Quanto sono affidabili gli studi scientifici? La domanda non è banale né del tutto nuova: il dibattito sulla riproducibilità delle ricerche, e quindi sulla loro effettiva validità, è al centro della disputa scientifica da alcuni anni.
A gettare benzina sul fuoco è una recente analisi condotta presso il California Institute of Technology che coinvolge alcuni lavori pubblicati su Nature e Science, probabilmente le due testate scientifiche più blasonate al mondo.
La revisione dei pari non basta. I ricercatori del CalTech hanno preso in esame 21 paper sulle scienze sociali pubblicati tra il 2010 e il 2015 sui due giornali e sottoposti al processo di peer review, cioè verificati prima della pubblicazione da altri scienziati ed esperti che ne hanno confermato la bontà.
Le conclusioni sono state pubblicate su Nature Human Behaviour e confermano i risultati ottenuti da analoghi lavori condotti in passato su decine di studi in ambito medico, economico e psicologico.
Il team californiano ha riprodotto le 21 ricerche con modalità assolutamente identiche a quelle impiegate negli studi originali, ma utilizzando campioni statistici 5 volte più grandi.
Metodo scientifico? Dei 21 studi solo 13, cioè il 62%, hanno più o meno confermato le conclusioni degli studi originali: in molti casi la maggior ampiezza del campione utilizzato ha infatti notevolmente indebolito (fino al 50%) i risultati pubblicati dai relativi precedenti studi pubblicati sulle due riviste. Gli altri 8 studi, una volta riprodotti, hanno portato a conclusioni completamente diverse rispetto a quelle delle ricerche originali.
Ma è davvero un problema? Probabilmente no: l'impossibilità di riprodurre uno studio non significa necessariamente che quello originale fosse sbagliato. Potrebbe per esempio esserci qualche differenza nel contesto sociale o culturale nel quale sono state condotte le due versioni della ricerca. È comunque innegabile che i risultati ottenuti dalla CalTech aprano lo spiraglio a numerosi dubbi e riducano l'affidabilità di questi studi.
La storica rivalità tra Nikola Tesla e Thomas Edison è solo uno dei celebri casi di sgambetti tra geni della scienza. In questo ambiente altamente competitivo, in cui le risorse sono poche e si avanza grazie alla risonanza delle proprie pubblicazioni, sono molti i casi di idee rubate e riconoscimenti mancati. Ne abbiamo raccolti alcuni tra i più famosi. Leggi anche: Nikola Tesla, storia di un genio truffato
La doppia elica del DNA. La scoperta della struttura a doppia elica del DNA e del suo meccanismo di replicazione nasconde una vicenda amara di competizione tra scienziati e maschilismo da laboratorio. Le ricerche di Rosalind Franklin, chimica e fisica britannica, furono fondamentali per il raggiungimento di questo risultato. A lei si deve la messa a punto di una tecnica che utilizzava i raggi X per realizzare fotografie ad altissima definizione delle molecole viventi e non, un metodo che si rivelò di vitale importanza per gli studi sulla struttura dei singoli filamenti genetici.
I dati dei suoi lavori finirono però nelle mani di James Watson e Francis Crick, scienziati di un laboratorio rivale che - sfruttando il lavoro non riconosciuto della donna - si aggiudicarono, insieme a Wilkins, ex collega della Franklin, il Nobel per la Medicina. Era il 1962: quattro anni dopo la morte, per cancro alle ovaie, di Rosalind.
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La teoria dell'evoluzione. Il naturalista inglese Alfred Russel Wallace elaborò indipendentemente da Charles Darwin una teoria dell'evoluzione basata sulla selezione naturale che contribuì ad accelerare la pubblicazione, nel 1859, dell'Origine delle specie. L'opera di Darwin uscì a 20 anni dalla sua formulazione, anche grazie alla "spinta" di un breve articolo sulla selezione naturale che Wallace spedì a Darwin per avere un parere. Turbato dalla somiglianza di quella teoria con la propria, Darwin ne incoraggiò la pubblicazione, sponsorizzandola presso importanti scienziati dell'epoca, che ne diedero lettura a un convegno nel 1858, assieme ad alcuni estratti del lavoro di Darwin. L'Origine delle specie sarebbe stato pubblicato l'anno seguente, eclissando in parte il contributo di Wallace, con il quale però Darwin continuò ad avere buoni rapporti.
L'invenzione del telescopio. Anche se il nome di questo strumento evoca subito quello di Galileo Galilei (nel dipinto qui sopra), il vero creatore e diffusore del telescopio fu il tedesco naturalizzato olandese Hans Lipperhey (1570-1619). Sebbene alcuni modelli più rudimentali di dispositivi con lenti circolassero già da molto tempo, Lipperhey fu il primo, nel 1608, a provare a depositare una domanda di brevetto per un telescopio. Non ci riuscì, ma il governo olandese gli commissionò la realizzazione di alcune copie del suo "vetro prospettico", che ingrandiva gli oggetti di appena tre volte. Galileo ebbe il merito di perfezionarlo e di utilizzarlo per scopi astronomici. Galileo Galilei, l'italiano che rivoluzionò la scienza
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La televisione. Anche se l'invenzione del televisore fu un lavoro di gruppo, la paternità della tecnologia che è alla base del suo funzionamento è stata storicamente contesa tra due ingegneri. ll russo Vladimir Koz'mič Zvorykin nel 1923 brevettò l'iconoscopio, un tubo elettronico da ripresa televisiva che poteva essere usato per proiettare immagini. Poco tempo dopo l'inventore statunitense Philo Taylor Farnsworth riuscì a mostrare immagini televisive usando una versione modificata dello stesso tubo, sviluppata con un lavoro indipendente. La contesa per il brevetto del televisore si trascinò in tribunale, ma fu vinta da Farnsworth: grazie alla testimonianza chiave di una sua insegnante fu dimostrato che aveva avuto l'idea dell'apparecchio già all'età di 14 anni.
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La scoperta del virus dell'HIV. Anche sulla priorità della scoperta del virus responsabile dell'AIDS ci fu un'accesa disputa scientifica. Nel 1983 Robert Gallo, direttore dell'Institute of Human Virology presso la University of Maryland School of Medicine di Baltimora, dimostrò che la malattia poteva essere attribuita a un retrovirus, oggi conosciuto come virus dell'HIV. Negli stessi anni il medico e virologo francese Luc Montagnier, dell'Istituto Pasteur di Parigi, insieme alla dottoressa Francoise Barre-Sinoussi, scoprì un retrovirus a cui diede il nome di LAV in un paziente a rischio AIDS. Montagnier e Barre-Sinoussi ottennero il Nobel per la scoperta del virus responsabile dell'HIV, nel 2008, ma nessun riconoscimento fu dato a Gallo, i cui lavori hanno dato un contributo fondamentale per il test che rivela la presenza dell'infezione.
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La bomba atomica. Anche attorno alla tecnologia per costruire la bomba atomica vi fu una corsa alle informazioni senza esclusione di colpi. Un ruolo fondamentale fu giocato dalle spie sovietiche in USA e Gran Bretagna, che per alcuni anni riuscirono ad agire indisturbate permettendo all'URSS di testare la propria bomba a fissione nel 1949, a soli 4 anni da Hiroshima e Nagasaki: per agire in tempi così rapidi dovevano aver avuto diverse "soffiate". Le operazioni di spionaggio furono favorite da alcune spie occidentali favorevoli per motivi ideologici alla causa russa, nonché mosse da preoccupazione: l'idea era che distribuire le informazioni su una tecnologia tanto distruttiva potesse contribuire a mantenere gli equilibri internazionali. Storia dell'era atomica
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I cromosomi sessuali. Se oggi sappiamo che il sesso di una persona dipende dalla presenza o dall'assenza del cromosoma Y lo dobbiamo a Nettie Maria Stevens, genetista e microbiologa statunitense. Studiando i vermi della farina, la scienziata scoprì che lo sperma dei maschi conteneva tutti e due i cromosomi che determinano il sesso, X e Y, mentre le cellule riproduttive delle femmine contenevano solo il cromosoma X. Tuttavia, il merito della scoperta delle basi genetiche della determinazione del sesso viene spesso attribuito a Thomas Hunt Morgan, un genetista molto noto al tempo, che lesse sicuramente gli studi di Stevens perché questa glieli spedì, chiedendogli un parere e ricevendone elogi e complimenti. Morgan approfondì le osservazioni di Stevens facendole proprie e attribuendosene i meriti. Nel frattempo Stevens morì precocemente per un cancro al seno.
La lampadina. L'invenzione della prima lampada a incandescenza fu frutto della competizione continua e virtuosa tra Thomas Edison e Joseph Swan: i due brevettarono il dispositivo a filamento di carbonio nel 1878, in una continua corrispondenza per tenere l'altro al passo con i propri successi scientifici. Tecnicamente, Swan fu il primo a porre il proprio nome sulla scoperta; ma la sua lampadina era per molti versi poco efficiente (si scaldava troppo in fretta e diventava in breve tempo inutilizzabile). Edison ebbe il merito di perfezionarla e renderla utilizzabile nella vita di tutti i giorni.
Leggi anche la storia del papà italiano della lampadina
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Il telefono. Una delle invenzioni la cui paternità è più dibattuta: anche se il primo a brevettare un telefono funzionante fu lo statunitense Alexander Graham Bell, nel 1876, il suo primato viene anche attribuito ad Antonio Meucci, Innocenzo Manzetti, Johann Philipp Reis, Elisha Gray e Thomas Edison. La diatriba più accesa è senza dubbio quella con Meucci, al quale una sentenza del Congresso degli Stati Uniti ha riconosciuto, nel 2002, un ruolo importante nell'invenzione. Fu il fiorentino il primo ad avere l'idea del del "telettrofono" ("telefono elettrico"): partendo dal telegrafo, aveva escogitato un apparecchio che al posto dei messaggi (punti e linee di Morse) facesse passare la voce, dopo averla trasformata in segnale elettrico. Bell fu però il primo a brevettarlo. 6 invenzioni che hanno precorso i tempi
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Polvere di stelle. Cecilia Payne Gaposchkin, astrofisica anglo-statunitense, fu la prima ad arrivare, nel 1925, alla formulazione della composizione della massa stellare. Le stelle, scrisse nella sua tesi - definita dai colleghi "la più brillante tesi di laurea mai scritta in astronomia" - sono composte principalmente di idrogeno ed elio. Ma le sue corrette deduzioni si scontrarono con quelle dello statunitense Henry Norris Russell, che riteneva gli astri fatti dello stesso materiale della Terra (principalmente di ferro). Le idee di Payne-Gaposchkin vennero accettate solo alcuni anni più tardi. Nel frattempo la donna subì gli effetti della discriminazione femminile nelle scienze: una cattedra ad Harvard vinta solo 30 anni più tardi, e molte pubblicazioni ingiustamente non a primo nome.
Altre brillanti scienziate dimenticate
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L'occhio dello scienziato. Ciò che forse sorprende di più è però scoprire che questi risultati non sono stati affatto una sorpresa per la comunità scientifica: una serie di interviste condotte parallelamente allo studio ha infatti rivelato come ricercatori ed esperti della materia fossero perfettamente in grado di prevedere quali studi sarebbero stati replicabili e quali no.
Sembra insomma che gli scienziati abbiano sufficiente conoscenza e capacità di discernimento per interpretare correttamente ciò che leggono sulle riviste.
Una nuova scienza. Lo studio californiano evidenzia comunque l'esistenza di ampi margini di miglioramento nel mondo della ricerca: per esempio nella progettazione degli esperimenti, o nei criteri utilizzati per valutare la loro significatività. Detto con altre parole significa cambiare il modo di fare scienza.
Alcuni ricercatori suggeriscono di modificare in maniera più stringente i parametri statistici utilizzati per valutare la significatività delle conclusioni alle quali giungono gli studi.
Altri, per evitare la tentazione di opportunistiche "sviste", propongono l'obbligo, per gli scienziati, di comunicare in anticipo l'intenzione di pubblicare i loro lavori, i parametri e i metodi sperimentali che si intendono usare: questo impedirebbe di scartare gli esperimenti che conducono a risultati non in linea con le aspettative.
«Non direi che ci troviamo di fronte a una crisi» spiega al Guardian Brian Nosek, direttore del Center for Open Science, «quanto piuttosto a una trasformazione. Dobbiamo diventare più rigorosi e trasparenti in tutto ciò che riguarda la ricerca nelle scienze sociali».
Perché il cielo è azzurro? La luce solare è il risultato della sovrapposizione di onde elettromagnetiche di lunghezza variabile. Interagendo con i gas atmosferici, le onde nella gamma del blu, più corte, vengono rifratte, deviate e disperse in tutte le direzioni. Ovunque si guardi, parte di questa luce arriva ai nostri occhi. All'alba e al tramonto invece, quando il Sole è meno alto nel cielo, i suoi raggi devono viaggiare più a lungo per raggiungere il nostro sguardo. Questo cancella il "vantaggio" del blu e ci permette di ammirare tramonti rossi e arancioni.
Quello che forse non sapevi. Alcune ricerche hanno stabilito che la parte blu dello spettro luminoso agisce positivamente sull'umore, rendendo più reattivi e adattabili agli stimoli emotivi.
La doppia natura della luce, in una sola immagine
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Qual è l'età della Terra? Più o meno 4,54 miliardi di anni (con un margine di errore dell'1%). A questo risultato si è arrivati grazie alla scoperta della radioattività, tra fine '800 e inizio '900, e al conseguente calcolo dei tempi di decadimento degli isotopi radioattivi, che ha permesso di calcolare con precisione l'età delle rocce terrestri.
Quello che forse non sapevi. In passato il nostro pianeta era considerato ben più giovane. Nel 19esimo secolo, il fisico britannico Lord Kelvin gli attribuì dai 20 ai 40 milioni di anni; nel 1700, uno scienziato francese - Comte de Buffon - stabilì, misurando i tempi di raffreddamento di una replica della Terra, che doveva avere all'incirca 75 mila anni.
Altre 10 curiosità sulla Terra
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come funziona la selezione naturale? In natura, le mutazioni - i cambiamenti permanenti nella dote genetica degli organismi - avvengono in modo casuale. Ma l'evoluzione, il processo per cui piante e animali mutano nel corso di successive generazioni, non opera a caso. I cambiamenti che aiutano un organismo a sopravvivere e riprodursi vengono favoriti e finiscono per divenire più comuni. Questa è la versione semplice: in pratica, però, la selezione naturale non opera sui singoli individui, ma sull'intero gruppo. Qui, un fringuello terricolo del cactus (Geospiza scandens): la leggenda vuole che osservandone il lungo becco fatto per scavare nei fiori, Darwin "capì" le basi della teoria dell'evoluzione.
Quello che forse non sapevi. Migliaia di manoscritti di Charles Darwin sono disponibili online.
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Il Sole smetterà mai di brillare? Sì, quando terminerà il suo ciclo evolutivo, tra circa 5 miliardi di anni. Il Sole è una stella della "sequenza principale": è fatto, cioè, prevalentemente di idrogeno e brucia grazie alla reazione di fusione nucleare che partendo dall'idrogeno produce elio. Stelle di massa pari a quella del Sole impiegano circa 10 miliardi di anni per uscire dalla sequenza principale e trasformarsi in giganti rosse. Poiché il Sole si è formato circa 5 miliardi di anni fa... i calcoli sono presto fatti.
Quello che forse non sapevi. Nessuno di noi si godrà lo spettacolo del Sole morente, e non solo per una questione anagrafica. Tra un miliardo di anni, la nostra stella sarà il 10% più brillante di quando non sia ora: abbastanza per far evaporare gli oceani e cancellare ogni forma di vita sulla Terra.
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Come funzionano i magneti? Un magnete è un oggetto, o un materiale che ha un naturale campo magnetico, cioè un flusso di elettroni in moto nella stessa direzione. Gli elettroni tendono a formare legami di "coppia" e il ferro (o i materiali che ne contengono in grandi quantità) ha molti elettroni "liberi" che non aspettano altro che un "compare". Ecco perché le sostanze ferromagnetiche sono attratte dai magneti.
Quello che forse non sapevi. Si dice che Archimede (287-212 a.C.) avesse cercato di magnetizzare le spade dei soldati della sua città (Siracusa) per disarmare più facilmente i nemici.
Foto: © Visuals Unlimited/Nature Picture Library/contrasto
Come si formano gli arcobaleni? Gli archi più colorati del cielo si formano grazie alla rifrazione della luce solare da parte di minuscole goccioline d'acqua sospese in atmosfera (per esempio sopra una cascata, o dopo un temporale), che si comportano da veri e propri "prismi", scomponendo la luce nelle sue varie lunghezze d'onda.
Quello che forse non sapevi. Affinché la rifrazione avvenga correttamente, i raggi solari devono colpire le gocce d'acqua con un'inclinazione di circa 42 gradi. Altre 6 curiosità sugli arcobaleni
Foto: © GEOFF DORE/Nature Picture Library/contrasto
Cosa dice la teoria della relatività? Prima di Einstein, spazio e tempo erano considerate grandezze fisse e inalterate, ma il fisico dimostrò che questa visione delle cose è illusoria. Lo spazio si può contrarre, può espandersi o curvarsi, e il tempo può trascorrere più o meno velocemente, se un oggetto è soggetto a un forte campo gravitazionale o si muove molto velocemente. Spazio e tempo sono un'unica entità che può essere distorta da gravità e accelerazione. Per saperne di più
Quello che forse non sapevi. Einstein aveva trovato un modo molto efficace per spiegarla: «Quando un uomo siede un'ora in compagnia di una bella ragazza, sembra sia passato un minuto. Ma fatelo sedere su una stufa per un minuto e gli sembrerà più lungo di qualsiasi ora. Questa è la relatività».
Sai riconoscere le vere citazioni di Einstein?
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Perché le bolle di sapone sono rotonde? «La forma sferica delle bolle risulta dal fatto che la pressione esercitata dai gas all'interno e all'esterno della bolla è "isotropa" (cioè indipendente dalla direzione) e la sfera è, per l'appunto, isotropa» spiega Stefano Baroni, Professore di Fisica alla SISSA di Trieste. «Stesso discorso vale per un palloncino gonfiabile (anche se in questo caso, la non omogeneità della gomma di cui è costituito determina una non-isotropia della forma risultante)».
Quello che forse non sapevi. Esistono anche bolle di sapone cubiche, e realizzarle è piuttosto semplice.
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Come si formano le nuvole? Gli ammassi di gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio si creano quando l'aria calda e umida, salendo, incontra temperature più fredde che costringono il vapore acqueo a condensare. Se non fosse per il ciclo idrogeologico di cui le nubi fanno parte, probabilmente non esisterebbe la vita sul nostro pianeta.
Quello che forse non sapevi. La classica nube dalla forma "a cavolfiore" - pesa circa 500 mila chili. Più o meno quanto 100 elefanti africani maschi.
Perché l'acqua evapora anche a temperatura ambiente?
«Un liquido in un sistema aperto evapora completamente perché una volta che una molecola abbandona la sua superficie a causa di una "fluttuazione termica", è estremente improbabile che vi faccia ritorno» spiega Baroni.
«Un bicchiere d'acqua lasciato in una stanza evapora completamente perché la pressione parziale del vapore acqueo nella stanza è trascurabile, ed è quindi estremamente improbabile che una molecola d'acqua in fase gassosa "torni" nel bicchiere da cui era partita. Lo stesso bicchiere racchiuso dentro una pentola a pressione non evaporerà (completamente) perché a causa di una pressione parziale di vapor acqueo non trascurabile, il numero di molecole che abbandonano il bicchiere in un dato tempo è uguale a quello di quelle che vi fanno ritorno».
Quello che forse non sapevi. Un bicchier d'acqua sulla Luna, evaporerebbe completamente malgrado l'assenza di atmosfera.
Foto: © Marcin Chylinski
