Laser, volo spaziale, chirurgia, energia nucleare e i segreti della civiltà Maya: come gli scienziati russi hanno cambiato il mondo

DM Mendeleev alla sua scrivania nell’ufficio della Camera dei pesi e delle misure. © Sputnik / F. Bloombach

Mendeleev aveva solo 35 anni quando fece la più grande scoperta della sua vita.

Aveva sospettato una relazione tra gli elementi fin da quando era studente e, nel corso degli anni, questa idea è diventata un’ossessione. “… L’anticipazione dell’imminente risoluzione di una questione che mi tormentava mi metteva in uno stato di eccitazione”, ha ricordato. “Per diverse settimane ho dormito in modo irregolare, cercando di trovare quel principio magico… E poi una bella mattina, dopo aver passato una notte insonne… Mi sono sdraiato sul divano in ufficio e mi sono addormentato. E in sogno mi è apparso abbastanza chiaramente un tavolo”. Mendeleev ha disposto gli elementi in base al peso atomico e ha notato la periodicità delle proprietà. Quindi, ha raggruppato gli elementi con proprietà simili uno sotto l’altro. Questo sistema ha permesso a Mendeleev di prevedere l’esistenza di ulteriori elementi. A metà del XIX secolo, erano noti solo circa 63 elementi mentre ora 118 elementi popolano attualmente la tavola periodica. L’ultima aggiunta, oganesson, prende il nome dallo scienziato nucleare russo Yuri Oganesyan, che ha assistito alla scoperta di diversi elementi superpesanti, ora aggiunti alla tavola.

 

Direttore scientifico del JINR Nuclear Research Institute Yuri Oganesyan dopo il lancio del ciclotrone DC-280, nell’ambito della sessione ordinaria del Comitato dei plenipotenziari degli Stati membri del Joint Institute for Nuclear Research a Dubna. © Sputnik / Grigorij Sysoev

Chirurgia da campo

Il dottor Nikolay Pirogov ha dato un immenso contributo alla medicina mondiale ed è spesso descritto come il “padre della medicina russa“. È considerato un innovatore ed è stato il fondatore della chirurgia sul campo, ovvero l’offerta di cure complesse ai feriti nel mezzo del combattimento.

 

NI Pirogov (al centro visto dal lato dietro). Frammento del panorama ‘Difesa di Sebastopoli’ di F. Rubo

Pirogov divenne il primo chirurgo a usare l’etere come anestetico nel 1847 mentre lavorava in un ospedale da campo. Fu il principale chirurgo nella città assediata di Sebastopoli durante la guerra di Crimea nel 1850 e fu anche uno dei primi a utilizzare calchi ortopedici in gesso, che aiutarono a prevenire l’amputazione degli arti.

Pirogov migliorò ulteriormente la medicina da campo russa applicando le innovazioni e la pratica dei suoi contemporanei. Durante la guerra di Crimea, Pirogov emulò Florence Nightingale addestrando un gruppo russo di infermiere. Inoltre, dopo aver incontrato il famoso chirurgo francese Dominique Jean Larrey a Parigi, Pirogov ha introdotto il sistema di triage di Larrey al corpo medico dell’esercito russo.

Suore della Comunità della Santa Croce, Sebastopoli, 1855. © Wikipedia

 

Condizionamento classico

Anche se non hai mai sentito parlare del neurologo e fisiologo russo Ivan Pavlov, probabilmente conosci il “cane di Pavlov“.

Durante la ricerca sul processo di digestione degli animali, Pavlov si rese conto che i cani cominciavano a salivare quando vedevano l’assistente che li dava da mangiare. Lo scienziato ha presentato uno stimolo – il suono di un metronomo – e poi ha dato da mangiare al cane. Dopo diversi tentativi, gli animali hanno iniziato a salivare in risposta allo stimolo.

L’esperimento divenne una base per la teoria del condizionamento classico: uno stimolo incondizionato (nel caso di Pavlov, il cibo) provocava una risposta incondizionata (la salivazione del cane). Uno stimolo neutro (il suono del metronomo senza cibo) non provocava alcuna reazione, ma dopo il condizionamento (offerto con il cibo), il suono del metronomo diventava uno stimolo condizionato e provocava una reazione condizionata (salivazione) anche se il cibo non seguiva.

 

Ivan Pavlov e i suoi colleghi del dipartimento di fisiologia dell’Accademia medica militare di Pietrogrado, 1914. © Sputnik / RIA News

Il condizionamento classico aiuta a comprendere la forma di base dell’apprendimento ed è spesso utilizzato nelle terapie comportamentali. Gli specialisti lo usano anche per indagare e curare le dipendenze.

Nel 1904, Pavlov divenne il primo russo a ricevere il premio Nobel per la fisiologia o la medicina “in riconoscimento del suo lavoro sulla fisiologia della digestione, attraverso il quale la conoscenza degli aspetti vitali della materia è stata trasformata e ampliata”.

 
Decifrare la scrittura Maya

“Non è necessario saltare attraverso le piramidi per capire come lavorare con i testi” – Yuri Knorozov.

Knorozov era un linguista ed etnografo sovietico che riuscì a decifrare la scrittura della civiltà Maya. Ha pubblicato un articolo nel 1952 proclamando il suo successo. All’epoca aveva solo 30 anni, ma forse la cosa più notevole è che non aveva mai visitato l’America centrale.

Glifi in stucco Maya esposti nel museo di Palenque, in Messico. ©Wikipedia

Knorozov ha studiato egittologia all’Università Statale di Mosca ed è rimasto affascinato dalla cultura Maya. Come ha ricordato, è stato fortemente influenzato da un articolo del 1945 del ricercatore tedesco Paul Schellhas intitolato “La decifrazione dei geroglifici Maya è un problema irrisolvibile?” .

Mentre lavorava alle scritture Maya , Knorozov dimostrò che i geroglifici rappresentano i suoni. Successivamente, ha composto un catalogo di 540 simboli e ha spiegato il metodo su come usarli per leggere e comprendere i testi Maya.

Il lavoro di Knorosov è stato tradotto in molte lingue e ha suscitato discussioni nella comunità scientifica per decenni. Gli scienziati sovietici guidati da Knorozov continuarono a lavorare alla decifrazione di altri misteri storici come la scrittura Rongorongo dell’Isola di Pasqua e la scrittura dell’Indo.

In Messico, ci sono monumenti a Knorozov nella capitale e nella città di Merida, nella penisola dello Yucatan, dove esisteva la civiltà Maya. Lo scienziato è ritratto insieme alla sua gatta Asya che Knorozov chiamava la sua “coautrice”.

 

Yuri Knorozov © Wikimedia Commons

 

Sviluppo di laser

È estremamente difficile immaginare il mondo moderno senza laser. Sono utilizzati ovunque: in medicina, nell’industria, nei dispositivi elettronici e oltre. ‘Laser‘ è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. La creazione di tali dispositivi fu predetta da Albert Einstein nel 1917, quando descrisse il processo di ’emissione stimolata’ – il rilascio di energia da un atomo eccitato con mezzi artificiali.

Prima di sviluppare un laser, gli scienziati hanno lavorato sul concetto di “maser” (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). La ricerca è stata condotta contemporaneamente in URSS e negli Stati Uniti. Nel 1952, i fisici sovietici Nikolay Basov e Alexander Prokhorov descrissero i principi teorici per il funzionamento del maser.

Successivamente, hanno proposto un principio per ottenere l’inversione della popolazione pompando un sistema a tre livelli. Questa tecnica si è rivelata molto efficace ed è ora ampiamente utilizzata in vari laser e gamme spettrali.

Allo stesso tempo, il fisico americano Joseph Weber ha descritto come utilizzare le emissioni stimolate per realizzare un amplificatore a microonde. Usando questo metodo, il fisico Charles H. Townes costruì il primo maser.

Nel 1964, Basov, Prokhorov e Townes hanno condiviso il Premio Nobel “per il lavoro fondamentale nel campo dell’elettronica quantistica, che ha portato alla costruzione di oscillatori e amplificatori basati sul principio maser-laser”.

 

I fisici russi Nikolai Basov (1922-2001) e Alexander Prokhorov (1916-2002), i fondatori dell’elettronica quantistica, che vinsero il premio Lenin dell’Unione Sovietica nel 1959 e il premio Nobel mondiale nel 1964. © Sputnik / D. Chernov

 

Olografia ottica

L’olografia è generalmente meglio conosciuta come metodo per creare un’immagine 3D, che può essere vista senza occhiali speciali o altri dispositivi. L’olografia stessa fu inventata dal fisico ungherese-britannico Dennis Gabor nel 1947. Mentre cercava di migliorare un microscopio elettronico, scoprì un metodo per registrare l’intera informazione del campo – ampiezza e fase – e non solo la solita intensità.

La svolta nella tecnologia ha seguito l’invenzione e lo sviluppo del laser, che si distinguevano da altre sorgenti luminose per la loro coerenza (il che significa che le lunghezze d’onda della luce laser sono in fase nello spazio e nel tempo). Negli anni ’60, il fisico sovietico Yuri Denisyuk ha creato una tecnica a raggio singolo per produrre un’immagine di alta qualità. Questo metodo divenne ampiamente noto come “o . Quando un ologramma Denisyuk viene registrato con almeno tre laser, è possibile ottenere ologrammi a colori.

È interessante notare che Denisyuk si è ispirato alla tecnica della fotografia a colori di Lippmann (fotografia interferenziale), che è una tecnica esclusivamente a colori che registra l’intero spettro dei colori visibili. Quando un ologramma Denisyuk viene registrato con almeno tre laser, è possibile ottenere ologrammi a colori, raffiguranti un’immagine molto realistica di un oggetto.

 

Vincitore del Premio Lenin, membro corrispondente dell’Accademia delle scienze dell’URSS, Yury Denisyuk, nel laboratorio di olografia di Leningrado dell’Istituto ottico statale di Vavilov. © Sputnik / V. Baranovsky

 

Programmazione lineare

L’economista sovietico Leonid Kantorovich è stato il primo a descrivere il metodo ora noto come “programmazione lineare”, utilizzato nell’industria e nella pianificazione aziendale, avendo sviluppato l’idea negli anni ’30. Come ha ricordato Kantorovich, ha dovuto affrontare un compito formidabile per trovare il carico ottimale per le macchine pelatrici. Durante la ricerca di una soluzione efficace, Kantorovich ha tenuto conto di molti altri problemi simili, come l’uso efficace dei terreni agricoli, che sembravano tutti corrispondere a un certo modello matematico. Nel 1975, lo scienziato ha condiviso un premio Nobel con l’economista olandese Tjalling C. Koopmans “per i loro contributi alla teoria dell’allocazione ottimale delle risorse”.

Da allora i metodi di programmazione lineare sono stati migliorati da molti scienziati in tutto il mondo. È ampiamente utilizzato in microeconomia e può essere applicato alla pianificazione, alla produzione e al trasporto per ridurre al minimo i costi di produzione e massimizzare il reddito.

 

Matematico ed economista sovietico Leonid Kantorovich, uno degli inventori del metodo di programmazione lineare, vincitore del Premio Nobel per le scienze economiche e membro dell’Accademia delle scienze sovietica. © Sputnik / Vladimir Vyatkin

 

Esplorazione dello spazio

È quasi impossibile immaginare i programmi spaziali sovietici e russi senza Konstantin Tsiolkovsky, universalmente riconosciuto come il “padre del volo spaziale umano“. Oltre ad essere un brillante scienziato, Tsiolkovsky era un uomo davvero straordinario. All’età di 10 anni perse quasi completamente l’udito e fu costretto a dedicarsi all’autoeducazione.

La maggior parte delle idee di Tsiolkovsky ha superato il suo tempo. Nel 1895 predisse lo sviluppo e l’uso di satelliti artificiali. Nel 1903 pubblicò un’equazione matematica, ora nota come equazione del razzo di Tsiolkovsky, che descriveva il viaggio del razzo nello spazio che è ancora utilizzato dagli ingegneri aerospaziali. Tsiolkovsky ha anche immaginato e spiegato come le future astronavi avrebbero superato la gravità terrestre, ha descritto la loro traiettoria di volo e come sarebbero atterrate. Decenni dopo, le sue teorie divennero realtà, portate in vita dalle nuove generazioni di scienziati e ingegneri.

 

Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), il fondatore della teoria della comunicazione interplanetaria, nel suo laboratorio. © Sputnik / Notizie RIA

Negli anni ’20, lo scolaro Valentin Glushko scrisse diverse lettere a Tsiolkovsky, descrivendo in dettaglio i suoi sogni sul volo spaziale, che in seguito divenne il punto della sua vita. Glushko avrebbe continuato a progettare motori a razzo che portassero nello spazio satelliti e cosmonauti sovietici, oltre allo spazioplano “Buran”.

 

Energia Buran, il sistema spaziale sovietico con equipaggio, che include un nuovo potente razzo di lancio Energia e lo space shuttle Buran. © Sputnik / Aleksandr Mokletsov

Sergey Korolev è anche una figura significativa nella storia dell’esplorazione spaziale. Ha guidato il programma spaziale sovietico e ha lavorato al lancio del satellite Sputnik 1. La guida di Korolev ha supervisionato molti altri traguardi aerospaziali tra cui l’innovativo volo spaziale di Yuri Gagarin, la prima passeggiata spaziale umana di Alexey Leonov, la prima donna nello spazio, Valentina Tereshkova, e una serie di altre rivoluzionarie missioni spaziali.

 

Mostra La nostra Patria in Foto. Il Manege Central Exhibition Hall. Replica della foto, Yuri Gagarin e Sergei Korolev, di I. Snegirev. © Sputnik / Snegirev Igor

 

Reazioni nucleari

Gli scienziati atomici sovietici e russi sono sempre stati all’avanguardia nella ricerca sull’energia nucleare, e Igor Kurchatov è uno dei più importanti. Kurchatov ha lavorato all’applicazione pacifica dell’energia atomica mentre guidava il progetto di armi nucleari sovietiche. Il suo lavoro ha portato alla prima centrale nucleare connessa alla rete lanciata nella città di Obninsk nel 1954, vicino a Mosca.

 

Igor Kurchatov © Sputnik / RIA News

La fusione nucleare moderna si basa fortemente sulla ricerca di un altro fisico sovietico di fama mondiale: Andrey Sakharov. Insieme allo scienziato premio Nobel Igor Tamm, hanno sviluppato il concetto di tokamak, un dispositivo che utilizza un potente campo magnetico per confinare il plasma e produrre potenza di fusione termonucleare controllata . La loro ricerca costituisce oggi la base dello sviluppo del reattore a fusione.

Sia Kurchatov che Sakharov hanno svolto un ruolo chiave nello sviluppo delle armi nucleari sovietiche. Nel 1949, una squadra guidata da Kurchatov testò la prima bomba nucleare sovietica. Sei anni dopo, nella stessa area fu testata la prima bomba all’idrogeno progettata da Sakharov e dal suo team.

 

L’eminente fisico sovietico e accademico dell’Accademia delle scienze sovietica Andrei Sakharov (1921-1989). © Sputnik / Boris Kaufmann

 

I Denisoviani

Alla fine degli anni 2000, gli archeologi russi hanno fatto una scoperta sorprendente: hanno trovato una nuova specie di essere umano arcaico. L’hanno chiamato “The Denisovan“, dopo la grotta Denisova dove è stato trovato. La posizione della grotta è nei monti Altai in Siberia.

I lavori archeologici nel sito sono iniziati negli anni ’70. Nel 1990, Anatoly Derevyanko dell’Istituto di archeologia ed etnografia dell’Accademia delle scienze russa ha istituito un centro di ricerca speciale nell’area

 

Grotta di Denisova: distretto di Soloneshensky, Altai Krai. ©Wikipedia

Nel 2008, un gruppo di scienziati guidati da Mikhail Shunkov ha trovato l’osso di un dito di una giovane donna. L’osso conteneva DNA ben conservato, che è stato sequenziato dal team del ricercatore svedese Svante Pääbo presso il Max Planck Institute di Lipsia, in Germania. A seguito di una serie di test, nel 2010 hanno annunciato che il materiale genetico appartiene a un ominide precedentemente sconosciuto.

Gli scienziati ora credono che i Denisoviani possano aver vissuto nella grotta circa 200 mila anni fa. Il lavoro nella grotta di Denisova continua e probabilmente contiene ancora più segreti della storia umana.