L'intricato speciale

Che cos’è l’energia? Domanda all’apparenza semplice ma dalla risposta difficile. L’energia non si crea né si distrugge ma si trasferisce da un ente all’altro cambiando anche tipologia. L’energia chimica contenuta nel succo di frutta che abbiamo bevuto si trasforma in energia potenziale quando saliamo le scale; l’energia potenziale acquistata dall’automobile che si è arrampicata su un paesino di montagna diventa energia cinetica quando questa ridiscende senza usare i freni e quando diventa troppa l’autista rallenta e l’energia cinetica si trasferisce ai freni sotto forma di calore.

L’energia non si tocca, non si vede ma si osservano solo i suoi effetti. La manifestazione dell’energia cinetica è la velocità; dell’energia termica, la temperatura; dell’energia chimica, le reazioni; dell’energia luminosa, il numero di fotoni per unità di superficie. Non esiste dispositivo al mondo in grado di misurare direttamente l’energia. Gli unici rivelatori che danno informazione sull’energia misurano il numero di coppie elettrone-lacuna generate dentro uno strato di silicio dal passaggio di una particella carica. Possiamo misurare la temperatura, la velocità, la quantità di reagente prodotto, la quantità di luce, il flusso degli elettroni in un conduttore, il numero di ioni, ma non l’energia.

Che sia pura convenzione? L’invenzione dei fisici per fare tornare i conti? No. L’energia esiste, non è una convenzione. Non è convenzione il Sole, che brucia il suo combustibile nucleare per produrre luce e calore. Non è convenzione la stanchezza che percepiamo ogni giorno e il cibo che ingeriamo per recuperare le energie. Che l’energia esista è praticamente ovvio ma difficile da dire perché l’energia è elusiva. Solo l’esperienza dell’osservazione lo conferma, permette di vedere le trasformazioni e i viaggi dell’energia nell’Universo.

Una manifestazione tangibile dell’energia c’è e si chiama massa, quell’entità che è suscettibile alla gravitazione, ciò che indirettamente misuriamo ogni volta che saliamo sulla bilancia. Distruggendo la massa si libera energia, da un fotone che ha una certa energia si può ottenere massa. Quando l’energia si “incarna” diventa tangibile e ci accorgiamo che ce n’è in tutte le cose che esistono, ovunque. Siamo ancora al punto di partenza: misuriamo la massa, non l’energia direttamente.
Che strana quest’energia: una cosa invisibile, intangibile, non misurabile, definibile con difficoltà, della quale possiamo mostrare solo gli effetti ma che abbiamo certezza che essa esiste ed è ovunque, permea ogni cosa. Caratteristiche che dovrebbero fare riflettere tutti coloro che sostengono – per via di un materialismo spregiudicato – l’esistenza di sole le cose misurabili. L’energia trascende la materia tangibile.

Domani salirò su un comune turbojet (ciò significa che sono fuori città nella prossima settimana e potrei essere assente anche dal blog) ma approfitto dell’occasione per fare qualche riflessione sulla portanza.

Come sappiamo, un aereo vola perché è dotato di ali, ma affinché esista una spinta verso l’alto capace di sollevare il velivolo è necessario che la sezione trasversale dell’ala sia di forma particolare. L’aria che si muove al di sopra dell’ala deve infatti fluire più velocemente di quella che invece passa sotto. Il motivo di questa condizione è il principio scoperto da Daniel Bernoulli che lega la pressione di un fluido alla sua velocità. Nel caso dell’ala la differenza di velocità tra l’aria che scorre sopra e quella che scorre sotto è responsabile di una depressione nella parte superiore capace di sollevare l’aereo.

Pensandoci bene, questo comportamento non è intuitivo: è facile immaginarsi come funzioni un’elica o un ventaglio ma non come funzioni un’ala. Eppure gli uccelli, che non conoscono né Bernoulli, né il suo principio, possiedono ali che soddisfano perfettamente un principio fisico così poco intuitivo. Sono ali fatte apposta.
Noi abbiamo potuto conoscere la misteriosa forza che sostiene gli uccelli nell’aria soltanto attraverso degli esperimenti sui fluidi, affinando la nostra percezione verso qualcosa che ci capitava praticamente sotto al naso ma che non potevamo capire né percepire pienamente. Significa che per vedere qualcosa di non palese è necessario avere innanzitutto l’apertura mentale nel riconoscerne l’esistenza e la volontà di cercare al di là dei limiti imposti dalle impressioni superficiali.

Io possiedo due computer: un Macbook nero del 2007 e un pc fisso comprato circa un anno dopo. Il Macbook ha:

• processore Intel Core 2 Duo 2.2 GHz (ridotto dalla Apple a 2.16 GHz)
• 1 Gb di RAM 667 MHz DDR2
• un hard disk da 160 Gb
• scheda madre che ha un FSB a 667 MHz

Il pc fisso ha:

• processore Intel Pentium D 2.8 Ghz
• 4 Gb di RAM di cui 2Gb da 333MHz e 2Gb da 266MHz
• tre hard disk rispettivamente di 80, 160 e 320 Gb
• scheda madre Asus P5LD2 con FSB a 800MHz

Premetto innanzitutto che i due computer li ho comprati così: già assemblati.
Come si può ben vedere, le caratteristiche dei componenti del pc fisso sono superiori a quelle del Macbook, ciononostante accadde un giorno che, facendo girare windows su entrambi i computer e avendo installato lo stesso software su entrambe le macchine, il medesimo calcolo veniva “risolto” dal Macbook nella metà del tempo impiegato dal pc fisso.

Perché il computer più potente va più lento? Possiamo rispondere a questa domanda guardando le velocità delle singole parti. Innanzitutto mai mettere memorie di velocità diverse nella stessa macchina perché altrimenti la memoria veloce dovrà rallentare per stare dietro a quella lenta. La velocità dei 4 Gb RAM del fisso è quindi per tutti 266MHz e non 333MHz. Ora vediamo qualche rapporto tra le velocità dei vari componenti.

FSB/RAM = 800/266 = 3.00751879699

Significa che il bus – il canale di comunicazione che lega fra loro tutti gli elementi del pc – deve aspettare almeno tre dei suoi cicli per avere una risposta dalla memoria. Il fatto che il rapporto non venga un numero intero è poi uno svantaggio perché ogni tanto i cicli da aspettare saranno quattro, cioè non è nemmeno costante il tempo da aspettare.

CPU/FSB = 2800/800 = 3.5

Significa che il processore passa, una volta tre cicli e una volta quattro cicli, ad aspettare il bus della scheda madre. Ciò che accade nei tre protagonisti di queste lunghe attese si chiama, in gergo tecnico, “collo di bottiglia” ed è più o meno la stessa cosa che succede quando, a causa di lavori sul manto stradale, una strada a 4 corsie diventa un vicolo ad una sola.

La lezione che si impara da questa storia è che spesso ci perdiamo la visione d’insieme nelle nostre scelte. Preferiamo uno stile di vita ad un altro in virtù dei singoli fastidi o delle singole imposizioni senza riflettere che queste, insieme a tutto il resto, definiscono qualcosa di realmente migliore, un “di più”. Ci facciamo un po’ prendere in giro dai numeri vertiginosi delle periferiche e delle loro caratteristiche fino a non realizzare che il fascino più grande sta nel non tralasciare nulla, nello sfruttare le nostre qualità e la nostra natura al meglio senza sbilanciamenti né esagerazioni. Con buona pace di chi non crede che un Macbook dalle scarse caratteristiche non possa battere un pc di qualità “superiore”.

Quanto al mio pc fisso… un giorno ne assemblerò uno per conto mio.