Natura Matematica

venerdì 8 marzo 2019

Festa della donna: alcune scienziate passate alla storia

Oggi, come tutti sappiamo, si celebra la Festa della Donna, ricorrenza per la quale i Paesi ONU nel 1977 scelsero l'8 marzo come giornata di commemorazione internazionale comune, perché in alcuni Paesi già si festeggiava questa giornata come simbolo dei successi ottenuti in merito al suffragio universale e al miglioramento delle condizioni di lavoro cui le donne dovevano sottostare.
Tra i tanti straordinari esempi di donne che hanno apportato un grande contributo ai più svariati ambiti dell'umanità, alcune si sono distinte in campo scientifico. Ho ritenuto opportuno dedicare un post a queste straordinarie personalità, affinché si mantenga viva memoria di ciò che una donna è capace di fare, a dispetto di un passato storico e un'attualità di cronaca che purtroppo, ancora tante volte, vorrebbero tenerla relegata in un angolo, all'ombra dell'uomo.
Nell'immagine sottostante sono raccolte delle stampe artistiche (acquistabili a questo link) davvero molto belle, che rappresentano alcune donne che si sono distinte per i propri meriti scientifici. Ne passerò in rassegna alcune, insieme ad altre che ho ritenuto opportuno menzionare. 


Rosalind Franklin: ha contribuito in maniera significativa alla scoperta della struttura a doppia elica del DNA, grazie al lavoro sulle immagini di diffrazione a raggi X. Nonostante Watson e Crick siano stati insigniti del premio Nobel per la scoperta, il lavoro della Franklin fu riconosciuto come un mero sostegno alla loro tesi. Solo dopo la sua morte Rosalind Franklin, purtroppo, ottenne onore e merito da parte di numerose istituzioni scientifiche.

Jane Goodall: è un'etologa ed antropologa inglese, specializzata nello studio etologico degli scimpanzé. In questo post potete trovare qualche informazione su una delle sue più affascinanti ricerche in merito agli scimpanzé.

Wang Zhenyi: vissuta nel XVIII secolo, quest'astronoma cinese studiò le eclissi lunari, usando modelli che lei stessa costruiva nel giardino di casa sua. Nonostante la morte precoce, scrisse ben dodici libri di astronomia e matematica. Dal 1994 a lei è dedicato un cratere di Venere.

Ipazia d'Alessandria: matematica, filosofa e astronoma della Grecia antica, sicuramente una tra le prime donne al mondo a studiare e insegnare matematica. Ad Ipazia è attribuita l'invenzione dell'idroscopio e dell'astrolabio, oggetti che coniugano tecnologia e conoscenza scientifica.
Uccisa barbaramente da una folla di cristiani per la sola colpa di essere stata una donna dedita alla conoscenza scientifica, Ipazia rappresenta tutt'oggi un'icona della libertà femminile, soprattutto come metafora di un riscatto nei confronti di chi si ostina a considerare le competenze scientifiche appannaggio del sesso maschile.

Marie Curie: unica donna nella storia ad aver vinto ben 2 premi Nobel, uno per la fisica (1903) e uno per la chimica (1911), rispettivamente per gli importanti studi sulla reattività naturale e per la scoperta del radio e del polonio. Fu anche la prima donna ad insegnare alla prestigiosa Università della Sorbona di Parigi.

Ada Lovelace: matematica inglese del XIX secolo, è considerata la prima programmatrice informatica al mondo. Ada Lovelace è nota soprattutto per i suoi studi sulla macchina analitica, il primo prototipo di computer meccanico ideato da Charles Babbage per sviluppare compiti generici, che non si limitassero al mero calcolo numerico. Ada sviluppò un algoritmo per generare i numeri di Bernoulli, riconosciuto come il primo algoritmo espressamente ideato per essere elaborato da una macchina. A partire dal 2009, in giorni variabili dell'anno si celebra l' "Ada Lovelace Day", giornata dedicata al riconoscimento dei meriti ottenuti dalle donne nella scienza.

Rachel Carson: biologa e zoologa americana del XX secolo, lavorò duramente per portare all'attenzione dei politici - ma anche del vasto pubblico - l'importanza della salvaguardia dell'ambiente dalle sostanze tossiche contenute in particolare nei fitofarmaci, ossia i prodotti destinati a tenere lontani insetti e parassiti dalle coltivazioni agricole. La Carson, nella sua importante opera Primavera Silenziosa, mise in evidenza come queste sostanze conservassero la propria tossicità nel passaggio attraverso la catena alimentare, ed invocò una seria riduzione dell'uso del DDT ed altri insetticidi/antiparassitari. Grazie all'opera di Rachel Carson, fortemente osteggiata per ovvi motivi tanto dalle classi politiche quanto dalle multinazionali farmaceutiche, sono nati i primi movimenti ambientalisti, che oggi più che mai continuano a tenere alta la soglia di attenzione verso i problemi ambientali causati dall'uomo.
Rita Levi Montalcini 

Rita Levi Montalcini: premio Nobel per la medicina nel 1986 per la scoperta del fattore di crescita del neurone, senatrice a vita dal 2001, prima donna ad essere ammessa alla Pontifica Accademia delle Scienze, socia dell'Accademia dei Lincei ed insignita di numerosi altri riconoscimenti, muore nel 2012 lasciando come eredità un encomiabile esempio di donna che ha dedicato anima e corpo alla scienza. Nonostante le leggi antirazziali (era ebrea, fu costretta ad emigrare più volte) del duro periodo della Seconda Guerra Mondiale, Rita Levi Montalcini non perse mai la determinazione, diventando un vero e proprio esempio per ogni scienziata (e scienziato) che si rispetti.

Margherita Hack: scomparsa nel 2013, è stata un'accademica, astrofisica e divulgatrice scientifica di fama internazionale. Ha collaborato con numerosi istituti di ricerca astrofisica mondiali, ma soprattutto è nota per la sua instancabile attività di divulgatrice scientifica, con oltre 50 pubblicazioni su tematiche riguardanti l'astronomia.

Sperando che abbiate gradito la lettura, non esitate a segnalare nei commenti eventuali mie dimenticanze di scienziate importanti! :)
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giovedì 7 marzo 2019

I pipistrelli: l'effetto Andrea Doria ed altre affascinanti curiosità

Abbiamo già parlato in passato di pipistrelli su questo blog, da alcuni luoghi comuni che li riguardano fino ad arrivare al sofisticato sonar del rossetto egiziano. C'è tuttavia ben altro di interessante da sapere su questi affascinanti animali, che potrebbe renderli molto più gradevoli agli occhi di chi spesso li denigra a causa del loro aspetto solo apparentemente minaccioso e, soprattutto, per la pubblicità negativa ereditata dal successo letterario e cinematografico del ben noto conte Vlad.
Partiamo da ciò che meglio si conosce sul loro comportamento: l'ecolocalizzazione. Questo meccanismo, scoperto da Donald Griffin, consiste nell'emissione di ultrasuoni, onde che vengono poi riflesse nell'urto dagli oggetti presenti nell'ambiente in cui i pipistrelli si muovono. A seconda della distanza a cui si trovano gli oggetti, le onde impiegano un lasso di tempo variabile per urtarli e poi tornare indietro ai grandi padiglioni auricolari dei pipistrelli, che fungono da ricevitori e casse di risonanza utili a fornire a questi animali una vera e propria mappa del mondo che li circonda.
Griffin, per i suoi esperimenti, aveva bisogno di studiare un gran numero di pipistrelli e, a tal scopo, collocava una rete molto fine all'ingresso di una loro grotta-dormitorio. Quando i pipistrelli tornavano dalle loro battute di caccia notturne, puntualmente restavano intrappolati nella rete tesa da Griffin, con una facilità poco compatibile col loro raffinatissimo sistema di ecolocalizzazione. 
Donald Griffin
Griffin elaborò una prima ipotesi: forse i pipistrelli, conoscendo ormai benissimo la posizione della loro tana, non avevano più bisogno di ecoscandagliare l'area?
L'ipotesi si rivelò infondata, dal momento che gli studi evidenziarono che i pipistrelli attivavano ugualmente il loro sistema di orientamento. Piuttosto, Griffin scoprì che i pipistrelli erano talmente abituati alla posizione della loro tana, da "non badare più" al loro sistema di orientamento. In parole povere, i pipistrelli hanno un'intelligenza tale da potersi concedere il "lusso della distrazione" :-), proprio come noi. La scoperta di quest'aspetto dei pipistrelli spinse lo stesso Griffin a battezzare questo comportamento con il nome di "effetto Andrea Doria", dal nome del transatlantico italiano che si scontrò con la nave svedese Stockholm, nonostante fosse attivo a bordo uno dei sistemi radar migliori dell'epoca.
I pipistrelli possiedono anche tante altre doti, tra cui uno spiccato altruismo e una raffinata intelligenza. 
Il vampiro Desmodus rotundus
L'altruismo dei pipistrelli è stato documentato non solo nei confronti dei loro parenti più stretti, ma anche verso pipistrelli non strettamente parenti. Ad esempio si è osservato che nella specie del vampiro Desmodus rotundus, gli individui che si sono rimpinzati di sangue hanno l'abitudine di rigurgitarne una parte nella bocca di altri membri della popolazione, indipendentemente dal fatto che siano loro parenti prossimi o meno. In particolare, però, è stato osservato e dimostrato che i membri si riconoscono tutti tra loro e che il rigurgito è mirato - in modo quasi meritocratico - verso gli individui che a loro volta si sono mostrati altruisti. Si tratta quindi di una forma di altruismo reciproco.
I pipistrelli sono anche animali dalla spiccata capacità di apprendimento sociale, ossia sono in grado di apprendere gli uni dagli altri determinate abitudini, anziché farlo "per tentativi ed errori".
Una ricerca condotta sul pipistrello pallido (Antrozous pallidus) ed altre specie che vivono nella sua stessa area ha evidenziato che possono esserci pipistrelli "maestri" ed "apprendisti" nell'individuazione di fonti di cibo. I pipistrelli "maestri" sono quelli già addestrati ad individuare una fonte di cibo, che localizzano emettendo una frequenza particolare di ultrasuoni; i pipistrelli "apprendisti", volando insieme ai "maestri", imparano ad abbinare gli ultrasuoni emessi dai "maestri" con l'individuazione della fonte di cibo, e la catturano con un successo ben più alto dei pipistrelli che non volano con i "maestri", costretti quindi a farlo "per tentativi ed errori".
Sbagliando s'impara, ma resta pur sempre vero che l'unione fa la forza!

Fonte: Mainardi D., Nella mente degli animali. Mondadori, 2007.
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giovedì 28 febbraio 2019

Problema svolto: calcolare ampiezza di angoli coniugati formati da rette parallele tagliate da trasversale

Risolviamo il seguente problema:
2 angoli coniugati interni, formati da 2 rette parallele tagliate da una trasversale, sono l'uno il quintuplo dell'altro. Calcola l'ampiezza degli 8 angoli.
Gli angoli coniugati sono sempre supplementari, quindi:
Sappiamo che uno è 5 volte l'altro, per cui conoscendone somma e rapporto, possiamo seguire lo stesso ragionamento fatto per questo problema:

Ora osserviamo la figura. In verde è rappresentata la coppia di angoli coniugati interni, di cui abbiamo ricavato i valori di ampiezza.
L'angolo in rosso è opposto al vertice di alpha, per cui anch'esso misurerà 30°. I 2 angoli in viola, invece, poiché adiacenti ad alpha, saranno suoi supplementari, per cui entrambi misureranno 150°, proprio come beta. Un ragionamento analogo si può seguire per l'altro quartetto di angoli, per cui i valori di ampiezza possibili saranno sempre 30° e 150°.
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lunedì 25 febbraio 2019

I baffi degli animali: a cosa servono le vibrisse?

Nel linguaggio scientifico, sono definite vibrisse i cosiddetti "baffi" di alcuni mammiferi. Ne sono provvisti in particolare alcuni gruppi, quali felini e roditori, e rappresentano un importante organo di senso di tipo tattile, con cui tali mammiferi possono entrare in contatto col mondo circostante o percepire gli spostamenti d'aria, in modo da rilevare la presenza di eventuali prede, predatori oppure ostacoli. 
Vibrisse di un gatto domestico
Si tratta di strutture formate da cheratina, la stessa proteina di cui sono fatti i peli, ma a differenza dei comuni peli, le vibrisse possiedono una radice ricca di capillari e terminazioni nervose, che le rendono particolarmente sensibili nel modo in cui vibrano (da cui il nome) quando entrano in contatto con l'ambiente circostante. Un gatto, ad esempio, può infilare il muso in una fessura e, in base alla porzione di vibrisse interessate dal contatto con le pareti, valutare preventivamente se l'ampiezza di tale fessura possa consentirgli o meno di passarvi attraverso. 
Le vibrisse sono però presenti anche in mammiferi acquatici, come le foche, per le quali nel corso dell'evoluzione si sono adattate ad un uso ben più raffinato e sofisticato. 
Vibrisse di un pinnipede
Diversi esperimenti hanno evidenziato infatti che le foche, quando sono sulla terraferma, utilizzano le vibrisse come gli altri mammiferi. Quando sono in immersione, tuttavia, la densità dell'acqua impedisce ad esse di fare delle vibrisse lo stesso uso della terraferma, perché sarebbe troppo dispendioso a livello energetico. Più che rilevare il contatto fisico con altri oggetti, le vibrisse delle foche in acqua possono rilevare le turbolenze causate dal passaggio di un qualunque altro oggetto, e la dimensione del volume d'acqua interessato da tali turbolenze consente alle foche anche di stimare, in maniera proporzionale, le dimensioni dell'oggetto che ha spostato l'acqua. In tal modo le foche possono valutare in anticipo le dimensioni di una preda, onde evitare inutili inseguimenti, e nel contempo riescono a seguire la traccia di turbolenza lasciata da essa, proprio come se potessero "toccarla con i baffi".
L'elevato grado di tattilità tipico delle vibrisse da alcuni anni ha ispirato i ricercatori a progettare dei "toporagni bionici", ossia robot telecomandati provvisti di vibrisse artificiali, capaci di muoversi in ambienti a noi ostili, ad esempio il luogo di un disastro, dove i soccorritori non sono in grado di arrivare in tempo reale. 
Il toporagno bionico orienta il "muso" nello spazio, creando una mappa dell'ambiente circostante in base ai punti di contatto tra le sue "vibrisse" e gli oggetti urtati. Gli operatori possono così ottenere una mappatura dettagliata della zona, scoprendo ad esempio se nel luogo in cui si è verificato un incendio o un terremoto possano esserci altre persone da salvare oppure ulteriori ostacoli da rimuovere.
Un robot provvisto di vibrisse
artificiali sul luogo di un incendio


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domenica 24 febbraio 2019

Problema svolto: calcolare la lunghezza di 2 segmenti conoscendo la differenza e il loro rapporto

Risolviamo il seguente problema col metodo grafico:
La differenza tra 2 segmenti misura 54 cm e uno è la quarta parte dell'altro. Calcola la lunghezza dei 2 segmenti.
Rappresentiamo i 2 segmenti AB e CD come in figura.
La differenza tra i 2 segmenti corrisponde a 4 - 1 = 3 unità; queste 3 unità insieme, inoltre, in totale misurano 54 cm. 

Per ottenere la misura di una sola di queste unità, possiamo quindi fare:
A questo punto, essendo AB formato da una sola unità, esso misurerà proprio 18 cm.
CD è invece formato da 4 unità, per cui
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