Mit der Dummheit kämpfen Götter selbst vergebens.

Friedrich Schiller ( 1759 - 1805 ) e' stato un importante preromantico poeta e filosofo, tedesco. Ha prodotto significative opere teatrali ( La pulzella di Orlean's ) ed e' anche notoriamente additato come l'autore della frase citata all'inizio di questo post. La traduzione più' o meno dice cosi' "Contro la stupidita' neanche gli dei possono nulla" la frase evidenzia lo stato di frustrazione che l'autore ha trasferito da se stesso agli dei, di fronte alla devastante stupidita' che l'uomo e' in grado di dimostrare.
Isaac Asimov ( 1920 - 1992 ) nel 1972 ha pubblicato un romanzo fantascientifico, da lui reputato il migliore mai scritto, con il titolo "Neanche gli dei" ( The Gods Themselves ) che ha vinto numerosi premi letterari ( Hugo, Nebula ). Il libro e' diviso in tre parti principali, originalmente pubblicati in una rivista come tre storie consecutive. La trama principale narra di una cospirazione da parte di alieni che abitano un Universo parallelo, con leggi fisiche diverse da quelle note, che avevano l'intento di ottenere energia trasformando il sole in una supernova. I titoli delle tre parti formano, tutti insieme, una frase unica.
1 -Contro la stupidità......
2 -Neanche gli Dei......
3 -Possono nulla?

Gli operazionali sono un po' la base dell'elettronica analogica "tradizionale".

250px-Op-Amp_Internal.svg.png

Le caratteristiche degli operazionali sono essenzialmente:

• guadagno in tensione infinito
• resistenza di ingresso infinita
• resistenza di uscita nulla

le premesse di queste ipotesi sono:

• lo stato equipotenziale degli ingressi
• le correnti di ingresso nulle

Ma le regole d'oro degli amplificatori operazionali sono queste:
1 - L'uscita farà di tutto per cercare di portare la differenza di tensione degli ingressi pari a zero.
2 - Gli ingressi non pilotano nessun carico.

Queste cose si sveleranno con un po' di esperienza.

L'amplificatore operazionale si chiama così perché è in grado di eseguire le operazioni logiche:

• sottrattore
• invertente
• non invertente
• inseguitore
• sommatore
• integratore
• derivatore
• comparatore
• strumentale ( nelle applicazioni degli strumenti di misura.. )
• Trigger di Schmitt
• Gyrator di induttanza
• Zero voltage detector
• convertitore di impedenza negativa
• raddrizzatore
• logaritmo
• esponenziale
• separatore

Ma noi che sviluppiamo applicazioni embedded con questa mania di capire come sono fatte le cose non ci accontentiamo delle applicazioni di un operazionale; così muniti di micro fresa seghiamo l'integrato e andiamo a vedere come è fatto il silicio

500px-OpAmpTransistorLevel_Colored_Labeled.svg.png

e così con una manciata di resistenze e transistor metto su una basettina e mi monto il circuito integrato... per scoprire dopo una giornata che il circuito non mi funziona... acc

....noi però avevamo una storia da portare avanti, nel post precedente eravamo quasi alla fine, ma in questo faremo un flashback per raccontare come sono iniziate le cose e per spiegare alcuni punti sospesi. Così ritorneremo indietro nel tempo ...

11 Novembre 2002

Misi a posto l’ufficio come solito cercando di distribuire sparso caos ordinato, necessario ad evitare la fastidiosa impressione che abbiamo quando guardando l’ordine in una stanza pensiamo che non vi lavori nessuno. Quella era la prima visita degli ospiti che faceva seguito ad un carteggio via e-mail per un progetto che sembrava essere piuttosto importante. Nel frattempo stavo leggendo delle documentazione per un altro progetto che stavo ultimando. Era il controllo del flusso magnetico di un magnete in un apparato medicale.

In un post precedente abbiamo trattato i limiti della logica umana
considerando la capacità della mente stessa di creare paradossi 
senza poterli capire. Per giustificare questi buchi 
si è cercato di creare alternative chiamate logiche polivalenti
molto complicate. Un giorno feci un'intervista ad un fisico 
parlammo di tante cose e alcune mi rimasero impresse...

Domanda - Quale difficoltà hanno dovuto affrontare i fisici quando 
hanno scoperto che esiste un universo dentro l’atomo ? 

Risposta -  Guardi, il problema è complicato per le diverse 
sfaccettature che presenta. Quando dalla fisica degli atomi 
si è passati a quella delle componenti subatomiche, oltre 
alla difficoltà di trovare dei modelli coerenti, 
( “la teoria del tutto” chiarita da Borrow nell'omonimo libro ) 
si sono aggiunte problematiche relative agli stessi limiti
della logica. 
Il panorama scientifico a quel tempo era come dire, ancora,
profondamente condizionato dal meccanicismo cartesiano e dal
positivismo francese.
L’elettromagnetismo in verità era considerato più una scienza 
esoterica utile a risvegliare i morti che non ad un fenomeno 
fisico. La società umana aveva aspettative sovradimensionate
per queste scoperte e sprofondò in un medio evo dal quale 
non ne è più uscita.
Nell'immaginario collettivo fu un proliferare di
idee alchemiche dove tutto poteva diventare possibile; 
il successo dato dalla visione di una realtà alternativa 
come quella creata nella letteratura fantascientifica ne 
fu la dimostrazione. 
Per contro nella realtà quotidiana all'interno dei laboratori
di ricerca i fisici dovettero affrontare problematiche
di difficoltà estrema a partire dagli stati plurimi
delle componenti atomiche. Per questo nacque il 
caos nel tentativo di descrivere quel mondo. 
A ben vedere con questi presupposti sembra sia 
legittimata la naturale refrattarietà che riscontriamo quando  
si chiede ad un fisico di rispondere ad imbarazzanti
domande sulla natura del fotone o dei campi elettromagnetici.

Domanda - diciamo che intuisco... può farmi un esempio ?

Risposta - Prendiamo la legge di Ohm. Questa formula è un 
efficacissimo mezzo che ci permette di descrivere con una semplicità 
infantile ( tanto che posso capirla anche io che sono un fisico ), 
i fenomeni elettrici che spesso trattate nel forum di questo 
portale, aiutati da sommi e valenti guru nella disciplina 
dell’elettronica. Questi fenomeni fisici, possiedono tutto tranne 
che la semplicità della legge. Cerco di spiegarmi...
La corrente che viene vista come parametro di una funzione lineare  
nella legge appena citata, descrive l'effetto di un movimento 
di elettroni che saltano di atomo in atomo, lasciandosi dietro 
dei buchi quantici chiamati lacune. 
Agli occhi di uno spettatore molecolare si vedranno lacune 
ed elettroni che si muovono con versi opposti... 

Domanda - sin qui penso di esserci... 

Risposta - Questo passaggio di elettroni ha però anche altri effetti 
importanti. Sempre per semplificare, a livello subatomico accade 
che questo movimento crea una sorta di vibrazione nell'orbitale 
dell’atomo. Se aumenta questa vibrazione l’effetto viene percepito 
con l’aumento di temperatura dell’oggetto. 

Domanda - Il calore è un fenomeno quantico ?

Risposta - Vede le dico una cosa che la sorprenderà. 
In realtà il calore potrebbe essere inteso meglio come fenomeno 
ottico che non come fenomeno “meccanico”. 
Perché quello che accade a livello molecolare e che, la vibrazione 
atomica descritta poc'anzi, provoca l’emissione  nello spazio di un 
componente base dell’iterazione elettromagnetica e della luce 
che è chiamato “fotone”.  
 
Domanda - ... quindi ?

Risposta -  Raggiunto questo livello incominciarono alcuni 
problemi perché il fotone possiede caratteristiche che 
la logica così come la intendiamo, non riesce a gestire. 
Il fotone infatti è definito a massa nulla, indistruttibile 
e ha caratteristiche particellari o di onda elettromagnetica 
a seconda di come lo prendiamo in considerazione, e da qui 
il paradosso apparente. 
Consideri che questa antitesi ha origini molto lontane, 
la teoria corpuscolare è stata data da Newton mentre quella
ondulatoria da  Christiaan Huygens olandese contemporaneo di 
Newton nel 1600, un esimio e sconosciuto scienziato fra 
l’altro molto vicino a Cartesio.

Domanda - e come ne sono venuti fuori ?
 
Risposta - Quello che ha permesso di interpretare la natura 
del fotone per semplicità ed efficacia è stata la rivoluzione 
di pensiero creata da Einstein, che insieme a Planck definirono
per primi le caratteristiche principali di questo nuovo 
elemento della materia. La teoria della Relatività fu la chiave...

Domanda - … ha detto semplicità ?

Risposta - … be diciamo semplicità formale per i fisici...  
per l’uomo comune bastava la parola relatività...

Arrivarono due persone distinte, una era l’ingegner Firelli e l’altra il dott. Cortopassi, uno era un ingegnere elettronico l’altro un fisico. Notoriamente fra ingegneri e fisici non scorre buon sangue, ma evidentemente la causa comune aveva permesso loro di lasciare indietro le antiche schermaglie universitarie.

“Buon giorno, Kirkegaard” dissi allungando la mano
“Buon giorno, Firelli e questo è il mio collega Cortopassi”
“Bene … piacere... ma.. accomodatevi prego... posso offrire un caffè ?”
“No grazie ... abbiamo già fatto colazione... troppi caffè sa’ mi rendono nervoso...” disse lui con una banalità disarmante...
mi rivolsi a Cortopassi che evidentemente aveva meno pudore
“Io... lo accetto volentieri” disse lusingandomi.
“Avete trovato traffico ?” nel mentre andai nella stanza contigua per preparare due caffè... perché a me non rende nervoso. Diciamo che questo è quello che credo ma non sono mica sicuro.
“A dir la verità non troppo, questa mattina siamo partiti un po’ più tardi e così il traffico della tangenziale l’abbiamo saltato”

“Veniamo a noi ?”
“Si certamente...”
“Bene.. il progetto, come le ho anticipato via mail, fa parte di una commessa europea di protezione passiva navale dalle mine marine.”
“ Roba militare quindi ?..”. dissi con un tono di uno che evidentemente non gradiva molto la cosa.
“Sì in un certo senso... diciamo però che sino ad ora era un problema prettamente militare, ma in questo caso l’applicazione è diventata invece civile. Insomma la “prossima” guerra nel Golfo ( Golfo Persico ndr ) è un po’ la causa di questa commessa. Ora diciamo che la situazione attuale mondiale ha creato una domanda maggiore di petrolio e questo ha creato di conseguenza l’inevitabile intensificarsi del traffico petrolifero.
Le vie commerciali marittime verso il medio oriente sono diventate strategiche e soggette a pericolosi attacchi. Mi spiego meglio....”
“Exenia ha un brevetto internazionale navale per la protezione passiva dalle mine magnetiche. Circa sei mesi fa è stata contattata da una multinazionale navale Olandese che aveva ottenuto l’appalto di costruzione per una decina di superpetroliere, che dovrebbero trasportare il greggio in tutto il mondo. Ora consideri però che il 25 per cento del traffico petrolifero mondiale passa dal golfo Persico allo stretto di Ormuz e il golfo di Oman, per arrivare poi sull’oceano indiano... e questi sono quindi percorsi diciamo obbligati da percorrere...”
“25 per cento ?” chiesi con curiosità.
“Si diciamo che nello stretto, barile più barile meno, ci passano.... intorno ai 5/6 miliardi di barili l’anno.... considerando che attualmente abbiamo un corrispettivo di circa 50 dollari a barile... più o meno siamo intorno 250/300 miliardi di dollari ....l’anno... per farle capire di cosa stiamo parlando consideri che questo petrolio è circa il 20% del fabbisogno mondiale.. Valuti un attimo lei quanto potrebbe essere ritenuto importante quel piccolo tratto di mare visto che ogni giorno ci passano quasi un miliardino di dollari di petrolio..”

- Il prodotto interno lordo americano è di circa diecimila miliardi 
di dollari l’anno e quello italiano è di circa mille miliardi 
di dollari ( dati 2002 )-

Aprì una cartina mondiale nella agenda e indicò il budello di acqua a sinistra della penisola arabica davvero molto simile ad un sifone di scarico.
“Come può immaginare il disastroso scenario politico attuale ha reso queste tratte navali estremamente pericolose per tanti fattori e uno dei tanti è proprio quello delle mine magnetiche.”
“non sono ferrato però immagino il problema...”
“Questa situazione ha fatto tremare un po’ di tavolini in giro per il mondo e ... diciamo così... il risultato è che sono partite un paio di commesse internazionali per migliorare la protezione passiva delle navi. Questa commessa avrebbe portato altri vantaggi come lo svecchiamento delle petroliere che sono diventate davvero dei giganteschi bidoni galleggianti... ma la cosa poco interessa a noi in questo momento...”

Le mine in sintesi

“Ora le spiego cosa sono le mine...”
“Le mine nascono come efficace strumento militare negli anni della seconda guerra mondiale. Si suddividono in due tipologie principali: le mine terrestri e quelle marine. Le mine in entrambi i casi erano, di norma, innescate a contatto (urto) da piccoli compressori che rompevano fialette di acido che attivavano il composto esplosivo. La maggior parte delle mine ad ormeggio marine erano di questo tipo. Nel tempo,sono state prodotte mine di diverso tipo, le più efficienti venivano denominate ad influenza magnetica.
Questo tipo di mine, erano innescate non più ad urto ma dalla presenza di una massa metallica, di un rumore o una variazione della pressione dell’acqua. La Marina poi impiegò varianti di queste mine, definite "a temporaneo galleggiamento", le quali, dopo un certo periodo d’operazione, si autodistruggevano. Questo perché le mine sono un efficacissimo strumento di offesa, ma hanno pesanti effetti collaterali, anche su chi le ha messe.”

“Le mine magnetiche erano innescate dalla forza magnetica generata dallo scafo ferroso di una nave. In cosa consiste questa forza magnetica ?"

...

" Lei immagini lo scafo di una imbarcazione come se fosse un enorme conduttore immerso nel grande campo gravitazionale terrestre, che, più o meno dovrebbe, corrispondere a circa 40 μtesla. Il movimento del conduttore crea un campo magnetico che si interseca con quello terrestre e che, sommandosi, genera correnti nelle bobine di innesco della mina. Questa minuscola forza magnetica, tanto per farle capire è normalmente di circa 50 milliGauss ( consideri che 1 Gauss = 100 μtesla ) e produce una corrente sulle bobine di qualche microampere, resi sufficienti all’attivazione dell’innesco e della esplosione.”

“Ora una mina magnetica è di diversi fattori più distruttiva di una mina da contatto, perché l’esplosione non avviene infatti - mi scusi per la ripetizione - ... a contatto dello scafo, ma con questa tecnologia potrebbe avvenire anche a diverse decine di metri. Ora considerando che una delle proprietà dell’acqua e l’incomprimibilità, lo spostamento violento della massa d’acqua che intercorre fra la mina e lo scafo, amplifica l’energia emessa dall'esplosione. L'energia si trasforma in pressione, distribuendosi sulla superficie dello scafo presente sotto la linea di galleggiamento, causando danni permanenti a tutta la struttura interna compromettendo la stabilità. Ma consideri che anche solo la semplice oscillazione, potrebbe affondare l’imbarcazione grazie al violento spostamento del baricentro della nave.”
“Molto affascinante...” dissi tentando di stargli dietro... ma avevo ancora poche risorse...
“Questo vuol dire che una mina con questa tecnologia potrebbe avere una carica di tritolo relativamente piccola per affondare un incrociatore...I vantaggi di queste mine erano enormi rispetto quelle a contatto, ad esempio, un altro vantaggio era che mentre le mine a contatto dovevano trovarsi esattamente nella direzione della nave, quelle magnetiche solo in prossimità, allargando così il loro fatale raggio operativo d’azione”

Firelli continuò l’escursus storico...
“Ora torniamo un attimo alla seconda guerra mondiale. La Royal Navy, nel tentativo di contrastare questa tecnologia (di origine tedesca), sperimentò varie apparecchiature, tra le quali un sistema detto "degaussing"”
e fece una piccola pausa da attore... che si imparano nelle tecniche di marketing
“... il quale fu prima sperimentato sull'incrociatore Manchester e poi utilizzato sulla nave di linea la Queen Elisabeth sin dal 1940. Da lì poi la US Navy ha fatto le sue prove e i suoi prodotti installandoli sul suo parco macchine.... In Italia, siamo partiti in sordina, ma piano piano siamo riusciti a dire la nostra perché abbiamo sviluppato una serie di avanzatissimi prodotti con questa tecnologia grazie ad alcuni brevetti esclusivi... Tutto chiaro ?”
“Tutto chiaro è un po’ troppo....mi sembra di capire allora che la Exenia produce questo sistema di ... di degaussing...” Facendo finta di capire che cosa è quando a malapena conoscevo la funzione presente in qualche qualche monitor ( a quel tempo erano ancora prevalenti quelli con il tubo catodico ) che aveva un pulsantino con sopra scritto quel termine.

Degaussing

“Esattamente dottor Kirkegaard...Esattamente... Bene ora un accenno alla tecnica di Degaussing." -non era ancora finita - "La nave, come abbiamo detto poc'anzi, può essere modelizzata come con un grosso conduttore polarizzato che crea un campo magnetico. Il nostro scopo è quello di annullare questo campo magnetico della nave con delle correnti chiamiamole inverse per far diventare diciamo “invisibile” lo scafo ai sensori delle mine.”

-un incrociatore invisibile... perché non chiedono a Copperfiled ?-

“Questo sistema, detto in parole povere, consiste “semplicemente” nel cinturare lo scafo in una gabbia di Faraday, con una serie di vere e proprie putrelle di ferro dove si sarebbe fatta scorrere della correntina.... Le applicazioni della gabbia di Farady sono di due tipi una statica e l’altra elettromagnetica. Se noi induciamo un passaggio di cariche controllato, sulla superficie dello scafo creiamo non solo un filtro magnetico dall’esterno verso l’interno, ma anche dall’interno verso l’esterno, annullando quindi il campo creato dalla nave stessa, che è la causa di innesco delle mine.”

Questo effetto fisico è possibile grazie anche ad altri 
fattori come ad esempio l’effetto pelle dei conduttori 
che è fondamentale per capire la distribuzione delle cariche
sulla superficie dello scafo.

-...urca-

“Ora non sono molto ferrato in materia ma viste le masse in gioco le correntine ... ritengo non siano proprio correntine...” chiesi senza più fiato
“ Dice bene... dott. Kirkegaard.. dice bene ... Diciamo che le tecnologie tradizionali sono intorno al migliaio di ampere... però stia tranquillo ... con la nostra tecnologia siamo abbondantemente sotto i cento...”
“aaa...” adesso sì che sono tranquillo... e Firelli continuò ignorandomi....
“Il problema di questo sistema è che le correntine devono creare un campo magnetico di segno opposto alla differenza di campo che verrà sentita dalla mina...e quindi le piccole discrepanze del controllo potrebbero essere fatali.. e insomma … per quello che ci riguarda.... nel sistema ci sono ipotesi di guasto o errori che devono essere resi a probabilità nulla....”
Ero davvero curioso di sapere quale era la tecnologia misteriosa...
“se può dirlo ... mi chiedevo quale tecnologia....?” chiesi con misurata curiosità
“ah certo.. non è un segreto... questa tecnologia diciamo non ha un nome specifico, diciamo che si basa su nuovi materiali chiamati superconduttori. Questi nuovi materiali permettono cose.... prima impensabili... anche se, diciamo, si dicono molte storie un po’ esagerate sull’argomento...”
“Cioè scusi, in che senso...” Rimase un po’ perplesso perché evidentemente non voleva parlare troppo; comunque visto l’accenno e la forzata domanda...
“...be' ... allora le dico solo che questo tipo di esperimenti associati a queste tecnologie, diciamo sono un po’ particolari. Non voglio spaventarla...”
“ Fantasie?... scusi ma io sono proprio digiuno... di cosa sta parlando?” Fino ad ora ero solo preoccupato... ma francamente adesso incominciavo a non capire se era solo preoccupazione...
“... non ... non capisco” dissi ancora.

Philadelphia Experiment

Firelli si girò verso Cortopassi
“Allora guardi, tanto evidentemente prima o poi lo verrà a sapere. Questo sviluppo tecnologico ha, diciamo, avuto un impulso da un celebre... test. ... un test navale americano avvenuto il 28 ottobre del 1943 chiamato Philadelphia Experiment...”
Bene a breve parleremo anche dello sbarco degli Ufo.. l’area 51... i cerchi nel grano.
“... ma mi scusi ... ma quello se non ricordo male …. ma non era un esperimento per teletrasportare le navi - avevo visto superquark l’altro giorno - ... che c’entrano le mine ?!?!”
“Sì .. sì c’entrano c’entrano...guardi come immaginavo anche lei è stato un po’ condizionato da quel delirio collettivo. Quello del teletrasporto è una ovvia stupidaggine presa in prestito dai telefilm di star trek. C’erano teorie meno fantasiose ma ugualmente sbagliate che sostenevano fossero in atto tentativi di applicare studi sui fenomeni elettromagnetici e la loro interferenza sul campo gravitazionale. Questo faceva seguito alla teoria appena sfornata di Einstein sul campo unificato e sulla sua capacità di curvare la luce. Questi studi sembrano dimostrare che qualsiasi oggetto immerso in campo magnetico di una particolare intensità, potrebbe svanire alla vista di un osservatore perché la traiettoria della luce intorno al campo non sarebbe più rettilinea ma si incurverebbe. Fu montata l’ennesima grossa bufala mediatica utile solo a creare l’ennesimo fenomeno allucinatorio collettivo, come il riuscito sbarco degli alieni nell’area 51.”
- eccolo lì... che ti avevo detto...- ma non aveva finito...
“In realtà la marina americana stava facendo solo delle prove di degaussing e stavano semplicemente smagnetizzando l’incrociatore militare...( Nell’ambiente noi tutti sappiamo cosa è successo, ma ad esempio i ragazzi di Wikipedia ancora adesso non lo sanno ) le nebbie nel porto di Philadelphia fecero il resto creando un finto alone di mistero. Qualcuno pensò bene però di sfruttare questa sorta di delirio schizofrenico collettivo in altri modi con storie di altre dimensioni e di marinai entrati in simbiosi con la nave stessa...” disse sorridendo...

La proposta

Si chinò su una Samsonite molto lussuosa, solo dopo capii che era una rara valigia diplomatica, e l’apri. Tirò fuori uno schema in formato A0 che copri tutta la scrivania. Era pieno di blocchi rimandi con tanti quadrati interconnessi fra di loro e molte correzioni manuali che evidentemente dovevano descrivere il sistema di degaussing della Exenia. “Questo grafo è L’Exenia experiment e lei si occuperà di questa sezione” disse sorridendo.
Indicò con un dito un piccolo quadratino attaccato direttamente alla barra della cintura dello scafo.
“Lei dovrà leggere lo stato di polarizzazione della nave e inviare i dati al centro operativo... tutto qua....”

Pensa te... tanti discorsi e poi per descrivere il lavoro di sei mesi, ha impiegato una frase di 3 secondi. In quel momento qualsiasi fossero stati i numeri in gioco pensavo seriamente di ringraziarli e di mandarli via.

“Insomma la sua scheda è più o meno questa...” e mi passò lo schema elettrico di qualche sfigato che prima di me si era cimentato nel progetto... e già lo immaginavo con gli alluci che uscivano fuori da qualche pilone di cemento del cantiere navale...
“no è che....”dissi con poca convinzione
“bene i costi della scheda vanno dai 5000 ai 7000 euri a pezzo. Ogni scafo ha circa 15 schede ... le petroliere sono circa 15 .... diciamo che siamo intorno al milione e mezzo di euro... dico... di commessa” disse con un sorriso appena accennato.
“ eeee.. si capisco ...” cercai di prendere tempo e riprendermi un attimo dalla giostra di cifre pressante.

“a parte che devo sentire il mio socio adesso non posso davvero darle delle conferme... io avrei bisogno di qualche giorno per pensarci su... ?”
“ovviamente no non è possibile... io al massimo le posso dare questa notte per pensarci su... domattina mi deve dare delle risposte .. come può immaginare siamo in ritardo con la commessa...”
“ritardo di quanto...”
“da contratto dovevamo consegnare la settimana scorsa... e per finire il progetto se ci va bene ci vorranno tre mesi...”
Tre mesi ?
“Tre mesi sono troppo pochi....”