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Il kilogrammo di Plank

Nulla è più come prima (… e come mi sento vecchio in questi asserti) dalla nonnina che cuce sull’uscio di casa al chilogrammo. Eh ???

Si, neanche il nostro punto di riferimento per vacui discorsi da palestra o da macellaio è destinato a rimanere quello di un tempo, a partire dal 2019 un kilo non sarà più un kilo (cioè si, sarà sempre lui, ma non più fisicamente lui). E, forse, meglio così … no, non per la gioia dei fautori del sistema imperiale britannico.

In origine era un cilindretto di platino-iridio (conservato a Parigi come ci insegnano a scuola) che portava sulle sue spalle la responsabilità di tarare tutte le bilance del mondo. Un ruolo decisamente poco invidiabile per il piccolo oggetto che porta comunque egregiamente avanti da circa 130 anni. Per alleviarne le sofferenze, nel 1889 furono prodotti 18 campioni destinati ad essere identici (e già l’uso di questa parola non può che far storcere il naso) al cilindretto originale per essere distribuiti nei vari paesi affinché vi fossero più riferimenti quando si parla di Kg, gr, hg e simili. Ovviamente la precisione e la misura della massa si riflette direttamente su tutte le grandezze che da essa dipendono (e non sono poche), e.g. densità, candela, ampere, mole, etc.

Periodicamente tali “copie” fanno un viaggio a Parigi per essere confrontate con l’originale (o meglio, anche qui, con copie di lavoro dell’originale). Ovviamente il paragone non è come quando andiamo dal fruttivendolo. I campioni sono conservati sotto teche stagne, vanno lavati con acqua bi-distillata e speciali solventi, non vanno sfregati per non rimuovere materiale ed astuzie del genere. Inoltre una volta ogni 40 anni, il cilindro dei cilindri, il chilogrammo originale, viene rimosso dalla sua teca per fare un’ulteriore paragone con i 18 esemplari e con le sue copie di lavoro.

KgCampione.png

Beh, il punto è che nonostante tutte queste copie ed accortezze, il chilogrammo padre ha perso circa 50 microgrammi rispetto a tutti gli altri. O meglio, la differenza è di 50 microgrammi, ma che sia lui ad aver perso peso o gli altri ad averlo preso non ci è dato saperlo. Il meccanismo che ha causato tale variazione di peso non è affatto chiaro, mentre è chiaro che questo macchinoso sistema è intrinsecamente impreciso. Ah, la precisione richiesta per queste misure? Venti parti su un miliardo…

Il problema è superabile modificando il riferimento del chilogrammo da un campione fisico ad una grandezza fisica universalmente misurabile, come ad esempio la forza elettromagnetica, esprimibile a sua volta in funzione della costante di Plank (finalmente una grandezza universale!). La bilancia di Kimble è praticamente una bilancia a due bracci; su uno dei due viene posizionato un peso , mentre l’altro è lasciato vuoto ed il peso è controbilanciato da una corrente elettrica che scorre in un un filo immerso in un campo magnetico. La misura della corrente (che è poi la precisione nella misurazione della costante di Plank, ovvero di decine di parti su miliardo) è precisa quanto basta per vedere che forza serve per bilanciare il chilogrammo campione. Anche qui, ovviamente, più facile a dirsi che a farsi, dato che la bilancia deve essere isolata da qualunque perturbazione esterna, la precisione nella misurazione della corrente deve essere molto elevata, così come la ripetibilità della stessa.

Praticamente spostiamo il problema da accortezze manuali per il trattamento di un campione fisico ad accortezze tecnologiche nella misurazione di grandezze fisiche.

Un primo passo avanti.

WU

PS. Il peso è comunque l’ultimo superstite di un sistema di misurazione basato su oggetti fisici. Le altre due grandezze fisiche di riferimento, il metro ed il secondo, sono state già sostituite da costanti della natura: il metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 di secondo; il secondo è la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dell’atomo di cesio-133.

Il che è l’ennesima prova che della massa (e della gravità ad essa associata), benché ce l’abbiamo davanti da millenni, non abbiamo ancora capito tutto.

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Graffette assassine

La verità è che abbiamo paura di perdere il titolo di razza egemone di questo pianeta. E la cosa ci darebbe ancor più fastidio se fossimo scalzati da una nostra creatura. A parte scenari futuribili distopici e post-nucleari, la paura che una intelligenza artificiale ci scalzi è per me sostanzialmente legata a questo.

A tal riguardo è particolarmente interessante, ed a tratti paurosa, la “teoria” immaginata dal filosofo svedese Nick Bostrom, nel 2003: moriremo tutti distrutti da un’intelligenza artificiale molto evoluta. Praticamente il rischio esistenziale della sopravvivenza a lungo termine dell’umanità.

E fin qui nulla di particolarmente nuovo (vi sono b-movie con sceneggiature migliori). La cosa interessante della teoria è il come. Moriremo tutti per mezzo di… graffette.

Avete presente quei cosetti di filo di ferro che prendiamo e buttiamo ad un ritmo incessante quotidianamente? Immaginiamo che un bel cervellone di silicio, in grado di imparare e di evolversi, sia stato istruito a produrre graffette. Quante più graffette possibili. E’ un compito perfetto per un robot (industriale, ai giorni nostri) che saprà ottimizzare la produttività e l’utilizzo dei materiali per produrre graffette e graffette. Diventerà così bravo da saper utilizzare qualunque sistema messo a disposizione dalla natura e dall’uomo per portare avanti al meglio il suo compito. Modificherà l’economia globale per guadagnare quanto più possibile e reinvestirlo nell’ulteriore produzione di graffette.

Tutti i vari problemi del mondo, dalla fame alle guerre, sarebbero solo delle inefficienze di sistema da dover risolvere per incrementare ulteriormente la produzione, per evitare distrazioni. La produzione si fermerà solo quando non vi saranno più risorse (compresi noi esseri umani) a disposizione. Il mondo, e noi stessi, perirà sotto una montagna di graffette.

A parte gli aspetti esasperati (davvero?) della teoria, il concetto è chiaro: un’intelligenza artificiale ha uno scopo molto chiaro e non ha (o potrebbe non avere) la nostra flessibilità nello stimare costi e benefici. Farà di tutto per raggiungerlo al meglio e se noi stessi siamo lenti/inutili/inefficienti (… cosa praticamente inevitabile) non esiterà a toglierci davanti.

Lo scopo è chiaro, magari c’è da lavorare sui macchiavelli metodi. L’unica cosa che mi lascia ben sperare è che confido molto nella nostra resilienza.

WU

PS. … e come non segnare questo “giochino”?

http://www.decisionproblem.com/paperclips/index2.html

Praticamente “la mente superiore” deve gestire un po’ di soldini ed un rocchetto di fil di ferro. Dando qualche semplice istruzione deve vedere quante graffette riesce a produrre… e come (e se) riesce a sterminare l’umanità.

Il mio risultato (ovviamente lascerò la pagina aperta per tutta la giornata 😀 ): 1,000 clips created in 4 minutes 49 seconds. L’umanità è ancora salva.

PPSS @ 23.10.17… ed ovviamente non potevo non arrivare in fondo… 😀 . Il giochino, confermo, è veramente ben fatto. Lavora in background (la tab del browser aperta ed in primo piano), si evolve (come si confà ad una AI), ti spinge a scoprire regole e meccanismi, ti porta a colonizzare l’universo (dopo la “full autonomy” nella produzione delle graffette ed il completamento dello sfruttamento delle risorse della terra, ovviamente…) e quindi a decidere se continuare a maciullare graffette su graffette o ricominciare in un nuovo universo.

2.png

… praticamente una droga da ufficio.

Propulsion principles

During Eighties the modern aerospace principles were set. Before they were still the same defined by the ancient Chinese, since the black powder discovery. All of these principle rely on a single, consolidated, sacrosanct dynamic law: the reactive force..

Based on these principle we arrived, somehow to atmospheric supersonic propulsion and satellites send here and there in our solar system (and beyond).

Still during Eighties, the Russian engineer Tsiolkowsky (which, by the way was the same to define the propulsion principles actually allowing us to fly still today) defined the 15 steps required for the “cosmonaut development program”:

  • Arranged rocket for flight training on it.
  • Subsequent aircraft wings are reduced, speed increase.
  • Penetrate very close atmosphere.
  • Flights above the atmosphere and low-gravity planning.
  • Create satellites that return to Earth after the flight.
  • Satellites are settled around the Earth, but can come back to Earth.
  • Provide breathing and feeding cosmonauts by plants.
  • Landing modules, satellites for broadcasting and connection.
  • Widely used greenhouses to ensure the independence of man from the Earth.
  • Arranging of extensive settlements around the Earth.
  • Use solar energy, not only for a comfortable life, but also to move through the solar system (Solar sails).
  • Founded the colony in the asteroid belt and other places of the solar system.
  • Develop and expand the number of space colonies.
  • The population of the Solar system is multiplied. Settling around the Milky Way starts.
  • Sun is cooling down. Mankind is removed to other Suns.

As usual below my humble, free and lovely useless comments:

  • Done. The concept of flight training is now a sort of video gaming…
  • Done. Two or more wings planes are not common any more and supersonic planes have relatively reduced wings
  • Done. Almost at any altitude and also with or without planes…
  • Done. Should I mention any manned low Earth orbit mission?
  • Done. Should I mention the space shuttle?
  • Done. Should I mention the MIR, Space Station or the Tiangong?
  • Almost done. We are working on it. Astronauts do not yet eat plants, but they cultivated them in space.
  • Done. Done. Done. Extensively.
  • Not done. Actually from now our achievements did’t reach yet the Tsiolkowsky’s targets. We are still far from reaching any of the following points and even working on them, with our current propulsion principles knowledge, it seems unrealistic to target all of them.

Let’s say that we have rather good chances of setting up space colonies and use solar sails, but I’m rather skeptical that we have any other option (at the moment?) than staying around our Sun. The last two points, in particular, do not seem to me (only?) actually feasible within a human being lifetime (… unless we reach such evolution stages).

I can not avoid, however, to note how accurate the Tsiolkowsky predictions were until today (I’m talking about someone which was able to tell these stuffs in a century when noting man-made wasn’t moving above our heads), thus I should at least assume that he can not be completely wrong regarding what will happen in future.

This is the only reason motivating me to leave a glimmer in believing in propulsion systems other than action-reaction (here I should list a rather long list of potential/Iwanttobelieve/flyingsaucer/bullshit/semi-bullshit ideas and technologies).

WU

Elucubrazioni sul principio di Mach

La materia, la massa, per quanto concetti con i quali ci scontriamo quotidianamente da millenni (io le confezioni di bottiglie acqua le doterei di mini-rotelline) riservano ancora molte sorprese; è un dato di fatto.

Dal principio di equivalenza in poi ancora non ci è chiaro fino in fondo perché la massa ha le proprietà che la contraddistinguono. L’inerzia (in due parole … la tendenza dei corpi a mantenere il proprio stato di moto o di quiete…), ad esempio, da dove viene fuori?

Beh, secondo E. Mach, dall’interazione della massa in questione con il resto del cosmo. Ovvero:

L’inerzia di ogni sistema è il risultato dell’interazione del sistema stesso con il resto dell’universo. In altre parole, ogni particella presente nel cosmo ha influenza su ogni altra particella.

Assumiamo per un momento (con uno sforzo mentale non banale) che in tutto il cosmo vi sia solo un oggetto e noi siamo seduti di di esso. Beh, in questo caso non percepiremmo nessuna forza di inezia, indipendentemente dal moto dell’oggetto.

Ciò sarebbe una conseguenza del fatto che ogni moto che definiamo è un moto rispetto a qualcos’altro, rispetto ad un sistema di riferimento; è un moto relativo. Quindi, se consideriamo solo questo solitario oggetto non possiamo stabilire se si muove/ruota o meno e quindi se sussistono forze di inerzia o meno. E’ un po’ come dire che se dobbiamo faticare per sollevare la cassa di acqua la “colpa” è delle stelle lontane, la cui massa (complessivamente un visibilio) influisce sull’inerzia (praticamente una specie di pigrizia della massa) di ogni cosa… acqua compresa.

Un po’ una conseguenza del fatto che il sistema di riferimento assoluto non esiste, con buona pace di Newton.

La parte affascinante è pensare come una proprietà intrinseca della materia sia effettivamente derivata dall’interazione con il resto dell’universo: prendiamo la nostra inerzia dal cosmo.

Filosoficamente appagante.

WU