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Astronomia

Calendario perpetuo

9 Gen. 2012 | categoria Aritmetica, Astronomia, Didattica, Matematica | Leggi tutto | Nessun commento

Anno nuovo, calendario nuovo? Non è detto… Per non sprecare tempo e carta, ancora una volta conviene affidarsi alla matematica: esiste infatti un algoritmo che permette di determinare i giorni della settimana di qualsiasi anno, presente futuro e – perché no? – passato. E nell’era di internet, basta mettere una parola chiave del motore di ricerca per trovare tantissimi siti web con calendari perpetui consultabili on line o scaricabili gratuitamente.
L’ algoritmo del calendario perpetuo sfrutta l’aritmetica modulare e in particolare il mod 7, come i sette giorni della settimana. Ho trovato una buona sintesi del metodo in una presentazione nel sito slideshare a questo indirizzo.
Vi sono inoltre delle tecniche mnemoniche per determinare velocemente il giorno della settimana relativo a una data: Maurizio Codogno espone in un suo post il metodo del “giorno del giudizio” (Doomsday) ideato da John Conway, che funziona per qualsiasi data dal 15 ottobre 1582 (il primo giorno del calendario gregoriano) in poi.

Ho nella mia libreria un libro di Arno Borst che si intitola “Computus. Tempo e numero nella storia d’Europa” (Il Melangolo ed. 1997) che ricostruisce la storia del calendario europeo e della misurazione del tempo. In una mia recensione (pubblicata in parte su Le Scienze), ne parlavo così:
Fin dall’antichità l’uomo non riuscì mai a delimitare il tempo, ad adattarlo con precisione alle proprie esigenze e a quelle della società, come invece fece con lo spazio. I fenomeni naturali – le rivoluzioni della terra, del sole, della luna e delle stelle – necessari per determinare la durata di anni, mesi, giorni e ore, equinozi, solstizi e festività come la Pasqua, non sono infatti regolari. “Si può organizzare il tempo sulla base di esperienze evidenti, ma allora non risulterà coerente, oppure inserirlo in un sistema logico coerente, ma allora non sarà preciso” e, sottolinea Arno Borst, “questo tormentoso conflitto portò le varie comunità storiche a trarre conclusioni diverse a seconda del loro modo di intendere la posizione dell’uomo di fronte a Dio, nella natura e in rapporto ai suoi simili”.
È importante notare che a nessuna civiltà arcaica europea venne l’idea di rappresentare il tempo con numeri, perché lo percepirono soprattutto come un oscillare inquietante di contrasti (giorno/notte, estate/inverno). Furono i Greci, spinti dall’accumularsi di dati inconciliabili e dalla necessità di fissare univocamente con un procedimento razionale le ambigue esperienze del tempo, a creare il legame inscindibile e ricco di implicazioni fra numero e tempo, che avrebbe plasmato la storia europea. Erodoto di Alicarnasso, ne Le Storie, attingendo dagli studi di Babilonesi e Egizi, riuscì a mettere in relazione cronologica gli avvenimenti storici; Platone nel Timeo attribuì al tempo (definito da lui “immagine mobile dell’eternità”) un’origine astratta, formulabile solo con un linguaggio figurato e completamente lontana dall’esperienza quotidiana. I segni cosmici, proprio perché rimandano al mondo delle idee eterne, per Platone, determinarono la scoperta del numero e resero possibile l’idea del tempo e la ricerca della natura del tutto: l’accesso cioè alla filosofia, il dono più grande degli dei al genere umano. Nei suoi scritti Sulle predicazioni e sui giudizi e Fisica, Aristotele distinse un tempo psicologico, politico e storico, al quale non attribuì nessun numero, e un tempo fisico, “numero in movimento secondo il prima e il poi”. Per Aristotele però, i numeri interi non erano in grado di ordinare il mondo nemmeno sino alla luna.
L’Ellade tuttavia non aveva nessuna legge generale per sancire l’inizio e il termine di anno, mese, ora: ci si accontentava di consuetudini locali e di isolate manifestazioni spontanee. Quando la civiltà tardo-ellenistica si estese su quasi tutta l’ecumene, iniziarono a emergere forti incompatibilità, come quella fra i due più importanti sistemi primordiali di divisione del tempo: il calendario ebraico, strutturato in base ai bisogni dei pastori e fondato sul mutevole aspetto della luna nelle sue varie fasi, e quello egizio che, indirizzato al lavoro dei contadini, si orientava sulla presunta orbita del sole nel corso delle stagioni. I presupposti politici per un’uniformazione di mondo e tempo furono creati a Roma, da Giulio Cesare che, su proposta di esperti egizi, introdusse un calendario solare puro. Costantino a Nicea nel 325, cercò di conciliare il calendario solare di Cesare (in cui il primo giorno di primavera doveva essere il 21 marzo) con la Pasqua ebraica (che si doveva celebrare nella prima luna piena di primavera) e con la domenica cristiana. Dal punto di vista matematico il problema non è risolubile esattamente perché il rapporto fra le durate dell’anno solare e di quello lunare non è un numero intero: le due grandezze sono incommensurabili. I problemi del calendario, risolubili solo in maniera approssimata, restarono perciò per molto tempo una questione di potere.
E il medioevo – si chiede Borst – rimase davvero nell’oscurità rispetto a queste problematiche? Oppure esso rappresenta il periodo più fecondo per studiare il divenire dell’età moderna? È proprio nel medioevo che, infatti, i dati temporali furono fissati con un procedimento matematico denominato computus o compotus, il cui studio era obbligatorio per ogni chierico.
L’analisi di Borst segue gli sviluppi di questo dotto sistema attraverso i secoli, dimostrando come la consapevolezza del tempo medievale fosse tutt’altro che assente.
Ricco di spunti per ulteriori letture, il testo è un vero pozzo di informazioni e curiosità: si pensi al cosiddetto “orologio da piede” usato dai contadini del X secolo, che forniva l’ora in base alla lunghezza del piede e dell’ombra dell’uomo, che fungeva da vero e proprio gnomone. Oppure al fatto che nell’alto medioevo, di notte poteva calcolare il tempo solo chi sapesse usare i numeri frazionari.

Se vi interessa, potete studiare il metodo aritmetico inventato da Gauss per determinare la data della Pasqua, a questo indirizzo.

La notizia

Concludo il post con una notizia dell’ultim’ora (31 dicembre 2011): “Ricercatori della John Hopkins University del Maryland (Usa) propongono un nuovo tipo di calendario, strutturato in modo che ogni anno sia uguale al precedente”. Il nuovo calendario ripartisce i giorni e i mesi in una nuova maniera molto più razionale e semplice che prevede in un ciclo costituito da due mesi di 30 giorni seguiti da un mese di 31. Il calendario permanente ha il nome dei suoi autori Hanke-Henry (l’astrofisico Steve Hanke e l’economista John Hopkins ) i quali sostengono che “Il momento migliore per introdurre questi cambiamenti è il 1° gennaio 2012, perché cade di domenica sia nell’attuale calendario gregoriano che nel nuovo, semplice calendario” come si può leggere nel seguente articolo, che inoltre aggiunge “Ma non risulta che qualche governo abbia deciso di adottare la novità. Quindi, l’opera di convincimento riprenderà in vista della prossima data utile, il 1° gennaio 2017, quando di nuovo il Capodanno sarà di domenica”. I vantaggi di questa scelta sarebbero molti, compresi quelli economici (per esempio per quanto riguarda il calcolo degli interessi mensili). Se ci fosse un referendum io voterei a favore; e voi?

Link:

 

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Gli scienziati e l’Unità d’Italia

17 Mar. 2011 | categoria Astronomia, Fisica, Matematica, scienza, storia della Matematica, storia della scienza | Leggi tutto | Nessun commento

Inizio con un articolo molto interessante di Gianluca Nicoletti, pubblicato sulla rivista Wired:

“L’unità d’Italia ebbe la sua vera spinta dagli ambienti scientifico tecnologici, gran parte degli eroi del nostro risorgimento erano anche appassionati uomini di scienza” sostiene Marco Pizzo, direttore del Museo Centrale del Risorgimento di Roma.
Cercando e cercando tra milioni di carteggi il grande archivista si è fatta un’idea assolutamente nuova della storia patria: ecco quindi che Pizzo scopre che il vero nocciolo dell’Italia Unita fu il congresso che gli scienziati tennero a Pisa nel 1830, dove si dichiararono “italiani” anche se provenivano da stati diversi, compreso quello pontificio.
Giuseppe Garibaldi
oltre che la passione della guerra e delle donne era un cultore delle scienze matematiche: “Aveva studiato trigonometria alla scuola di navigazione di Genova, ma pochi sanno che nel 1840 fu per un periodo precettore in scienze esatte per i figli di famiglie europee benestanti che vivevano a Istambul. Nel periodo in cui fu parlamentare, fece uno studio approfonditissimo per rendere navigabile il Tevere a Roma. Abbiamo trovato tutti i disegni tecnici, fatti da lui, con i calcoli ingegneristici basati sui periodi di piena e di secca del fiume.”
Stessa passione matematica anche per Cavour, il nipote di Quintino Sella, Vittorio, invece scrisse nel 1850 un importante trattato scientifico sulle ottiche per la fotografia e sulle tecniche di sviluppo. Le scoperte di Pizzo saranno visibili in una mostra: “Il Rinascimento del Risorgimento, arte e scienza da Garibaldi all’unità d’Italia.”

Per quanto riguarda i fisici, rimando al saggio on line di Roberto Renzetti, intitolato “Fisici italiani nel Risorgimento” che descrive la situazione della ricerca scientifica pre-unitaria insieme a biografie dei principali protagonisti, come Macedonio Melloni, Ottaviano Fabrizio Mossotti, Carlo Matteucci… Riporto un brano molto significativo:

L’altra questione che merita risalto, soprattutto di questi tempi è il grandissimo impegno civile e politico dei fisici italiani (almeno nella loro parte più qualificata) durante il periodo della formazione dello Stato unitario. […] Questi congressi furono una delle più importanti occasioni per far incontrare gente proveniente dai vari Stati italiani al fine di tenere i collegamenti ed organizzare azioni volte al conseguimento dell’Unità. Vari storici attribuiscono a questo interesse per la «politica» la decadenza della fisica italiana in quel periodo ma, come vedremo, questa affermazione è almeno discutibile se solo si pensa che furono proprio i più importanti fisici italiani del periodo quelli maggiormente impegnati nel Risorgimento.

Riguardo agli astronomi, consiglio la pagina dell’Inaf (Istituto nazionale di astrofisica) intitolata “Gli astronomi dell’Unità d’Italia”, che contiene un’intervista al professor Fabrizio Bonoli.

Per i matematici (insieme anche a tutti gli scienziati) rimando invece alla lettura del libro pubblicato da poco “L’Italia degli scienziati. 150 anni di storia nazionale” di Angelo Guerreggio e Pietro Nastasi. Conviene citare una frase che compare nell’introduzione:

Gli uomini di scienza non sono stati degli “ospiti” della società italiana, ma sono stati cittadini a tutti gli effetti. Come tali, hanno partecipato alla vita dello Stato condividendone i momenti più rilevanti o più tragici.

Per chi riesce ad andare, segnalo l’interessantissimo convegno che si terrà a Urbino dall’8 al 10 aprile sul tema “La Matematica nella storia dell’Italia Unita”, tutte le informazioni a questo indirizzo.

Su MatematicaBlogScuola c’è inoltre una pagina con una lista di biografie di matematici impegnati durante l’Unità d’Italia, da Enrico Betti o Francesco Brioschi (il fondatore del Politecnico di Milano) fino a Luigi Cremona o Giuseppe Veronese.

Nella mia scuola, noi docenti abbiamo tenuto delle conferenze sull’Unità d’Italia e insieme a due mie colleghe ne abbiamo organizzata una dal titolo “Il ruolo degli scienziati nel Risorgimento”; abbiamo fatto la presentazione con Prezi, la trovate a questo indirizzo.

Cosa c’è di meglio infine per festeggiare la giornata di oggi, se non l’immagine sorridente dell’astronauta Paolo Nespoli che dalla Stazione Spaziale Internazionale augura buon compleanno all’Italia?
La foto è su Flickr.

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Perché le stelle non ci cadono in testa?

12 Dic. 2010 | categoria Astronomia, astrofisica | Leggi tutto | Nessun commento

Si intitola così il libro-intervista a Margherita Hack di Federico Taddia (Editoriale Scienza) che fa venire in mente la famosa paura di Asterix e Obelix (nel loro caso era il cielo a cadere sulla testa) e contiene tantissime domande di Astronomia, che spesso anche in classe gli studenti mi pongono. Ad esempio perché il cielo è azzurro e perché diventa rosso di sera, oppure che cos’è l’ arcobaleno o se esistono gli extraterrestri, ecc. ecc.
Alla domanda “che cosa raccontano di bello le stelle?”, per esempio, Margherita Hack risponde con tante osservazioni interessanti, racconta la storia della scoperta dello spettro del Sodio da parte di Kirchhoff e spiega in maniera chiara e divertente come si ricavano le informazioni sulla temperatura delle stelle e sulla loro età. Oppure nel capitolo dedicato alle comete, si sfata il mito delle stelle cadenti del 10 agosto, perché cadono tutte le notti dell’anno «e se ti metti una bella giacca e vai in giro nelle notti di novembre ne vedrai molte di più che nelle notti d’estate».
Se avete altre domande di Astronomia, Margherita Hack risponderà su questa pagina web.

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L’importante è partecipare

21 Nov. 2010 | categoria Astronomia, Didattica, Fisica, Informatica, Matematica, Olimpiadi, esercizi | Leggi tutto | Nessun commento

Giocare a risolvere problemi è a volte divertente a volte difficile, ma se ci si impegna non è mai frustrante ed è di sicura soddisfazione. Oggi voglio parlare di alcune iniziative, note e meno note, che vanno in questa direzione.
La prima è un progetto dell’ Università di Ferrara che propone problemi di matematica alle scuole da risolvere mese per mese: si chiama Flatlandia (con sottotitolo “un’attività sulla geometria per motivare, ragionare, discutere”) e la modalità di partecipazione è semplicissima, basta iscriversi mandando una mail e poi collegarsi al sito che il primo lunedì di ogni mese avrà un nuovo problema di geometria tutto per voi. Le soluzioni devono pervenire entro il terzo lunedì del mese seguente.

Poi ci sono le tante Olimpiadi, che vale la pena di ricordare: quelle Internazionali di Matematica (la prima fase, i cosiddetti “Giochi di Archimede”) organizzate ogni anno in una nazione diversa, a partire dal 1959, e vedono la partecipazione di più di 80 nazioni. In Italia, la manifestazione è curata dall’Unione Matematica Italiana, in collaborazione con la Scuola Normale Superiore di Pisa. Tutte le informazioni sul sito web.

Le Olimpiadi Internazionali di Fisica organizzate in Italia dall’Associazione per l’Insegnamento della Fisica per conto del Ministero della Pubblica Istruzione. Lo scorso anno 648 scuole secondarie superiori hanno partecipato alle Gare di Istituto di Fisica ed alle successive Gare Locali e in quasi quattrocento si sono organizzate le prove dei “Giochi di Anacleto” rivolte a studenti che stanno muovendo i primi passi nello studio della fisica.

Le Olimpiadi di Astronomia (termine per iscriversi il 29 novembre) promosse, sostenute e organizzate dall’Istituta Nazionale di Astrofisica (INAF), dalla Società Astronomica Italiana (SAIt) e dal Ministero della Pubblica Istruzione e della Ricerca. Queste olimpiadi sono anche un’ottima occasione per incontrare i ricercatori e coltivare la passione per l’astronomia. Il tema da svolgere questo anno è: “Altri mondi sono possibili”: negli ultimi anni sono stati scoperti quasi 500 pianeti intorno a stelle diverse dal Sole. Come sono stati scoperti? E quali sono le loro caratteristiche? Vi sono pianeti simili alla Terra? Secondo te, quali condizioni dovrebbe soddisfare un pianeta per essere in grado di ospitare una qualche forma di vita?”

Finisco con con le Olimpiadi di problem solving e con le Olimpiadi di Informatica, che hanno appena terminato la fase italiana a Sirmione questo ottobre (sul sito troverete tutte le informazioni, archivio di esercizi compreso).

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Una metropolitana scientifica

9 Ott. 2010 | categoria Algebra, Analisi, Astronomia, Automi, Einstein, Elettrostatica, Filosofia, Fisica, Fisica Nucleare, Fluidi, Frattali, Galileo, Infinito, Informatica, Logica, Logica fuzzy, Marconi, Matematica, Meccanica Quantistica, Newton, Probabilità, Scienze, Terra, Trigonometria, astrofisica, complessità, coniche, curve, didattica multimediale, elettromagnetismo, energia, geofisica, geometria, integrali, iperspazio, logaritmi, logica quantistica, luce, luoghi geometrici, meccanica, nanotecnologie, numeri, nuove tecnologie, onde, onde elettromagnetiche, ottica, pedagogia, relatività, scienza, storia della Matematica, storia della scienza | Leggi tutto | Nessun commento

Ecco un mappa interattiva che userò sicuramente in classe. Sulla falsariga della mappa della metropolitana di Londra, l’autore Crispian Jago, un informatico inglese, ha ricostruito gli ultimi 500 anni di storia della scienza attraverso i nomi e le biografie dei suoi protagonisti.
Utilissima con la Lavagna Multimediale (Lim): basta un click e siamo sulla pagina di Wikipedia dello scienziato, oppure basta seguire una linea per avere un rapido quadro della scienza di un’epoca, per scoprire contemporaneità o per vedere come molti scienziati stavano allo stesso tempo su più linee scientifiche: Lagrange, ad esempio, è un “nodo metropolitano” nel quale confluiscono la linea blu di Matematica (e Informatica), la linea rossa di Fisica (e Meccanica Quantistica) e la linea bianca e rossa di Filosofia Naturale.
L’autore non si è occupato solo delle scienze “dure” ma anche di Microbiologia, Genetica, Fisiologia, Geologia e Paleontologia …
Inoltre ha raccolto anche i nomi di chi attualmente lavora nel campo della ricerca, come Stephen Hawking o Stephen Wolfram, per citarne solo due.

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