Come leggere un articolo scientifico di astrofisica

Avete mai letto un articolo scientifico di astrofisica? Non è poi così terribile: in questo post, dedicato a chi volesse provarci, racconto come provare a darci un’occhiata.

Questo non è un post del tipo “Ecco come dovete fare”, “Adesso vi illumino”, ma piuttosto qualcosa del tipo “Ci sono riuscito io, ce la possono fare tutti”. Vorrei solo dare alcuni consigli a chi volesse cimentarsi, almeno per muovere i primi passi. Ogni articolo, una volta scritto, viene inviato a un giornale specializzato; il giornale affida poi l’articolo a un revisore, quasi sempre un altro astrofisico che lavora nello stesso campo di ricerca di cui si parla nell’articolo. Il revisore è di solito anonimo e, dopo qualche settimana, consegna alcuni commenti e proposte agli autori dell’articolo. Gli autori a questo punto inseriscono nell’articolo le richieste del revisore e glielo inviano di nuovo per l’approvazione finale. Questo nel migliore dei casi, altrimenti la storia si allunga con ulteriori scambi. Dico questo per dirvi che quando vediamo gli articoli pubblicati su un giornale astrofisico specializzato, esso ha già avuto un bel percorso tortuoso, non necessariamente indolore. Quindi non è che dobbiamo diventare critici di articoli, o scovare errori.

Ma non si deve neanche pensare che un articolo scientifico di astrofisica sia un testo crittografato e accessibile solo a chi possiede determinate capacità (quali poi, boh?). Certo, i tecnicismi non mancano visto che si tratta di un documento scritto perlopiù per altri astrofisici che per il pubblico, ma come vedremo, in un certo senso possiamo beatamente…ehm, lasciar perdere i tecnicismi. Unico requisito fondamentale: conoscere un po’ di inglese, of course.

Detta così, sembra che voglia tirarmi la zappa sui piedi: provo a fare divulgazione proprio per fare da mediatore tra scienziati e pubblico e poi scrivo un post per provare a spiegare come fare a meno dei divulgatori? In realtà, lo scopo della divulgazione è proprio quello di avvicinare reciprocamente sempre più pubblico e scienza. Gli articoli scientifici non devono essere visti come testi sacri; essi sono il modo in cui buttiamo giù le idee su come funziona l’universo. In un certo senso, se volete, il contenuto di un articolo scientifico è una prova di traduzione di quel libro che chiamiamo l’universo (per dirla alla Galileo Galilei, sbam!). Poi ci sono gli articoli che traducono bene e quelli che traducono meno bene: ma vabbé, questo è il nostro metodo di traduzione da fenomeni fisici a leggi matematiche, ed è una strada abbastanza difficile da percorrere a volte.

Sarebbe bello se i lettori di Quantizzando potessero provare a godere un po’ di quel senso di meraviglia che hanno gli astrofisici mentre scoprono l’universo non solo tramite le parole divulgative, ma anche un pochino tramite le parole degli scienziati stessi.

Per farlo, innanzitutto racconterò com’è fatto generalmente un articolo scientifico e poi proverò a descrivere uno in particolare che secondo me è scritto davvero bene e inoltre contiene una scoperta molto importante.

Com’è fatto un articolo scientifico?

Di solito, togliendo titolo e bibliografia, gli articoli scientifici di astrofisica si dividono in 5 parti:

1) Abstract: un brevissimo riassunto in cui c’è scritto tutto quello che c’è da sapere. Può essere molto criptico per chi non conosce “le puntate precedenti”, cioè gli articoli passati della letteratura scientifica. Non lo consiglio come punto di partenza, bensì come punto di arrivo (a meno di casi eclatanti).

2) Introduzione: qui vengono descritte un po’ le motivazioni alla base della ricerca fatta nell’articolo. O meglio, viene data la risposta alla domanda “Perché abbiamo scritto questo articolo?”. Questo è il punto di partenza che mi sento di consigliare. Se l’introduzione è scritta bene, il paper è scritto bene, regola generale. Di solito, nell’introduzione viene anche fornito una specie di indice dell’articolo, molto in breve.

3) Descrizione dei dati: in questa parte, spesso molto tecnica, vengono descritte tutte le modalità con cui sono stati raccolti i dati usati per la ricerca. Questa parte è principalmente per chi ne capisce, ma anche chi non ne capisce niente di dati può trarre utili informazioni (per esempio, quali telescopi/satelliti sono stati utilizzati, se sono state usate galassie vicine o lontane, roba così). Tutte informazioni che poi saranno utili in fase di commento delle conclusioni.

4) Metodologia e risultati: qui viene descritto come sono stati analizzati i dati, quali correlazioni si è andati a cercare e soprattutto come sono state misurate queste correlazioni e (importantissimo!) come sono stati calcolati gli errori. Qui si trova spesso molta statistica, e quindi equazioni. Tutto ciò non viene messo per spaventare o impressionare: le parti 3) e 4) sono così dettagliate per permettere a chiunque di provare a riprodurre la ricerca descritta nell’articolo.

5) Discussione/Conclusioni: bene, a questo punto è il momento di tirare le somme e in questa sezione si risponde a domande del tipo “Cosa ci dicono dunque questi dati?” “Cosa possiamo dedurre dalla nostra ricerca?”. Il 90% delle volte c’è la frase “Ulteriori studi sono necessari per capire meglio bla bla bla…” ma è normale, non è un segno di inconcludenza. Funziona così, a piccoli passi, la scienza.

Che cosa leggere prima?

Detto ciò, qual è il mio consiglio nel caso voleste leggere un articolo scientifico di astrofisica? Il mio consiglio è di leggerlo quasi come lo leggerebbe un astrofisico e cioè: prima l’introduzione, poi la parte discussione/conclusioni e infine l’abstract. Un astrofisico, in realtà, leggerebbe prima l’abstract, ma solo perché già ha un’idea di dove l’articolo va a parare. Chi invece legge con calma, con meno pressione, può prendersi più tempo, e poi fissare le idee principali dell’articolo alla fine leggendo l’abstract. Sembra una cosa insolita, ma provate e poi mi dite se funziona.

Cosa ci facciamo con le parti centrali di descrizione dei dati e della metodologia? Si tratta sicuramente delle parti più tecniche e approfondite; leggere queste parti potrebbe prendere molto tempo è molti dettagli potrebbero sembrare persino oscuri, sicuramente non banali. Imparare a maneggiare la lettura di queste sezioni è difficile, ma ehi tranquilli, per avere un quadro della situazione a livello base non è strettamente necessario addentrarsi nel labirinto di queste sezioni. Almeno all’inizio, lasciatele perdere, anche se, va detto, sono il cuore della ricerca.

Proviamo ad applicare questo schemino che ho proposto alla lettura di un gran bell’articolo di astrofisica, un articolo che ha spianato la strada al premio Nobel per la fisica del 2011: la scoperta dell’esistenza dell’espansione accelerata dell’universo tramite lo studio delle supernovae di tipo Ia, scoperta che ha confermato l’esistenza di una componente dell’universo chiamata costante cosmologica (o energia oscura).

Proviamo a leggere insieme un articolo scientifico

L’articolo di cui voglio parlare è del 1998 e lo trovate qui:

Riess A. et al, Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant

Immaginate di aver scritto un paper nel 1998 per poi vincere il Nobel nel 2011.

Adam G. Riess, Saul Perlmutter e Brian P. Schmidt hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 2011.

Vediamo se riusciamo a capire l’articolo scritto da Riess usando lo schema di lettura che vi ho dato prima. Iniziamo.

Lasciamo perdere l’abstract, che come vedete contiene simboli e numeri che al momento ci dicono poco, e passiamo diritti all’introduzione. La prima frase è già illuminante: in questo articolo sono stati analizzati i dati di 10 supernovae di tipo Ia con lo scopo di ottenere i parametri cosmologici, e se finite di leggere tutto il primo paragrafo, vi viene anche detto quali sono i parametri cosmologici che interessano questo articolo: la densità di materia e l’energia del “vuoto” nell’universo. Lo scopo dell’articolo è chiarissimo.

Dopo ciò viene raccontata la storia delle osservazioni con le supernovae: se si legge si capisce che subito che lo scopo non è raccontare una storia, bensì dare un’idea delle problematiche connesse a questo tipo di osservazioni. A questo voi, dettagli tecnici a parte vi siete già fatti l’idea che gli autori stanno provando a fare qualcosa di importante con le supernovae, cioè capire cosa c’è nell’universo.

Balziamo alla sezione 5, quella delle discussioni. Come potete vedere, quello che si fa qui è richiamare constantemente le sezioni precedenti ma senza entrare nei dettagli di quello che si è già detto: qui tocca iniziare a trarre delle conclusioni. E quindi viene raccontato con più parole che equazioni cosa si è trovato di nuovo con le supernovae a disposizione, poi si passano in rassegna eventuali problemi o questioni da tenere in conto, già ben esplicite dal titolo delle sotto-sezioni. Nella sezione 6, le conclusioni sono presentate come elenco puntato, una pacchia praticamente: in particolare viene detto che i dati sono in accordo con un universo che accelera e che contiene energia oscura.

E ora finalmente torniamo all’abstract. Al di là di tutto, sicuramente è meno criptico dello sguardo dato inizialmente: guardiamolo insieme.

Si parla delle 10 supernovae, che vengono analizzate insieme a un campione già esistente sempre di supernovae, che vengono stimati alcuni parametri cosmologici (e sono elencati); poi arriva la parte criptica che vi dicevo, quella in cui vengono detti in breve alcuni metodi di analisi usati per infine arrivare al fatto più importante, e cioè che non c’è modo di far andare d’accordo i dati con un universo senza energia oscura. Quindi l’universo accelera e contiene anche energia oscura/costante cosmologica, che ci piaccia o meno.

Può essere utile saper leggere un articolo scientifico?

Ora, non sto dicendo che siccome si può fare allora tutti dovrebbero essere in grado di leggere un articolo scientifico.

Voglio solo dire che, magari, leggere un articolo astrofisico che racconta la ricerca senza intermediari può essere un modo per restare collegati al modo in cui mandiamo avanti le nostre conoscenze sull’universo. Come dire, io per primo non so come è fatto un tostapane e non sarei mai in grado di costruirlo; ma almeno so che è un dispositivo dove una qualche resistenza viene scaldata mentre ci passa dentro della corrente elettrica. Cioè il minimo indispensabile più un altro po’.

Ecco, se si vuole anche in astrofisica si potrebbe provare auto-educarci a imparare il minimo indispensabile più un altro po’. È bello sapere che ci sono le onde gravitazionali, ed è bello sapere perché esistono (il minimo indispensabile); ma non è male sapere come vengono misurate, quali quantità si possono misurare, riuscire a leggere un grafico importante (l’altro po’).

Imparare a leggere un articolo scientifico è anche utile per vedere come la scienza non sia qualcosa di chiuso bensì qualcosa di più accessibile. Nel senso che magari, sapere dove sono le informazioni immediatamente più importanti di un articolo scientifico potrebbe aiutarci nel sentire più vicino il lavoro degli astrofisici, i quali fanno un lavoro che spazia per milioni, se non miliardi, di anni luce. Tutta l’umanità beneficia del lavoro degli astrofisici, tutti noi veniamo a conoscenza di cose nuove su come funziona l’universo. Tutta questa conoscenza è lì, pubblica e accessibile. Magari richiede uno sforzo enorme perché non siamo abituati a leggere articoli scientifici di astrofisica, vero: ma tutto quello che abbiamo provato a studiare e tutto quello che pensiamo di aver capito sull’universo può essere letto da chiunque.

Con tutte le difficoltà connesse, a me questa sembra una cosa bellissima, quasi romantica e mi andava di condividerla con tutti voi in questo post.

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