Facendo ordine nel disco del mio laptop ho trovato un file di testo del 2015 (!), un annetto dopo la pubblicazione di Particelle Familiari, con un'idea di un libretto che avrei potuto scrivere, di cui avevo completamente perso memoria.
Rileggendo le note vedo alcune cose che mi paiono ancora interessanti (forse persino di più a dieci anni di distanza, pensando all'esperienza della pandemia di COVID-19, al proliferare delle fake news, e al drammatico calare della literacy matematica e statistica nella popolazione generale), altre che sono chiaramente datata e richiederebbero qualche ripensamento (sto pensando agli esempi pratici, che, appunto, non possono fare a meno di toccare le esperienze recenti di qualunque cittadino con la statistica, che si tratti, per fare un esempio a caso, di efficacia e pericolità dei vaccini o della loro utilità pubblica).
Che dite? Dovrei riprendere in mano il progetto? Leggereste un libretto così? Lo comprereste? Lo pubblichereste?
Misurare il mondo: un libretto su misure e errori nella scienza
La conoscenza scientifica è fondata sulla verifica sperimentale di teorie matematiche in grado di fare predizioni quantitative dei fenomeni che descrivono, e sulla costruzione di modelli matematici capaci di descrivere in modo accurato le misure esistenti di un fenomeno. Qualunque sia il percorso intrapreso, il confronto con la misura sperimentale è fondamentale: ne rappresenta sempre il punto di arrivo o quello di partenza.
Se le equazioni di una teoria matematica calcolano con precisione assoluta le loro predizioni dell'andamento di un fenomeno, le misure sperimentali sono invece costituzionalmente imperfette. Qualunque esperimento è affetto da errori, ogni misura ha una precisione limitata, e tutti gli sperimentatori lottano per isolare il fenomeno che sta studiando dagli immancabili rumori di fondo.
Queste problematiche, che ogni scienziato conosce bene, sembrano essere poco note a chi scienziato non è. La responsabilità è forse di un certo approccio didattico, che raccontaril progresso della scienza come un lineare accumularsi delle conoscenze teoriche, perfettamente supportate da evidenze sperimentali inequivocabili e prive di incertezze.
Queste pagine vorrebbero raccontare l'inevitabile imprecisione della scienza sperimentale, in una passaggiata al confine tra quella branca della matematica che si chiama statistica, e il trattamente delle incertezze nella scienza sperimentale.
Venire a patti con l'errore nelle misure è una scienza in sé, colonna portante di ogni altra scienza che voglia dichiararsi tale.
Un'idea dei possibili contenuti
(tutti da affrontare lievemente, con un po' di matematica, ma non troppa)
- Cosa vuol dire misurare?
- Misure dirette e indirette
- Unità di misura nella storia, e le conseguenze delle scelte
- Strumenti di misura: cenni a precisione e accuratezza, da riprendere a parte
- Una misura da sola non basta: ovvero, cenni di statistica
- Ripetibilità delle misure
- Distribuzioni, medie, varianza
- Probabilità di un evento
- Esempi quotidiani di distribuzioni
- Binomiale (conteggi, carte, dadi, compleanni)
- Gauss (errori di misura esclusivamente casuali)
- Poisson (eventi rari)
- Campioni finiti vs. distribuzioni: distribuzione delle medie e delle varianze, stima dei parametri di una distribuzione da un campione finito
- Misure sbagliate: le sorgenti di errore di una misura
- Precisione vs. accuratezza (e.g. l'esempio dell'arciere)
- Le insidie degli errori sistematici
- Esempi e racconti (e.g. i neutrini super-luminali di OPERA)
- Mettere un'ipotesi alla prova
- Semplici test di verosimiglianza statistica (e.g. Chi2)
- Rumore e segnale, fluttuazioni, testare ipotesi contrastati (e.g. counting experiment)
- E se non posso ripetere la misura?
- Toy MonteCarlo per testare la significanza statistica di un risultato sperimentale unico
- Non sbagliano solo gli strumenti!
- Protocolli sperimentali per aggirare il pregiudizio umano (e.g. doppio cieco)
È sicuramente interessante !
Purché il prezzo si decente per me, pensionato anche se comprendo che la remunerazione dello sforzo sarebbe bassetti...
Marco, personalmente trovo l'idea di questo libretto molto molto interessante.
Gli argomenti sono stimolanti, anche se necessariamente un po' di nicchia, io lo comprerei di sicuro.
Ah e sono d'accordo su "un po' di matematica, ma non troppa"...
Sempre pronto a leggerti (nel caso farò un mutuo).
Un argomento che vorrei suggerirti è la distinzione (sia concettuale sia sperimentale) della dualità onda particella e come e quanto la teoria quantistica dei campi la comprenda.
Comunque grazie
Ottima idea! Mi prenoto già
Ho ancora nella libreria il tuo "Particelle Familiari", letto con poca fatica, anche se le mie conoscenze di fisica, erano e sono limitate.
Sono convinto che, anche questo tuo nuovo libro, mi sarà comprensibile.
Interessante davvero! Magari ogni capitolo potrebbe avere la sua sezione finale tipo "sotto il cofano", in cui entrare nei dettagli matematici evitati nella prima parte più discorsiva. In questa maniera ogniuno può decidere se saltare o meno le parti più ostiche.
Buongiorno Marco,
dopo la stimolante lettura di "Particelle Familiari", credo proprio che un tuo nuovo libro sarebbe per me un'altra bellissima scoperta!
Ho letto con molto interesse il tuo articolo e devo dire che l'idea del libretto mi sembra davvero interessante. Il tema della misura, degli errori, della statistica e soprattutto del rapporto tra segnale, rumore e incertezza è qualcosa che spesso rimane nascosto dietro al racconto delle grandi scoperte scientifiche, mentre è una parte fondamentale del modo in cui la scienza funziona.
Trovo particolarmente interessante anche l'idea di raccontare questi argomenti con un approccio divulgativo, con “un po' di matematica, ma non troppa”: penso possa essere un modo efficace per far capire anche ai non addetti ai lavori che la scienza non è semplicemente un accumulo di certezze, ma anche confronto con l'incertezza, verifica delle ipotesi e capacità di distinguere un vero segnale dal rumore.
Quindi, per quanto possa valere il parere di un lettore, sì: io quel libretto lo leggerei e lo comprerei sicuramente!
Mi permetto inoltre di aggiungere una cosa: personalmente mi manca parecchio anche il tuo podcast. Mi piacerebbe davvero riascoltare qualche nuova puntata.
Anzi, leggendo l'articolo, mi è venuta spontaneamente un'idea: perché non riprendere il podcast proprio partendo da questo nuovo lavoro? Si potrebbero realizzare alcune puntate dedicate ai singoli argomenti o ai capitoli del libro, magari approfondendo o ampliando alcuni concetti, raccontando esempi, esperimenti ed episodi della storia della fisica che nel libro, per esigenze di spazio e di leggibilità, dovessero essere trattati più rapidamente.
Potrebbe essere anche un modo interessante per creare un piccolo “dietro le quinte” del libro, facendo venire ancora più voglia di leggerlo.
Insomma, io voto decisamente per il libro… e anche per il ritorno del podcast!
Cieli sempre sereni... e grazie, come sempre, per le belle cose che continui a raccontarci.
Interessante sí. Ma temo che verrebbe letto soprattutto da chi non ne avrebbe bisogno.
Sul tema di misurare il mondo, a me era piaciuto il breve romanzo di Daniel Kehlmann "Measuring the world", che racconta (inventando un po') le vite di Gauss e von Humboldt.
Lo comprerei e leggerei volentieri.
Sarei propenso anche a consigliarlo.
Confermo che potrebbe essere ancora più appetibile a un pubblico ampio se gli argomenti presentati fossero corredati da esempi derivati dall'esperienza comune.
Per non partire troppo da sborone particellare quantistico, inizia con gli errori della "misura del mondo" che si insegnano nell'umile topografia.
Lì dentro c'è il paradigma, il babbo di tutte le imperfezioni nelle misure, dovute al fattore umano, strumentale e ambientale, e di come ci si può porre rimedio.
Eratostene "misurò" la circonferenza della Terra (già supposta sferica, alla faccia dei ritardati terrapiattisti moderni) grazie allo stato delle ombre e alla velocità dei cammelli, mentre che i geometri del Gottardo del XIX secolo fecero incontrare i due fronti di scavo del primo tunnel ferroviario con un errore che stava dentro un'ellissoide di 33 centimetri in orizzontale e 10 centimetri in verticale su una lunghezza di circa 15 chilometri.
Quindi occhio a cosa e come scriverai, che l'argomento è molto vasto e mica pizza&fichi, come si dice. 🙂
Nel mio commento precedente:
"i geometri del Gottardo del XIX secolo"
stanno per quelli che in Italia sono oggi gli ingegneri geomatici e altrove, tipo Svizzera, una volta (ingegneri) geometri. Solo per la precisione (visto che si parla di misure) e ovviamente senza offesa snob per gli amici geometri all'italiana.
Perché non interagisci? Fai come Moretti "mi si nota di più se vengo e me ne sto in disparte o se non vengo per niente?" 😀
Dài Marco, dis-ceppati ogni tanto, come si dice dalle mie parti, che la vita è breve e morti noi morti tutti.
Ciao!
Io le Particelle le ho consigliate anche a quelli diversamente portati per la fisica (e la matematica) ottenendo qualche risultato (non sempre ma sono ottimista).
Farò lo stesso con il nuovo. Anzi comincio subito a spargere la voce sui social: "Quasi pronto il nuovo libro ..."
La tua idea di un libro sulle misure è bellissima e merita il massimo incoraggiamento. Ho costruito apparati per le esperienze nella mia lunga vita (90 a.) ed un tuo libro sulla statistica applicata alle misure è da Nobel...come direbbe un mio nipote! Lo prenoto già con trepida attesa! Massimo plauso!