6. Spazio (4.0): l’ultima frontiera

Quando l’Uomo arrivo sulla Luna il 20 luglio 1969 tutti pensavamo che i decenni successivi avrebbero visto astronavi sfrecciare per tutto il Sistema Solare, costruire basi sulla Luna, colonizzare Marte, sfruttare le risorse minerarie della Luna e degli asteroidi. E chissà quant’altro. E invece cinquanta anni dopo il primo l’allunaggio siamo ancora costretti ad appena 500km dalla superficie della terra. La nazione che ci ha portato sulla Luna negli anni ’60 oggi, 2019 non ha la capacità di spedire uomini o donne in orbita terrestre, e deve affittare passaggi dallo storico competitore, o da quello che ne rimane, la Russia. Se gli Stati Uniti torneranno ad avere la capacità di lanciare in orbita astronauti nel prossimo futuro, sarà grazie ad imprese private come Space-X e Boeing. I primi viaggi delle navicelle private verso la stazione spaziale sono previsti per il 2020. Se così sarà, il cinquantenario della conquista della luna sarà festeggiato col ritorno nello spazio di astronauti americani con navicelle americane dopo 9 anni dall’ultima missione dello Space Shuttle, veramente una magra consolazione.

Non così in altri paesi. Ad esempio, i progressi compiuti dalla Cina negli ultimi venti anni sono decisamente spettacolari. La Cina ha lanciato il suo primo satellite nello spazio il 24 aprile 1970, e nel marzo 2019 ha eseguito il suo trecentesimo lancio. Ci sono voluti 37 anni per effettuare i primi 100 lanci, 8 anni per effettuare i secondi cento e solo 4 per gli ultimi 100 lanci. E nel futuro questo ritmo crescerà ulteriormente. La Cina ha lanciato nello spazio il primo equipaggio umano solo nel 2003, ha sviluppato una sua prima stazione spaziale, la Tiangong 1 in funzione dal 2011 al 2013. Una seconda stazione spaziale più grande è in via di sviluppo e il suo lancio è previsto entro un paio d’anni. Tra il 2015 e il 2016 la Cina ha lanciato il primo gruppo di quattro satelliti per scienza spaziale. Tra questi QUESS (quantum science satellite), è il primo satellite al mondo per esperimenti di meccanica quantistica.  È stato concepito e disegnato per verificare leggi fondamentali di meccanica quantistica e per verificare comunicazioni ultrasicure che hanno alla base la crittografia quantistica. Lo scorso anno QUESS ha infranto il record di distanza per teletrasporto quantistico, aumentandolo di ben 14 volte, da 100 a 1400 km. QUESS è anche stato usato per trasmettere fotoni a Pechino e Vienna generando chiavi di crittografia quantistica che consentivano ai team di scienziati di chattare e comunicare in video con totale sicurezza. Infatti, siccome il rilevamento dei fotoni da parte di spie disturberebbe gli stati quantici dei fotoni stessi, i potenziali hacker non possono intercettare le chiavi senza che le loro attività vengano notate. QUESS è stato realizzato da un gruppo di ricercatori cinesi con a capo Pan Jian-Wei. La sua storia è decisamente istruttiva. Pan è il più giovane ricercatore mai insediato nella China Academy of Science. Ha studiato presso l’Università di Vienna sotto la supervisione di Anton Zeilinger, uno dei padri degli esperimenti su stati entangled e teletrasporto quantistico. Rientrato in Cina a 38 anni nel 2008 riesce a convincere il suo governo a finanziare esperimenti di fisica davvero molto fondamentale, stiamo parlando di meccanica quantistica e teletrasporto quantistico. Riesce a convincere il governo a spendere cifre considerevoli, circa 100 milioni di $, per estendere questi esperimenti fuori dai laboratori terrestri, sviluppando un satellite artificiale, QUESS. Come ricaduta, oggi la Cina possiede la tecnologia per rendere completamente sicure le sue comunicazioni. Davvero un evidente caso di fruttuoso rientro dei cervelli.

L’esplorazione del sistema solare da parte di sonde cinesi procede con simile lena. Nel dicembre 2013 il rover Yutu a bordo di Chang’e 3 è stato il primo veicolo ad allunare dopo le missioni statunitensi e russe degli anni 70’. Il 2 gennaio 2019 la sonda Chang’e 4 è allunata per la prima volta della storia sulla faccia nascosta della luna. Chang’e 5 nel 2020 sarà la prima missione di “sample return” dalla Luna dal 1976.  Sempre nel 2020 la Cina manderà su Marte la sua prima missione, consistente in un orbiter, un lander e un rover, Per la fine degli anni 20’ è prevista una ambiziosissima missione di sample return da Marte, e una ancora piu’ ambiziosa missione con Takionauti sulla superfice della luna. Se il progetto Apollo negli anni sessanta da parte degli Stati Uniti è assomigliato alla corsa di un centometrista, il programma cinese assomiglia alla corsa di un maratoneta. Per un programma che non si esaurisce in fantastico ma brevissimo decennio, ma che ha l’ambizione di essere sostenibile, e durare. Fino alla conquista di Marte e del sistema solare. Qui ci sarebbe dovuto essere un punto interrogativo. Mi piace prendermi la licenza di essere categorico. La mia personale previsione è che il primo piede umano su Marte sarà Cinese. L’alternativa è che possa essere americano, ma portato su Marte da una impresa privata come SpaceX.

È emblematico quello che è successo il 22 febbraio 2019. Una sonda costruita per allunare è stata lanciata dalla Florida dopo ben 48 anni dall’ultima. Era il 7 dicembre 1972. Stava partendo quella che sarebbe stata l’ultima missione Apollo, Apollo 17. Io avevo appena compiuto 13 anni ed ero sicuro che la NASA in un decennio o forse poco più avrebbe costruito una base sulla Luna e qualche astronauta avrebbe passeggiato su Marte. Se qualcuno mi avesse detto che ci sarebbero voluti quasi cinquanta anni per lanciare di nuovo un lander lunare, e per di più senza astronauti a bordo, lo avrei preso per pazzo. E ancora di più se mi avesse detto che a lanciare il lander sarebbe stata un’impresa privata (SpaceX) e non la NASA, e che anche il lander sarebbe stato costruito da un’impresa privata, e per di più israeliana (Israel Aerospace Industry, IAI, per SpaceIL). Non solo io, ma nessuno, dico nessuno, avrebbe potuto prevederlo. La realtà come sempre supera, e in questo caso di molto, l’immaginazione. Il lander di IAI è arrivato sulla luna l’11 aprile 2011 ma purtroppo il sistema di propulsione che doveva frenarne la discesa non ha funzionato a dovere e il lander si è schiantato al suolo. Stessa sorte per il lander indiano Vikram nel settembre 2019. In tutti i casi questo è stato probabilmente il tappo che è saltato dal collo della bottiglia. In pochi anni assisteremo ad altri tentativi, da parte di nazioni outsiders, o addirittura di privati.

La prima era della conquista dello spazio, Space 1.0 può essere considerata quella inaugurata dalle osservazioni di Galileo all’inizio del 1600 e proseguita fino a una sessantina di anni fa, quando prima i sovietici e poi gli americani hanno mostrato che nello spazio ci si può anche andare, oltre che osservarlo dalla Terra. La seconda era è concisa con il programma Apollo, quella corsa da centometrista che ha portato l’Uomo sulla Luna in meno di un decennio. La terza era è quella simboleggiata dalla Stazione Spaziale Internazionale (o dalle stazioni spaziali, se vogliamo includere anche la MIR sovietica e le Tiangong cinesi), ovvero dal fatto che da un paio di decenni la presenza dell’Uomo in orbita terrestre è costante e non episodica. La quarta era è quella che stiamo cominciando a vivere oggi, quando lo Spazio sta evolvendo da riserva di pochi governi (Stati Uniti, Russia, Europa), e poche grandi industrie (soprattutto Boeing, Lockeed Martin, Nortrop-Grunman negli Stati uniti, Tales Alenia Space e Airbus in Europa), ad una arena che ospita centinaia se non migliaia di attori, che includono industrie grandi, medie e piccole, Università e centri di ricerca, e nuovi paesi che si affacciano all’esplorazione e all’utilizzo dello spazio (il Giappone e l’India oltre alla Cina già oggi, la Korea forse domani).


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Prossima pubblicazione: 23 febbraio 2020. 7. Quale scienza e’ davvero utile?

5. Big Science

La big science ha una data di nascita precisa, il 11 ottobre 1939, la nascita di quello che divenne il progetto Manhattan. Quell’11 ottobre Sachs consegnò al presidente americano Franklin Delano Roosevelt una lettera scritta da Albert Einstein e Leo Szilard, dove si spiegava che con l’energia nucleare si poteva produrre energia e costruire bombe eccezionalmente potenti. In pochi anni il progetto Manhattan arrivò ad impiegare 130.000 scienziati e a costare miliardi di dollari. I risultati li conosciamo tutti, la pila di Fermi, le bombe a fissione nucleare di Hiroshima e Nagasaki.

Altri due eventi resero esponenziale la crescita della Big Science e il suo finanziamento, entrambe determinati dalla guerra fredda. Il 29 agosto 1949 l’Unione sovietica detonò la prima bomba atomica prodotta oltrecortina. Questa sfruttava le idee per molti versi geniali di Sakharov, che portarono rapidamente allo sviluppo di ordigni molto più potenti, le bombe termo-nucleari, anche migliaia di volte più potenti di quella della bomba di Hiroshima. Gli Stati Uniti diedero un nuovo forte impulso allo sviluppo dell’ordigno termo-nucleare ed esplosero la loro prima bomba termo-nucleare nel novembre 1952. Il costo totale dello sviluppo del programma atomico statunitense dagli anni ‘50 alla fine degli anni ‘90 è stato di diversi trilioni di $, maggiore, ad esempio, del debito pubblico dell’Italia, o una frazione di circa il 20% dell’attuale debito pubblico statunitense. Negli anni ’50 e ’60 circa la metà di tutti i ricercatori negli Stati Uniti lavorava per programmi connessi con la difesa.

Il secondo evento risale al 4 ottobre 1957. L’Unione Sovietica mette in orbita il primo satellite artificiale della storia, lo Sputnik-1. Un micro-satellite con un solo strumento a bordo, un trasmettitore radio primitivo, che emette solo un debole bip-bip, ma lo fa su frequenze accessibili a tutti, radioamatori inclusi. Il messaggio è quindi chiarissimo: abbiamo vettori che possono portare le nostre bombe sulle vostre teste. A dicembre 1958 i sovietici però lanciano il loro secondo satellite artificiale, lo Sputnik-2, questa volta molto più grosso, pesa circa due tonnellate, e complesso del precedente. Ospita a bordo addirittura un cane, la famosa cagnetta Laika. Gli Stati Uniti reagiscono e il 29 luglio 1958 nasce la NASA, come agenzia spaziale civile. Nell’ottobre 1958 i sovietici raggiungono per la prima volta la Luna, e ci portano circa mezza tonnellata di strumenti. Il 12 aprile 1961 il primo essere umano, il tenente dell’aviazione sovietica Yuri Gagarin, raggiunge lo spazio. Da li parte la corsa allo spazio che porterà al primo allunaggio da parte di astronauti statunitensi il 20 luglio 1969. Il motivo trainante della sfida spaziale statunitense e’ certamente politico, vincere la sfida con l’Unione Sovietica. Ma ci sono anche motivazioni più profonde, espresse bene nel famoso discorso del Presidente Kennedy alla Rice University il 12 settembre 1962: scegliamo di andare sulla Luna non perché sia facile, ma proprio perché è difficile. Questa sfida servirà ad organizzare e misurare al meglio le nostre energie e le nostre abilità. La nostra scienza e educazione sarà arricchita dalla nuova conoscenza del nostro Universo e ambiente, dalle nuove tecniche per imparare e organizzare le osservazioni, dai nuovi strumenti e computers per l’industria, per la medicina, per la casa e per la scuola.

Il progetto Apollo è stato certamente un Big Project ma ha prodotto anche Big Science, Il numero di articoli scientifici prodotti dal progetto Apollo è tra i 3000 e i 4000, circa 6 volte maggiore del numero di articoli prodotto da tutti i rover che hanno visitato e visitano Marte, circa il doppio degli articoli prodotti da ricerche condotte sulla Stazione Spaziale Internazionale, il cui costo totale è simile se non maggiore a quello del progetto Apollo. Ma forse il lascito piu’ importante del progetto Apollo è stato il ‘Moonshot thinking’, il concetto che è alla base della Big Science. Cosa è il Moonshot thinking lo spiega bene il secondo Teller di questa storia, Astro Teller, direttore dei laboratori Google-X: Il Moonshot è un modo di pensare, non è soltanto, come potrebbe apparire, una versione moderna del ‘pensare in grande’. Per essere un ‘moonshot’ il progetto deve affrontare un grande problema. E non basta, perché a far questo basterebbe la religione, abbracciamoci tutti, e le cose cambiano. No, deve offrire una soluzione radicale in cui dobbiamo credere, deve avere qualche scoperta scientifica o tecnica che ci faccia pensare che sia possibile arrivarci. E non basta ancora, perché dipende da come la storia viene raccontata. Per fare Big Science serve uno scopo di alto livello, un grande problema da risolvere, serve una tecnologia adeguata che renda possibile raggiungere lo scopo, e serve una narrazione efficiente che permetta il coinvolgimento positivo da parte della società. Il concetto è stato ulteriormente sviluppato ed estremizzato recentemente. Safi Bahcall, il figlio di John e Neta Bahchall, due famosi astrofisici del secolo passato parla di “loonshots”, idee pazze o sconsiderate[1]. Secondo Bahcall, le scoperte più significative derivano infatti da idee pazze e sconsiderate, piuttosto che dalle idee più comuni, che chiama “franchising”. Idee che sembrano folli e che quindi sono spesso respinte, etichettando chiunque le difendesse come svitato. Tornerò su questo punto fondamentale nei prossimi capitoli.

Lo Hubble Space Telescope sicuramente ha fatto e fa tanta Big Science. È costato molto (in totale circa otto miliardi di $), ci hanno lavorato e ci lavorano migliaia di scienziati, tecnici, ingegneri, e ha messo a disposizione una tecnologia innovativa per affrontare problemi di alto livello. HST è stato tra i protagonisti della scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo, ed ha contribuito quindi alla ricerca che ha prodotto il premio Nobel in Fisica nel 2011 a Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam Riess. La popolarità di HST nell’opinione pubblica mondiale è sicuramente enorme, grazie ad una riuscitissima politica di outreach da parte della NASA.

Sono Big Projects che hanno fatto Big Science gli acceleratori di particelle, che dagli anni 60 fino a oggi hanno permesso quella incredibile cavalcata trionfale che è stata la conferma del Modello Standard per le particelle elementari (questa storia è raccontata in moltissimi libri e pubblicazioni, si veda ad esempio il libro di Frank Close[2] e la bibliografia li citata). Il Modello Standard è stato sviluppato dagli anni ’50 agli anni ’70 e che ha trovato via via conferme spettacolari come la scoperta dei bosoni vettoriali intermedi da parte del super-proto-sincrotrone del CERN, la scoperta dei quark fino al più pesante il quark Top da parte del FermiLab a Chigago, fino all’ultimo tassello, la rivelazione del bosone di Higgs da parte dell’LHC al CERN.

Fanno certamente parte della Big Science gli interferometri gravitazionali Ligo e Virgo, entrambe progetti visionari, complessi, costosi e che hanno visto la partecipazione di migliaia di addetti, sia al livello tecnologico che dello sfruttamento scientifico dei dati. E hanno permesso di osservare direttamente le tenui increspature dello spazio-tempo che chiamiamo onde gravitazionali, offendo una nuova finestra per la nostra investigazione del Cosmo (nel seguito un capitolo sarà dedicato a raccontare questa storia).

È sicuramente un Big Project l’European Extremely Large Telescope (E-ELT), citato nel Prologo, con un costo maggiore di un miliardo di Euro, il coinvolgimento di migliaia di scienziati, tecnici ed ingegneri in più di venti nazioni Europee. E con tutta probabilità E-ELT produrrà Big Science. E-ELT è stato pensato e progettato per studiare le prime galassie che si sono formate nella storia dell’Universo, per studiare le atmosfere dei pianeti che pullulano attorno alla maggior parte delle stelle che vediamo splendere nel cielo, e capire se quelle atmosfere presentano tracciatori di Vita.

Contratti come quello citato nel Prologo di ESO verso un consorzio di aziende italiane per l’elemento principale di E-ELT significano sfide tecnologiche avanzate e conseguenti sviluppi strategici nel campo dell’ingegneria edile, nonché posti di lavoro per le aziende e per il territorio coinvolto. Contratti del valore così alto (mezzo miliardo di $) hanno però un naturale risvolto della medaglia. Possono anche indurre appetiti nel sistema industriale, tali da influenzare i processi stessi con cui si sceglie quali grandi infrastrutture scientifiche realizzare. Non è questo il caso di E-ELT perché’ alla radice della sua concezione ci sono problemi fondamentali, molti dei quali rientrano nella nostra ricerca delle nostre Origini: quali sono le origini dell’Universo visibile? Quale l’origine della vita? Ci si è posti poi il problema se e come la tecnologia potesse permettere di affrontare questi problemi e si sono individuate le soluzioni che hanno portato al concepimento di E-ELT.

Non tutti i Big Projects hanno prodotto, producono o produrranno Big Science. Ci sono quelli che semplicemente falliscono, perché il rischio è un elemento ineliminabile quando si voglia fare Scienza con la S maiuscola. Ci sono poi quelli che nascono vecchi, cioè che pur essendo concepiti seguendo il primato della scienza, vengono preceduti da altri progetti in competizione, e vengono in tutto o in parte spogliati da questi. Ci sono infine quelli che nascono per interessi che sono collaterali alla scienza, interessi politici o industriali. Apollo è certamente nato per un interesse primariamente politico. È nato come Big Project, ma ha prodotto anche Big Science. Altri Big Projects nati da interessi politici e/o industriali hanno avuto meno successo dal punto di vista scientifico.

Per garantire il primato della scienza in tutti questi processi e massimizzare il ritorno scientifico dai Big Projects in modo che possano fornire Big Science ci sono solo due antidoti: l’autorevolezza della comunità scientifica di riferimento, e gli anticorpi che si sviluppano in questa tramite l’applicazione costante di processi di selezione condivisi, consolidati e trasparenti.

La Big Science oggi include la gran parte della ricerca scientifica, sicuramente in termini di fondi, e di scienziati e tecnici addetti. Che la Big Science sia eccezionalmente di successo non è, credo, neanche questionabile. Una domanda che però ci si può porre è se Big Science sia sufficiente a riempire tutto il panorama della ricerca. Se serva o sia ancora proponibile una Little Science. Quale sia il rapporto ottimale tra Big e Little Science.

Uno dei problemi della Big Science è che per definizione costa parecchio. La costruzione di un acceleratore di particelle come LHC è costata dell’ordine dei 10 miliardi di $, più o meno il prezzo del nuovo telescopio spaziale JWST. In genere, per aprire nuovi spazi di scoperta uno strumento, una macchina, un osservatorio, devono avere capacità almeno 5-10 volte migliori del precedente. È oggi ragionevole pensare realisticamente a macchine dalla capacità un ordine di grandezza migliore di LHC e JWST? E del costo proporzionalmente maggiore? Probabilmente no, almeno nel mondo occidentale. È probabile che la scienza occidentale abbia raggiunto una saturazione, dal punto di vista delle risorse che si possono investire su un singolo progetto.

Il caso di JWST è emblematico. JWST è lo strumento spaziale di gran lunga più complicato che sia mai stato concepito. Un telescopio da 6.5 metri di diametro, ripiegabile, protetto da schermi termici grandi quanto un campo di tennis. Un telescopio che viene lanciato ripiegato su sé stesso e che si deve quindi aprire una volta fuori dall’atmosfera e dal campo gravitazionale terrestri, schermi termici che si devono dispiegare nello spazio, quando il satellite viaggerà verso il punto Lagrangiano L2. Tutto il processo di montaggio automatico nello spazio ha del miracoloso. È una danza tecnologica spaziale, meravigliosa, ma altrettanto pericolosa. Basta che uno solo delle molte decine di passi non risulti esattamente perfetto e tutta la missione è a rischio. Consiglio vivamente di dare un occhio a questo video[3].

HST, LHC o JWST sono macchine generaliste. Sono progettate per poter soddisfare molte esigenze scientifiche. Una delle possibili vie d’uscita per i successori è la diversificazione. Macchine più semplici, che non ambiscano a fare tutto, ma che siano focalizzate ad affrontare una o poche esigenze scientifiche specifiche. Questo da un lato potrebbe ridurre i costi, e dall’altro sicuramente ridurrebbe i rischi, tramite la moltiplicazione delle macchine e degli esperimenti. Qualcuno potrà anche andare male, dopo tutto la scienza è un risky bussiness, ma altri potranno avere successo.

Un altro dei problemi della Big Science è che progetti che per definizione sono big, impiegano centinaia, spesso migliaia di ricercatori. La stragrande maggioranza di questi ricercatori non ha la visione globale dei progetti, essendo impegnata nella risoluzione di un problema specifico. I giovani ricercatori che si inseriscono un grande progetto sicuramente non hanno partecipato all’ideazione, non hanno partecipato alla definizione del profilo del progetto, forse parteciperanno allo sfruttamento scientifico, ma difficilmente per le parti che sono core science, e cioè quelle fondamentali, per le quali lo strumento è stato concepito e costruito. Il risultato è che migliaia di giovani ricercatori impiegano la maggior parte del loro tempo a fare quello che pochi dirigenti senior ha deciso per loro. Si ritiene che il periodo più creativo per uno scienziato siano gli anni subito successivi al dottorato di ricerca, e comunque tra i trenta e i quaranta anni. Curiosamente, oggi pochissimi scienziati hanno la possibilità di fare lavori veramente creativi durante il loro periodo più creativo. Perché prima sono impegnati a fare una ricerca che gli possa garantire un posto di lavoro stabile, vedi capitolo precedente, e poi perché entrando in un grande progetto la loro ricerca è spesso limitata, nel vero senso della parola, cioè confinata entro recinti stretti, pure se profondi.


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Prossima pubblicazione: 16 febbraio 2020. 6. Spazio (4.0): l’ultima frontiera


[1] Safi Bahcall, Idee folli, 2019 ROI Edizioni

[2] Frank Close, The infinity puzzle, 2013, Basic Books

[3] https://www.youtube.com/watch?v=v6ihVeEoUdo

4. La produzione scientifica

La produzione scientifica nel mondo è cresciuta in maniera esponenziale, con un periodo di raddoppio delle pubblicazioni ogni 10-15 anni, a partire dall’organizzazione moderna della Scienza all’inizio del 600’ fino al primo decennio degli anni 2000. Nell’ultimo secolo la crescita della produzione scientifica nelle grandi potenze che si affacciavano per la prima volta sul mercato scientifico, Unione Sovietica e Cina, è stata addirittura più veloce, con un tempo di raddoppio tra 3 e 7 anni. Il numero di articoli prodotti in Cina ha superato quelli prodotti negli Stati Uniti a partire dal 2005-2010, anche grazie a un enorme incremento del numero di scienziati in Cina tra la fine degli anni 90’ e il 2005.


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Prossima pubblicazione: 9 febbraio 2020. 5. Big Science

3. Quanti sono e chi sono i ricercatori?

Il numero di ricercatori per mille abitanti e’ tra 4 e 5 in Francia Germania, Regno Unito, Stati Uniti. In Italia è circa la metà, 2.1 ricercatori per ogni mille abitanti. E come per i fondi investiti nella ricerca, lo Stato Italiano recluta un numero di ricercatori confrontabile a quelli reclutati dagli Stati menzionati, mentre sono le imprese italiane che reclutano un numero di ricercatori da 2 a 4 volte minore delle imprese di altri paesi occidentali evoluti. Di nuovo, la debolezza italiana nella ricerca è soprattutto dovuta alla scarsa vocazione alla ricerca del tessuto industriale.  

I fondi che ogni ricercatore ha a disposizione sono tra 147.000$ (UK) e 300.000$ (USA) l’anno (Italia 200.000$ l’anno). Questi fondi includono stipendi dei ricercatori e del personale di supporto, e costo delle infrastrutture, comprese quelle di ricerca. Negli Stati Uniti questa cifra, in termini di $ rivalutati per l’inflazione è rimasta circa costante dal 1981 a oggi. IN Europa è scesa del 40 % in Francia e Regno Unito, e del 50% in Germania. È rimasta circa costante in Italia. I ricercatori Europei in media hanno quindi oggi meno risorse dei colleghi di 40 anni fa.

La frazione tra il numero di ricercatori a tempo determinato (inclusi contratti saltuari come assegni di ricerca, borse post doc e borse di studio) e i ricercatori a tempo indeterminato è circa del 35% in Italia, simile alle frazioni di Francia, Regno Unito e Stati Uniti. La frazione è molto maggiore in Germania, circa il 300%, e infatti questa criticità del sistema tedesco è ampiamente discussa negli ultimi anni. Il caso tedesco è chiaramente peculiare, e probabilmente è sostenibile solo grazie al fatto che la Germania spende in ricerca quasi il 3% del PIL, in termini assoluti quasi 100 miliardi di euro ogni anno, circa due terzi dei quali da parte di industrie e imprese private, che quindi hanno una grande capacità di assorbire personale in uscita dalle Università e dai centri di ricerca pubblici, alla fine dei loro contratti a termine.

Il numero di dottori di ricerca formati ogni anno in Italia, Francia, Regno Unito e Stati Uniti è tra 7 e 10 volte maggiore del numero di ricercatori che si assumono ogni anno in questi paesi, mentre è circa 30 volte maggiore nel caso della Germania.

Un risultato naturale della attuale scarsa e cattiva capacità di assorbire dottori di ricerca da parte del sistema Universitario e dei centri di ricerca pubblici è che i migliori studenti saranno attratti altrove. Questo effetto è anche esacerbato dalla poca competitività degli stipendi nelle Università e negli enti di ricerca pubblici rispetto al privato. A parità di educazione (dottorato di ricerca), negli Stati Uniti gli scienziati impiegati nelle Università guadagnano meno degli ingegneri e dei ricercatori informatici, ma anche dei medici e degli avvocati (100% e 50% in meno, rispettivamente). Quello che è ancora peggio è che il divario si è cresciuto stabilmente dagli anni ’60. Una situazione simile è presente anche in Europa.


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Prossima pubblicazione: 2 febbraio 2020. 4. La produzione scientifica

2. Il finanziamento della scienza (di base) e i trend storici

Questo è un capitolo molto lungo e complicato, con molte tabelle e figure, consiglio di guardare quindi direttamente la versione estesa. I principali risultati riportati in questo capitolo sono i seguenti:

  1. Che ricerca di base sia assolutamente indispensabile lo dimostra il fatto che nella storia la spesa dei governi per ricerca di base è sempre cresciuta, e in particolare è cresciuta in modo esponenziale a cavallo delle grandi crisi e delle guerre mondiali, e durante la guerra fredda in tutto il mondo occidentale.
  2. L’Italia spende in ricerca e sviluppo un po’ più della metà della Francia e meno di un terzo della Germania.
  3. L’andamento dell’intensità di spesa totale (pubblico + privato) per ricerca e sviluppo, cioè il rapporto tra spesa e prodotto interno lordo, è però molto diverso.  In Italia si è registrata dal 1981 al 2015 una crescita di circa il 60% dell’intensità di spesa in ricerca e sviluppo. In Francia e Germania una crescita di tra il 20% e il 25%, nel regno unito addirittura una decrescita del 25%. In Cina l’intensità di spesa è cresciuta di circa 3 volte.
  4. Purtroppo l’intensità di spesa pubblica in ricerca e sviluppo è invece diminuita, a partire dalla caduta del muro di Berlino negli Stati Uniti  e in Europa, tranne che nel Regno Unito, dove la decrescita è cominciata dall’inizio degli anni 80’.
  5. Il PIL per abitante correla fortemente con la spesa per ricerca e sviluppo, sempre pro capite. E anche la crescita del PIL correla con la crescita di spesa in ricerca e sviluppo.
  6. Il livello di benessere medio correla fortemente con la spesa per ricerca e sviluppo e anche il miglioramento del benessere correla con l’incremento di spesa per ricerca e sviluppo.
  7. Purtroppo invece la diseguaglianza nella distribuzione di benessere verticale, la differenza cioè tra ricchi e poveri, non correla con la spesa per ricerca e sviluppo o il suo incremento.
  8. Le politiche culturali dei paesi possono essere anche molto differenti, l’Italia è il fanalino di coda tra i paesi più industrializzati come percentuale di laureati sul totale della popolazione attiva o sul totale dei giovani. Con valori che sono circa la metà dei nostri cugini francesi o addirittura un terzo di Corea del Sud e Giappone.

I numeri spesso sono noiosi ma nella loro semplicità sono anche impietosi. Sembra evidente che nel nostro paese sia necessario un cambio di rotta davvero radicale, su  almeno due punti prioritari:

  1. Riallineare la spesa per ricerca e sviluppo a quella di altri grandi paesi industrializzati, soprattutto per quello che riguarda la spesa del settore privato.
  2. Migliorare drasticamente il livello di istruzione della popolazione, e in particolare raddoppiare almeno la frazione di popolazione che raggiunge una laurea.

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Prossima pubblicazione: 26 gennaio 2020. 3. Quanti sono e chi sono i ricercatori

1. Il dibattito classico: L’utilità della scienza inutile

Il dibattito sull’utilità (o meno) della scienza e della ricerca non e’ un’invenzione di internet. Si può dire che il dibattito sia sempre esistito, almeno da quando esiste la scienza moderna. Un aneddoto che viene spesso raccontato riguarda la risposta che Faraday, lo scopritore dell’induzione elettromagnetica, diede al ministro delle finanze britannico che, nel 1850, gli chiedeva quale fosse il valore pratico dell’elettricità. Faraday replicò: “Signore, non ne ho la più pallida idea, l’unica cosa che so è che un giorno voi la potrete tassare”. Questa risposta contiene le radici dei concetti elaborati nel corso degli anni da molti pensatori. Tra questi certamente Abraham Flexner, forse il più grande educatore vissuto negli Stati Uniti, e il fondatore del Institute of Advanced Study di Princeton. Nel 1939 Flexner scrive un saggio sull’Harpers Magazine, “The Usefulness of Useless Knowledge”[1]. Flexner sostiene che la ricerca di base guidata dalla curiosità e dall’immaginazione è il seme essenziale per la scoperta di tecnologie rivoluzionarie, in grado di trasformare la società. Se Maxwell non avesse scoperto le equazioni omonime e se Hertz non avesse eseguito esperimenti per confermare che la soluzione di queste equazioni rappresenta un’onda che viaggia alla velocità della luce, non ci sarebbero oggi la radio, la TV, le trasmissioni wireless e via dicendo. Senza una teoria così oscura come la meccanica quantistica non ci sarebbero applicazioni in elettronica, chimica, energia atomica, non ci sarebbero i laser. Senza la scoperta dell’effetto fotoelettrico da parte di Albert Einstein nel 1905 non esisterebbero i pannelli solari, e i sensori CCD presenti ormai a miliardi in tutti gli smartphones. Senza le correzioni calcolate grazie alla relatività speciale e generale di Einstein il GPS funzionerebbe con un errore talmente grande da renderlo inutilizzabile. La conclusione di Flexner è quindi ovvia, certamente sì, la scienza di base, la scienza inutile è più che utile; il mondo nel quale viviamo sarebbe molto diverso se non ci fosse stata questa scienza.

La seconda pietra miliare nel dibattito sull’utilità della scienza è il “Report” al Presidente Roosevelt “Science, the endless frontier”, scritto da Vannevar Bush, direttore del Office of Scientific Research and Development (OSRD) nella prima meta’ del 1945[2]. Secondo Bush “I progressi nella guerra contro le malattie dipendono dal flusso di nuove conoscenze scientifiche. La concezione di nuovi prodotti, nuove industrie e creazione di più lavoro richiedono di migliorare continuamente la conoscenza delle leggi della natura e l’applicazione di tali conoscenze per scopi pratici. Allo stesso modo, la nostra difesa contro le aggressioni richiede nuove conoscenze in modo da poter sviluppare armi nuove e migliori delle precedenti. Tutte queste essenziali nuove conoscenze possono essere ottenute solo attraverso la ricerca scientifica di base. La scienza può essere efficace nel migliorare il benessere nazionale, indipendentemente dal fatto che le condizioni siano pace o guerra. Senza progresso scientifico nessun risultato in altre direzioni può assicurare la nostra salute, prosperità e sicurezza come nazione nel mondo moderno.” La raccomandazione maggiore nel report di Bush è quella di istituire una nuova “agenzia” per raggiungere tutti questi scopi. La nuova agenzia dovrebbe avere stabilità di fondi così che possano essere intrapresi programmi a lungo raggio. L’Agenzia deve riconoscere l’importanza di preservare la libertà di ricerca e deve lasciare il controllo della ricerca alle istituzioni in cui questa è perseguita. Secondo Bush finanziamento governativo della ricerca di base è il “pacemaker” del progresso tecnologico. Il report di Bush e in particolare questa raccomandazione furono fondamentali per la creazione della National Science Fundation nel 1950, con la missione di promuovere il progresso della scienza; il miglioramento della salute, della prosperità e del benessere nazionali; e per garantire la difesa nazionale. La NSF oggi distribuisce ogni anno circa 8 miliardi di $ per ricerca di base negli Stati Uniti.

In conclusione, sia tra i pensatori dello scorso secolo, e in buona parte anche tra i politici e i governi, almeno fino alla caduta del muro di Berlino o all’inizio della quarta rivoluzione industriale, era ovvio che la scienza e la ricerca non solo erano utili, ma erano indispensabili, non solo e non tanto per fini culturali, ma proprio come motore per garantire e migliorare il benessere della società. Quello che vogliamo ora cercare di capire è se questo e’ ancora valido oggi, nel pieno della quarta rivoluzione industriale, ovvero la compenetrazione tra mondo fisico, mondo digitale e mondo biologico.


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Prossima pubblicazione: 19 gennaio 2020. 2. Il finanziamento della scienza (di base) e i trend storici


[1] Abraham Flexner, The Usefulness of Useless Knowledge, 2017 Princeton University Press

[2] Science, the Endless Frontier, https://www.nsf.gov/about/history/vbush1945.htm

La scienza inutile, prologo.

Se i risultati scientifici finanziati con i soldi dei contribuenti sono “beni pubblici”, è utile o etico, spendere miliardi per cercare una particella elementare? Per visitare un satellite di Giove o cercare l’acqua su Marte? Per osservare una galassia ai confini dell’Universo? In altre parole, è utile finanziare la ricerca di base? E se sì, con quali risorse, e per fare quale ricerca?

Qualche anno fa, era il settembre del 2015, la NASA annunciò la scoperta di acqua salata sulla superficie di Marte. Sui social network la notizia venne accolta da raffiche di commenti indignati, del tipo: “assurdo spendere soldi per cercare l’acqua su Marte quando qui sulla Terra milioni di persone soffrono la sete! Con i soldi spesi per Marte si potevano costruire pozzi in Africa”.  La rete amplifica esponenzialmente qualsiasi punto di vista, e specialmente quelli più estremi. Chiunque circoli un poco in rete capisce subito che oggi la scienza non gode certo di buona pubblicità sui social. Il che rende sicuramente meno banale e meno semplice la risposta alle domande di cui sopra. Le risposte che diamo di solito sono che da un lato la ricerca costa poco, molto meno di quanto si spende per armi (o per sigarette, come ricordava il presidente Kennedy in un famoso discorso del 1962 in cui annunciava il proposito di sbarcare sulla luna entro il decennio). Dall’altro che la ricerca porta anche ricchi contratti industriali per realizzare le infrastrutture scientifiche, contratti di cui beneficia in maniera molto diretta la società nel sui insieme. Questi argomenti sono certamente molto veri e molto giusti, ma sono anche insoddisfacenti. Perché sono difensivi. Non mettono la Scienza in primo piano e non entrano nel merito delle scelte.  E quindi non ci dicono gran che’ su quale scienza è veramente utile e quale magari meno. Una discussione che invece voglia entrare nel merito deve chiedersi se i modelli oggi più affermati per fare scienza, e cioè da un lato la “big science”, grandi infrastrutture, grandi progetti grandi finanziamenti, e dall’altro la competizione come forza trainante siano quelli d’avvero più adatti a fare scienza utile.

Di più, noi scienziati da almeno 400 anni adottiamo più o meno lo stesso metodo per fare scienza, quello inventato da Galileo all’inizio del diciassettesimo secolo. Il metodo ha resistito nel tempo a innumerevoli cambiamenti, rivoluzioni, guerre e anche a ben tre rivoluzioni industriali. Siamo sicuri che questo metodo sia ancora valido e applicabile oggi durante la quarta rivoluzione industriale? Quella in cui tutto è connesso con il resto, non solo noi esseri umani ma anche tutte le cose che ci circondano, dove tutta la nostra ecosfera è permeata da una enorme rete informatica, e dove la rete informatica alla fine diventa essa stessa una ecosfera. Alla fine, scavando scavando, siamo in grado di convincerci e convincere che al tempo della grande ecosfera informatica è veramente utile fare scienza? O che serviremo noi scienziati e scienziate per fare scienza utile?


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Prossima pubblicazione: 12 gennaio 2020. 1. Il dibattico classico: l’utilita’ della scienza inutile