna evitare nel modo più assoluto l’impiego di fonti di luce artificiale che potrebbe disturbare il sonno delle farfalle, così da comprometterne i riflessi.
Una volta effettuato il colpo di cannone dal campo-base di Des Moines non resta a Balmer-Kress che osservare l’eventuale formazione di un monsone in un punto prestabilito dell’Indonesia (per una molteplicità di fattori climatici e turistici viene scelta la località di Bedulu nell’isola di Bali). Naturalmente il nesso battiti d’ali di farfalla-creazione del monsone, precisa Balmer-Kress, deve tenere conto delle condizioni di temperatura e pressione esistenti al momento dell’esperimento nella fascia intertropicale, della velocità media di spostamento degli alisei che è di 5 m/s (minuti al secondo) e di altri fattori stocastici di disturbo (ad es. flussi di uccelli migratori in ritardo o fuori rotta, mutamenti improvvisi nell’intensità della navigazione aerea, ecc.), oltre che del battito d’ali di altri volatili presenti nella zona geografica interessata (su quest’ultimo elemento l’analisi di Balmer-Kress fornisce simulazioni e calcoli correttivi basati su serie statistiche sufficientemente attendibili).
La conclusione cui giunge Balmer-Kress è che il tempo mediamente necessario, in condizioni normali, per la formazione di un monsone registrabile a Bedulu (Indonesia) dopo il rumore di un colpo di cannone riprodotto ai bordi della voliera nel campo di Des Moines (Iowa) è di 3,2 giorni.
Dal 4 febbraio al 2 settembre del 1999 Balmer-Kress effettua 27 esperimenti, quattro al mese, ad intervalli di circa 8 giorni l’uno dall’altro, tutti regolarmente attuati nella stessa fascia oraria, cioè dalle 2 alle 3, con lo stesso apparecchio stereo e lo stesso altoparlante (2). In 21 di essi, a seguito del brusco risveglio delle farfalle diurne a Des Moines, registra, dopo un lasso di tempo atteso oscillante fra i 3 e i 4 giorni, la nascita di un monsone (invernale ed estivo a seconda della stagione) nell’osservatorio di Bedulu. I riscontri negativi, 6 nel complesso e tutti significativamente verificatisi nell’ultima fase dell’esperimento, sono imputabili secondo Balmer-Kress al peso decrescente del “fattore sorpresa” sul comportamento delle farfalle".
Nota
1. Un precedente tentativo di misurazione dell’effetto farfalla è descritto nell’articolo di D. Inaudi, X. Colonna de Lega, A. Di Tullio, C. Forno, P. Jacquot, M. Lehmann, Max Monti e S. Vurpillot, Chaos: demonstrated the butterfly effect, pubblicato sul numero 1/6, novembre-dicembre 1995 degli Annals of Improbable Research.
2. Riportiamo qui di seguito una rappresentazione grafica dei risultati dell'"esperimento di Balmer-Kress, tratta da pag. 1103 del citato saggio del fisico statunitense.
il Caffè illustrato, 1, giugno-luglio 2001, pp. 82-83.
Ieri ho ottenuto da Paolo Albani il permesso di presentare uno dei racconti surreali parascientifici che periodicamente pubblica su Il Caffè illustrato, il bellissimo bimestrale di parole e immagini diretto da Walter Pedullà . Chi frequenta questo blog già conosce Paolo Albani, per gli accenni diretti o indiretti che ogni tanto faccio alla sua giocosa e intelligente opera artistica, poetica e letteraria. Per chi se la fosse persa, consiglio, ad esempio, di andare a leggere la Recensione in forma di lettera che ho pubblicato tra le Recensioni immaginarie e, per chi fosse interessato, segnalo che Domenica 6 dicembre, a Pistoia, a partire dalle ore 17.30, presso Lo Spazio di via dell'Ospizio, libreria - galleria d'arte - sala da tè, verrà inaugurata una sua mostra personale, dal titolo Ritirarsi in silenzio, ma anche no. Nella mostra saranno presentate una serie di opere rappresentative del lavoro dell'artista chiaramente riconducibile al filone della poesia visiva.
Il racconto che riporto si intitola L’esperimento Balmer-Kress e prende spunto dal celebre “effetto farfalla” descritto dal meteorologo americano Edward Lorenz nei primi anni ’60. L’immagine di una farfalla che batte le ali e provoca un tornado a migliaia di chilometri di distanza è stata usata in molti contesti, sia scientifici (come nello studio dei sistemi complessi), sia matematici (negli attrattori di Lorenz), sia letterari e cinematografici. L’opera di Albani "descrive" uno dei tentativi di dimostrare sperimentalmente la fondatezza di tale immagine.
"Il fisico statunitense James Balmer-Kress dell’Università del Maryland, studioso dei sistemi complessi e caotici, ha pubblicato sull’American Journal of Turbulence un saggio intitolato On the Measurement of Butterfly Effect (3, 2000, pp. 1069-1105) in cui espone i risultati di un esperimento che, per l’apertura di nuovi scenari sul piano delle previsioni metereologiche, ha richiamato l’attenzione della comunità scientifica.La ricerca di Balmer-Kress è finalizzata alla verifica del ben noto “effetto farfalla”, cioè di quel fenomeno, così denominato da Edward Lorenz, metereologo del MIT (Massachusetts Institute of Technology), secondo cui «il battito d’ali di una farfalla nell’Iowa potrebbe, in linea di principio, innescare una valanga di effetti che avrebbe come risultato finale un monsone in Indonesia» (1).
L’effetto farfalla ha un nome tecnico: «dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali». Ciò significa che una catena di eventi può avere un punto di crisi in cui piccoli mutamenti sono suscettibili di ingrandirsi a dismisura.
Per alcuni mesi (quattro per l’esattezza) Balmer-Kress, aiutato da due assistenti, il biologo David Pagels e la chimica Isabelle Holton, si preoccupa di collezionare un’ampia quantità di farfalle diurne, cioè attive nelle ore di luce, di sesso femminile, il cui battito d’ali è notoriamente più uniforme di quello delle farfalle diurne di sesso maschile. Durante vari soggiorni in zone particolarmente ricche di questo tipo di lepidotteri, come l’Amazzonia peruviana e il nord della Cambogia, Balmer-Kress raccoglie 4.572 farfalle diurne di sesso femminile, numero ritenuto minimo ai fini della significatività dell’esperimento.
Tutti gli esemplari vengono collocati all’interno di una grande voliera costruita nella città di Des Moines, in un campo vicino all’Istituto di Fisica sperimentale dell’Università dell’Iowa, finanziatrice del progetto. A questo punto Balmer-Kress passa alla fase esecutiva del suo esperimento.
Considerando mediamente una lunghezza di apertura alare di 11,4 cm per una larghezza di 4 cm e un peso di 3,4 milligrammi ad esemplare e supponendo che i battiti d’ali di una farfalla diurna standard siano all’incirca 19 al secondo, Balmer-Kress congettura che la massa d’aria libera (cioè quella che comunemente si respira) spostabile da ogni soggetto in questione nell’unità di tempo di un secondo sia uguale a 9 cm3.
Da questi dati Balmer-Kress deduce che, facendo agitare tutti gli esemplari di farfalle diurne all’unisono, tramite uno strumento idoneo di comunicazione (come un colpo di cannone a salve), è possibile originare uno spostamento d’aria complessivo di 41.148 cm3. Da quest’ultima stima vanno sottratti i battiti d’ali non realizzati allo sparo, a causa della presenza nel gruppo esaminato di una percentuale x, compresa in genere tra lo 0,6% e lo 0,7%, di farfalle non udenti (si pensi alla Thecla intricarius o alla Papilio dubius) o di farfalle malate oppure in età avanzata, e quindi non ricettive, scientificamente denominate “pigre”. Inoltre per evitare movimenti d’aria non controllabili Balmer-Kress predispone che il rumore del colpo di cannone sia registrato su nastro e amplificato ad un volume idoneo alle capacità uditive delle farfalle.
Le procedure indicate da Balmer-Kress per la corretta esecuzione dell’esperimento sono: 1. il colpo di cannone virtuale va diffuso in piena notte, quando si suppone che le farfalle diurne siano in fase di quiete, o al massimo di dormiveglia, in una fascia oraria sempre eguale; 2. il colpo dev’essere eseguito in un momento di totale assenza di vento e senza alcun preavviso; 3. prima dello sparo bisogna evitare nel modo più assoluto l’impiego di fonti di luce artificiale che potrebbe disturbare il sonno delle farfalle, così da comprometterne i riflessi.
Una volta effettuato il colpo di cannone dal campo-base di Des Moines non resta a Balmer-Kress che osservare l’eventuale formazione di un monsone in un punto prestabilito dell’Indonesia (per una molteplicità di fattori climatici e turistici viene scelta la località di Bedulu nell’isola di Bali). Naturalmente il nesso battiti d’ali di farfalla-creazione del monsone, precisa Balmer-Kress, deve tenere conto delle condizioni di temperatura e pressione esistenti al momento dell’esperimento nella fascia intertropicale, della velocità media di spostamento degli alisei che è di 5 m/s (minuti al secondo) e di altri fattori stocastici di disturbo (ad es. flussi di uccelli migratori in ritardo o fuori rotta, mutamenti improvvisi nell’intensità della navigazione aerea, ecc.), oltre che del battito d’ali di altri volatili presenti nella zona geografica interessata (su quest’ultimo elemento l’analisi di Balmer-Kress fornisce simulazioni e calcoli correttivi basati su serie statistiche sufficientemente attendibili).
La conclusione cui giunge Balmer-Kress è che il tempo mediamente necessario, in condizioni normali, per la formazione di un monsone registrabile a Bedulu (Indonesia) dopo il rumore di un colpo di cannone riprodotto ai bordi della voliera nel campo di Des Moines (Iowa) è di 3,2 giorni.
Dal 4 febbraio al 2 settembre del 1999 Balmer-Kress effettua 27 esperimenti, quattro al mese, ad intervalli di circa 8 giorni l’uno dall’altro, tutti regolarmente attuati nella stessa fascia oraria, cioè dalle 2 alle 3, con lo stesso apparecchio stereo e lo stesso altoparlante (2). In 21 di essi, a seguito del brusco risveglio delle farfalle diurne a Des Moines, registra, dopo un lasso di tempo atteso oscillante fra i 3 e i 4 giorni, la nascita di un monsone (invernale ed estivo a seconda della stagione) nell’osservatorio di Bedulu. I riscontri negativi, 6 nel complesso e tutti significativamente verificatisi nell’ultima fase dell’esperimento, sono imputabili secondo Balmer-Kress al peso decrescente del “fattore sorpresa” sul comportamento delle farfalle".
Nota
1. Un precedente tentativo di misurazione dell’effetto farfalla è descritto nell’articolo di D. Inaudi, X. Colonna de Lega, A. Di Tullio, C. Forno, P. Jacquot, M. Lehmann, Max Monti e S. Vurpillot, Chaos: demonstrated the butterfly effect, pubblicato sul numero 1/6, novembre-dicembre 1995 degli Annals of Improbable Research.
2. Riportiamo qui di seguito una rappresentazione grafica dei risultati dell'"esperimento di Balmer-Kress, tratta da pag. 1103 del citato saggio del fisico statunitense.
il Caffè illustrato, 1, giugno-luglio 2001, pp. 82-83. 
Ma i movimenti peristaltici e il conseguente aumento della quantità di metano libero nell'atmosfera (perfettamente misurabili, come ognun sa e tra l'altro imputabili di un consistente aumento dell'effetto serra) potrebbero per estensione logica dare risultati assimilabili all'effetto farfalla? Capisco che si possa considerare meno poetico, ma la scienza è scienza.
RispondiEliminaDispiace che esista persino un movimento peristaltico in campo artistico (ne parla Pablo Echaurren). La misurazione dell'effetto farfalla è lontana dal raggiungere i suoi obiettivi, perchè troppe sono le variabili in gioco. Balmer-Kress ignora, oltre al ruolo delle turbolenze da legumi che segnali, i possibili effetti della continua apertura e chiusura di porte e finestre tra Des Moines e Bali, oppure l'enorme effetto combinato dei microscopici battiti d'ali di miliardi di miliardi di insetti. Scientificamente parlando, l'effetto farfalla non è dimostrabile, quindi non esiste.
RispondiEliminaSe la farfalle battendo le ali fanno tutto questo metaforico casino, immaginatevi il casino letterale che fanno le lucciole battendo i marciapiedi...
RispondiEliminaNotevole, mi permetto di segnalare solo un'inesattezza che potrebbe porre in cattiva luce il pregevole paper.
RispondiEliminaA un certo punto si legge:
"velocità media di spostamento degli alisei che è di 5 m/s (minuti al secondo)"
che è profondamente fuorviante. Basta dare un'occhiata al SI (Sistema Internazionale) per capire che si deve intendere metri al secondo. Che si tratti di una mera svista sembra confermato dal simbolo "s" per secondo, invece dell'orrendo "sec" usuale a pressapochisti e faciloni. Poi, che diamine, non torna nemmeno l'analisi dimensionale.
L'errore si riscontra già nel paper dell'Albani ma, maestro Popinga, non basta fare un copiancolla senza nemmeno rileggere. Se serve, come prova della stima che ho per Lei, mi consideri disponibile per parte dei necessari referaggi.
Questo è quello che accade quando i metereologi (e aggiungerei tutti quelli che cazzeggiano con la statistica) s'inventano di essere scienziati. Bella forza: un computerone, una quantità indigesta di dati iniziali, ore e ore di macinino et voilà, la cazzata è servita. Se Simplicio avesse avuto un PC .........
RispondiEliminaJuhan, anche se ti dico che il problema me l'ero posto non ci credi. Il dilemma era correggere la svista dell'autore, tradendolo (oltretutto lo conosco), oppure lasciare il testo integro, imprecisione compresa. Ho optato per il secondo corno, una volta tanto abbandonando il mio ruolo di prof.
RispondiEliminaPeppe, non capisco la tua disistima verso coloro che utilizzano la statistica per fare previsioni. O, dato che sei un fisico, dunque hard scientist, ce l'hai con i complessomani? Allora anche Boltzmann, a suo modo...
Colapesce, il numero crescente di lucciole in Italia può spiegare dunque il cambiamento del regime delle piogge nel nostro paese. Le alluvioni sono colpa dei frequentatori di lucciole, in primis del Gran Puttaniere, il che chiude il cerchio con l'articolo sul rapporto tra governo e catastrofi naturali.
@ Popinga
RispondiEliminaNo fai male a dubitare, ti credo e sai che ti dico: meno male!
Altrimenti il mio commento avrebbe dovuto orientarsi su qualcos'altro. Oppure avrei potuto aspettare perché Peppe meriterebbe una valanga di osservazioni, su (lista non esaustiva) statistica, uso del computer, metereologia, metodo scientifico, peripatologia applicata e via dicendo. Poi vai a vedere e ti chiedi chi sta poeando, il mondo sta diventando troppo complesso, per capirlo serve un modello col 'puter, adesso lo faccio in Haskell.
Ancora: i riferimenti a papiSilvio ultimamente si sprecano ma è un fatto (scientifico) che porta sfiga.
Bon. Adesso sono in sabbatico, sto costruendo il modello di cui sopra e sono appena alle prime monadi. Ma voi potete continuare anche senza di me.
Boltzmann, che è una figura tragica della storia della scienza, aveva una visione riduzionista (atomista) della materia. Si, era un complessomane che pensava al mondo come ad un infinito concatenarsi di eventi, risultato dell'incessante accoppiamento e separazione di costituenti elementari. La mia non è uuna critica ad una categoria ma ad un modo di procedere...
RispondiElimina@juhan
RispondiElimina"...Poi vai a vedere e ti chiedi chi sta poeando, il mondo sta diventando troppo complesso, per capirlo serve un modello col 'puter, adesso lo faccio in Haskell..."
Troppo difficile per me, sono un semplice ragazzo di campagna.
Caro Pop, forse l'effetto farfalla non esiste , ama quello a cui facevo riferimento esiste eccome, e l'eccesso di pasta e fagioli lo dimostra ampiamente. Sarebbero necessri però caolcoli precisi.
RispondiElimina@Juhan, che papi porti sfiga è accertato, ma attento, non nasconderti dietro allo studio, perchè alle monadi o similia è sicuramente interessato e molto.
Gustoso post e ... simpatici commenti!:-)
RispondiEliminaciao Pop
g
A proposito dell'altro esperimento sulla sfiga di berlusconi, sarei curioso di sapere a quanto ammonta la sfiga del governo berlusconi adesso dopo tutti questi mesi. E' possibile pubblicare una review? :D
RispondiEliminaPopinga sei sull'arancione! Ma io ti faccio i complimenti a prescindere.
RispondiEliminaB
Se qualcuno mi spiega l'arancione io ci spiego le monadi. E non so se vi convenga. Altrimenti ci mettiamo una croce sopra, come sulla bandiera della Padagna.
RispondiEliminaAnch'io (che sono a scuola e non à la maison) non so che cosa sia l'arancione. Hanno riaperto il Macondo? Vado che mi chiamano.
RispondiEliminaPopinga, prima lo avevo spiegato meglio, ma il commento non me lo vuole prendere, il tuo rettangolo azzurro. Comunque era per dirti guarda E io che mi pensavo - POST CONSIGLIATI
RispondiEliminaCiao
B
Alessandro Bonino (E io che mi pensavo, il link è a destra nell'elenco dei miei preferiti) è troppo buono a segnalare il mio articolo tra quelli che gli son piaciuti. Penso proprio che il merito sia soprattutto di Paolo Albani.
RispondiEliminaMa Pop, potrebbe essere la Legge dei Battiti d'ala di Farfalla perfetti.
RispondiElimina... con k costante di Boltzmann? Mi metti nei guai...
RispondiElimina