CSAV Tyndall : Life in Technicolor

La CSAV Tyndall è una nave portacontainer di medie dimensioni, costruita nel 2014 e battente bandiera liberiana. Dopo essere stata parte della flotta della compagnia CSAV (Compania Sudamericana de Vapores), è entrata a far parte della grande famiglia del colosso tedesco Hapag Lloyd, in seguito all'acquisizone avvenuta nel 2014; da allora questi 300 metri di acciaio fanno spola tra il Mediterraneo e il Nord Europa.

Nell'immagine, la CSAV Tyndall attraccata al terminal container di Valencia

Si tratta quindi di una delle migliaia di portacontainer che fendono le acque degli oceani ogni giorno .. peccato che la CSAV Tyndall porti il nome di uno dei più importanti e sconosciuti scienziati del 19°secolo, Johh Tyndall: irlandese del piccolo paesino di Leighlin Bridge nell'Irlanda sud orientale, a pochi chilometri dalla vivace e conosciuta Kilkenny. 

Ormai è evidente come questo blog usi il pretesto delle navi per narrare le vite e le virtù di personaggi dimenticati dalla storia, che solo gli addetti ai lavori possono dire di conoscere: uomini straordinari dalle capacità intellettuali uniche che purtroppo sono sono stati oscurati da quelle personalità che loro stessi hanno ispirato. Non sarebbe mai esistito Johann Sebastian Bach e le sue perfette melodie da far tremare i polsi senza Dietrich Buxtehude; Darwin probabilmente non avrebbe mai scritto L'origine delle specie senza avere imparato da quell'idealista avventuriero di Alexander Von Humbolt; e allo stesso modo oggi non conosceremmo l'effetto serra e non sapremmo niente sulla propagazione della luce senza gli studi di John Tyndall.

John Tyndall (Leighlin Bridge, 2 agosto 1920 - Hindhead, 4 dicembre 1893)

Tyndall era decisamente un uomo dotato di una mente poliedrica e sopraffina, tanto che i suoi studi e le sue teorie impressionarono enormemente Michal Faraday: i due diventarono infatti ottimi amici. Attenzione, stiamo parlando di uno degli scienziati più influenti della storia dell'umanità, pioniere dell'elettromagnetismo e dell'elettrochimica, scopritore dell'elettrolisi, dell'induzione elettromagnetica.. Di certo l'inglese aveva visto nel barbuto amico isolano qualcosa di unico e di speciale, e il nostro John era davvero unico: in un ambiente scientifico auto-referenziale, quasi una conventicola di accademici gelosi dei loro segreti e chiusi nelle loro torri d'avorio, l'irlandese perseguì sempre l'obiettivo di rendere la scienza fruibile e comprensibile al maggior numero di persone, diventando un vero e proprio divulgatore scientifico ante litteram, in una sorta di rivoluzione copernicana del sapere, ma d'altra parte è noto che i geni sono spesso anche dei rivoluzionari.

John Tyndall nei suoi lunghi anni di insegnamento alla Royal Institution di Londra ha reso la scienza e la fisica popolare, attrattiva e comprensibile, facendola evadere dai laboratori e dai circoli accademici in cui era rinchiusa; i suoi interessi erano molteplici e sapeva trasmetterli agli studenti in modi innovativi e con esperimenti empirici che ancora oggi si usano nelle aule universitarie, dopo più di 150 anni. Era ferrato in geometria e ingegneria, ricevette ben cinque dottorati "ad honorem", scrisse innumerevoli articoli scientifici, saggi religiosi, reportage di viaggi e di.. alpinismo.

Si perché il nostro John - per non farsi mancare niente - era anche un pioniere dell'alpinismo: è stato infatti il primo a scalare la vetta del massiccio del Weisshorn, in Svizzera; la via da lui trovata lungo la cresta est nel 1861 è ancora oggi considerata il percorso più battuto per raggiungere gli oltre 4500 metri di questo gigante alpino. Mica male per un cattedratico.

Tyndall era innamorato della scienza, della conoscenza e della consapevolezza del mondo che lo circondava; questo voleva trasmettere ai suoi studenti, e questo ci ha trasmesso con i suoi scritti e con le sue geniali intuizioni. Non a caso noi possiamo toccare con mano e "sperimentare" in qualsiasi momento i fenomeni fisici che ha teorizzato e che ci ha tramandato: non paroloni roboanti e concetti astratti, ma un fascio di luce in una notte nebbiosa e il riscaldamento globale, piaga della nostra modernità. Quando accendiamo gli abbaglianti per vedere meglio la strada o percepiamo che il clima è impazzito, dobbiamo pensare che stiamo ascoltando una lezione di John Tyndall.

L'Effetto Tyndall - The Foggy Dew

Novembre, pianura padana, nebbia fitta da rendere il mondo un umido batuffolo di cotone gigante.  In macchina accendiamo improvvidamente gli abbaglianti: in quel momento vediamo la luce, ne vediamo la forma, le geometrie, il fascio: qualcosa di solitamente invisibile diventa pienamente visibile: in quel preciso momento sperimentiamo con i nostri occhi l' "Effetto Tyndall".

Una delle numerose manifestazioni dell' "Effetto Tyndall"

La luce che filtra tra gli alberi nella bruma mattutina, i raggi di luce che fanno capolino tra le nuvole, cosi perfettamente lineari e precise.. è stato proprio lo scienziato irlandese a notare per primo questo fenomeno naturale (non ovviamente con gli abbaglianti di una macchina) a cui oggi siamo cosi abituati da nemmeno farci caso, se non quando cerchiamo di scattare una foto particolarmente artistica o quando cerchiamo di capirci qualcosa in una notte lattiginosa.

La definizione è abbastanza ostica: l'effetto Tyndall è un fenomeno di dispersione della luce dovuto alla presenza di particelle di dimensioni comparabili a quelle delle lunghezze d'onda della luce incidente, presenti in sistemi colloidali, nelle sospensioni o nelle emulsioni.

In sostanza più le particelle sono grandi più la luce viene dispersa. Esempi concreti? particelle di acqua in sospensione nella nebbia, soluzione torbida di acqua e latte. Quando il fascio di luce colpisce queste particelle (un banco di nebbia o un bicchiere di acqua e latte), la luce diventa perfettamente visibile, ed è per questo che vediamo il fascio degli abbaglianti nella notte, cosa che normalmente non vedremmo in una serata estiva, dove non ci sono particelle di acqua in sospensione.

Pannello esplicativo dell'Effetto Tyndall attraverso tre tipi di liquidi

Giusto per approfondire un pochino:

Una soluzione è  un miscuglio omogeneo i cui componenti non sono più distinguibili e mantengono le loro proprietà, come acqua e sale.

Un colloide è una miscela in cui una sostanza si trova in uno stato finemente disperso, come acqua e latte.

Una sospensione è invece una miscela eterogenea costituito da un componente solido disperso e suddiviso in un liquido, come acqua e farina.

I principi alla base dell'Effetto Tydall non servono solo a fare bellissime fotografie al tramonto, ma sono ampliamente utilizzati nello studio delle dimensioni e della massa delle macromolecole e delle nanoparticelle, e per determinarne la natura dei liquidi in base a come reagiscono a fasci di luce o fasci laser.

Ci sarebbe anche il discorso della lunghezza d'onda della luce incidente, ma essendo solo un umile spedizioniere e non un fisico, mi fermo qui per non fare figuracce. Meglio documentarsi da altre parti, per esempio qui.

John Tyndall è stato il primo a descrivere questo fenomeno ottico nel XIX secolo, ma non riuscì mai a spiegarlo e teorizzarlo in modo completo: per quello si dovrà aspettare fino al 1908, ma come si dice.. questa è un'altra storia.

Una PESSIMA prospettiva

Quello che invece John Tyndall riuscì a descrivere e dimostrare brillantemente fu quello che oggi conosciamo come "Effetto Serra", entrato prepotentemente nelle cronache e nelle coscienze collettive in quanto responsabile del temuto riscaldamento globale come conseguenza dell'aumento della temperatura del nostro pianeta.

In realtà questo fenomeno era stato teorizzato alcuni anni prima, intorno al 1820, da un altro colosso della storia della scienza, il francese Jean Baptiste Joseph Fourier, che aveva compreso il ruolo dell'atmosfera nel trattenere il calore irradiato dalla superficie e determinare la temperatura della terra. Matematico e Fisico, a lui dobbiamo la conoscenza della termodinamica e della matematica applicata alle scienze pure, all'ingegneria e all'informatica (la famosa "trasformata di Fourier"); i nostri amici francesi hanno pure impresso il suo nome sulla torre Eiffel.

Se Fourier aveva avuto una brillante intuizione, Tyndall nel 1859 si mise al lavoro per riuscire a dimostrare con precisione e rigore scientifico questo fenomeno; partì innanzitutto dalla teorizzazione del collega francese, cioè che l'atmosfera terrestre lascia passare liberamente il calore del sole ma ostacola in qualche modo la dispersione del "calore radiante" terrestre emesso sotto forma di raggi infrarossi. La mossa successiva era quella di riuscire a misurare questo effetto.

Se oggi per effettuare questa misurazione basterebbe un laboratorio di un liceo scientifico, nella metà del 19° secolo le cose erano un tantino più complicate. Come direbbe un altro illustre scienziato, "sono certo che nel 1985 il plutonio si compra nella drogheria sotto casa, ma nel 1955 la faccenda è molto più complicata"

Nel disegno, la strumentazione costruita da Tyndall per la sua dimostrazione del 1861

Tyndall ci mise ben due anni per giungere a dei risultati accettabili. O meglio, accettabili per lui, che era un inguaribile perfezionista: i suoi scritti a riguardo sono interminabili elenchi di problemi riscontrati e soluzioni adottate. Alla fine i suoi enormi sforzi vennero ripagati, e la dimostrazione davanti ai membri della Royal Society di Londra colpì profondamente i colleghi, e ancora oggi dopo più di 150 anni viene ricordata e celebrata come l'evento fondante della climatologia moderna e della nascita di una nuova branca della scienza, quella concentrata sui problemi dell'ambiente e sui rischi correlati a uno scellerato sfruttamento ambientale in nome di un non ben precisato benessere.

Tydall arrivò a dimostrare che i gas e i vapori sono in grado di assorbire calore, e tra di essi vi erano azoto e ossigeno, i principali componenti dell'atmosfera terrestre. La sua grande intuizione fu quella di individuare il responsabile del meccanismo proposto da Fourier a inizio secolo: gas a bassa concentrazione miscelati nell'atmosfera , e non l'atmosfera stessa (che fino ai suoi studi era ritenuta una sorta di "isolante" che manteneva alta la temperatura del pianeta mantenendone il calore). 

Piccolo schema riassuntivo dell'Effetto Serra

Cambiamenti di concentrazione di tali gas portavano a un aumento della temperatura dell'atmosfera: in un perfetto legame di causa-effetto, se aumentava l'anidride carbonica o il vapore acqueo (ad esempio a causa delle attività umane come il disboscamento o l'industrializzazione), aumentava anche il calore assorbito e intrappolato nell'atmosfera (causando come sappiamo tutti lo scioglimento dei ghiacciai o la desertificazione). Fu lo stesso Tyndall a rendersi conto immediatamente della portata di questo fenomeno, delle conseguenze che aveva sullo studio del clima, dei cambiamenti climatici, delle ere glaciali (appena state scoperte dai geologi pochi anni prima): era qualcosa di assolutamente rivoluzionario, costruito mattone dopo mattone, quasi artigianalmente, da uno scienziato tanto brillante quanto praticamente sconosciuto.

Eppure Tyndall meriterebbe di essere ricordato, perché i suoi studi, le sue intuizioni, i suoi brevetti sono quanto di più vicino ci possa essere alla nostra esperienza quotidiana, sia di singoli esseri umani che di collettività. Passò lunghi anni della sua vita a studiare la struttura e i movimenti dei ghiacciai, argomento di forte attualità: è notizia di questi giorni l'ampliarsi di preoccupanti crepe nel mare di Weddel, in Antartide, la muraglia di ghiaccio che stritolò l' Endurance, la famosa nave di Ernest Shakleton.. a proposito di grandi navi e di grandi uomini.

I suoi studi sull'ottica e sulla rifrazione gli hanno permesso di spiegare - nella sua eterna missione di divulgatore moderno - perché il cielo appare di colore azzurro: la luce blu e indaco risulta dispersa dai gas nel cielo maggiormente rispetto ad altri colori a causa della sua ridotta lunghezza d'onda .

Tyndall era anche interessato alla microbiologia, tanto da condurre con un certo Louis Pasteur una serie di esperimenti su agenti patogeni e sul rapporto tra germi e malattie; questi studi portarono lo scienziato irlandese a ideare un respiratore per i vigili del fuoco, per il quale purtroppo non depositò alcun brevetto; anni più tardi altri inventori più furbi ripresero i suoi studi per produrre questo oggetto:

Tyndall è presente nella vita quotidiana di tutti noi, insomma. Avete presente i barattoli di vetro con dentro i filetti di tonno che comprate al supermercato? li potete mangiare in massima sicurezza perché sono stati sottoposti alla "tindalizzazione", una tecnica batteriologica di sterilizzazione ideata da.. Tyndall! Si tratta di un procedimento di eliminazione degli agenti patogeni molto più complicato e dispendioso della sterilizzazione e della pastorizzazione, ma essenziale per carne e pesce, che sono più resistenti ai germi rispetto ad altri alimenti.

Nella storia dei successi accademici di Tyndall c'è anche un po' del nostro paese: durante la dimostrazione del 1861 lo scienziato irlandese riconobbe l'importanza e l'influenza sulle sue teorie degli studi del nostro connazionale Macedonio Melloni, sconosciuto ai più (o forse conosciuto per l'omonimo meritorio ospedale ginecologico milanese) ma meritevole di un piccolo approfondimento, se non altro per la sua vita avventurosa e per le sue teorie rivoluzionarie.

Macedonio Melloni (Parma, 11 aprile 1798 - Portici, 11 agosto 1854)

Di famiglia benestante, Macedonio passò praticamente tutta la sua vita in viaggio: nel 1819 andò a Parigi dove frequentò la scuola di incisione (spinto dalla madre, francese) ma allo stesso tempo lezioni di fisica all'istituto politecnico; nel 1824 fu professore di fisica teorica e pratica a Parma, dove rimase fino al 1830, anno in cui venne esiliato a Firenze in seguito alla sua adesione ai moti insurrezionali popolari che stavano scuotendo le monarchie assolutiste europee. Tentò di rientrare in Emilia ma gli andò male e ripiegò prima a Ginevra e poi ancora a Parigi, dove sviluppò le ricerche sul calore radiante che avrebbero poi ispirato John Tyndall, e che vennero apprezzate anche da Michael Faraday

Nel 1837 riuscì a tornare in Italia grazie all'intervento di Alexandre Von Humboldt (ma guarda un pò chi si rivede.. per un racconto sulla straordinaria vita di questo semisconosciuto naturalista, leggi qui), e nel 1839 venne nominato da Ferdinando II professore di fisica all'Università di Napoli.

Macedonio univa ad un grande acume e interesse scientifico una grande passione politica, che lo portò a partecipare ai moti del 1848; come già successo negli anni dell'adolescenza, questo slancio interventista gli costò la cattedra e tutte le sue cariche. Fu costretto a ritirarsi a Portici, alle porte di Napoli senza nessun sostentamento economico se non la generosità di amici e colleghi, quegli stessi scienziati che lo avevano ammirato e a cui si erano ispirati; mori di colera in solitudine, nel 1854.

 

Ma torniamo a John Tyndall e concludiamo dunque questo viaggio dalle mille sfaccettature di una personalità poliedrica e davvero dai mille colori, "in Technicolor" come direbbero i Coldplay; la storia di un uomo straordinario che ci ha donato tante sfumature di quella realtà che possiamo percepire ogni giorno.

Chiudo con un ringraziamento all'amico e collega Dario, fan della prima ora che mi invoglia e mi spinge a scrivere ancora di navi e di vite sommerse e sconosciute.