Super Clocks Confirm Time is Slower for Your Feet

Out of sync. Because of the effects of gravity, a clock high on a wall should run ever so slightly faster than a watch just below it.

According to Einstein’s theory of relativity, a clock on the floor ought to run very slightly slower than an identical one on top of a step stool because the lower clock nestles deeper into Earth’s gravitational field. Now, physicists have demonstrated this effect using two super-accurate clocks and hoisting one several centimeters above the other. It’s the first time scientists have used clocks to show that time flies faster for your nose than for your navel.

“The demonstration of the gravitational shift by elevating a clock about one foot is quite stunning,” says Daniel Kleppner, a physicist at the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, who was not involved in the work. He adds, however, that the demonstration “does not change anyone’s view on relativity.”

Einstein realized that time passes at different rates depending on the circumstances. For example, suppose you stand on a train platform with a Rolex on your wrist while a friend wearing an identical watch zooms by in a train. Your friend’s watch runs slower than yours simply because he is moving relative to you, Einstein predicted in his theory of special relativity. And according to his theory of general relativity, gravity comes about because massive things like Earth stretch the fabric of space and time. As a result, a clock at lower altitude and, hence, lower gravitational energy, should run slower than one at higher altitude—by about 3 microseconds per year per kilometer of elevation.

Such seemingly nonsensical predictions have long since been confirmed by comparing ultra-accurate atomic clocks on the ground with those in high-flying jets. And the satellite-based global position system takes them into account. Now Chin-wen Chou, Till Rosenband, and colleagues at the National Institute of Standard and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, have detected changes in the passage of time caused by speeds of less than 10 meters per second and height changes of less than a meter, using a new type of atomic clock called an optical clock.

An atomic clock exploits the fact that the electrons in at atom occupy “states” with distinct energies and can hop between two states by emitting or absorbing electromagnetic waves of a set frequency. Researchers shine such waves on the atoms, and a feedback loop keeps their frequency tuned so that the atoms continually jump back and fourth between the two states. The oscillating waves then mark time just as a pendulum does, only very much faster and more evenly. The atomic clocks that now set the international time standard use microwaves with a frequency of 9.2 billion cycles per second to make cesium atoms flip between two states of nearly the same energy.

In contrast, the NIST researchers’ clock uses laser light with a frequency of 1,120,000 billion cycles per second to drive a higher-energy jump called an optical transition in a single aluminum ion held in an elaborate trap. The cesium standard is accurate to three parts in 10 million billion; the new aluminum clock has an accuracy nearly 40 times better. That extra accuracy makes it possible to demonstrate the effect of relativity on a more human scale. The researchers built two aluminum clocks, and to test the velocity effect they set the ion in one jiggling back and forth in its trap with a speed as low as 4 meters per second. They were able to resolve the 2-parts-in-10-million-billion slowing that motion caused in the clock with the moving ion. To test the gravity effect, the physicists started with one clock 17 centimeters below the other and then raised the first clock by 33 centimeters. This time they detected a 4-parts-in-100-million-billion shift in the frequency of the raised clock, as predicted by the theory of general relativity, the researchers report in the 24 September issue of Science.

“What amazes me is the advancement of the optical clocks—10 or 20 years ago they were only a dream,” say Nan Yu, a quantum physicist at NASA Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California. Only recent advances in laser techniques have made that dream a reality, says Yu, who expects that within a few years some type of optical clock may replace the cesium microwave standard. …

via Superaccurate Clocks Confirm Your Hair Is Aging Faster Than Your Toenails – ScienceNOW.

Beautiful Minds

“Beautiful Minds”, una collana che in 20 DVD che raccoglie i ritratti dei protagonisti della storia della matematica, della fisica, della chimica, della biologia e dell’astronomia tracciati da grandi scienziati come Piergiorgi Odifreddi, Enrico Bellone, Margherita Hack, Edoardo Boncinelli e Umberto Veronesi. Ad aprire i propri laboratori e a raccontare in prima persona la storia sono invece James Watson (Nobel per la medicina nel 1962), Sheldon Lee Glashow (Nobel per la fisica nel 1979), John Nash (Nobel per l’economina nel 1994) Harold Kroto (Nobel per la chimica nel 1996), Edward Witten (vincitore della Medaglia Fields nel 1990) e Andrew Wiles, uno dei più importanti matematici viventi.

Beautiful Minds Vol 01:
PIERGIORGIO ODIFREDDI – Pitagora, Euiclide. La nacita del pensiero scientifico
Osservando la realtà, gli antichi sentirono l’esigenza di trovare delle regole armoniche che la spiegassero.
Questo è il punto di partenza del racconto di come, attraverso il numero e la forma, siano nate l’aritmetica e la geometria. Esse costituiscono l’inizio di un pensiero che si accontenta solo di verità che siano dimostrabili in modo inoppugnabile dalla ragione. Pitagora ed Euclide, con le loro intuizioni e le loro ricerche, segnano i due momenti fondanti di questa epocale rivoluzione.
Piergiorgio Odifreddi: Pitagora, Euiclide. La nacita del pensiero scientifico = audio
Piergiorgio Odifreddi: Pitagora, Euiclide. La nacita del pensiero scientifico = video

Beautiful Minds Vol 02:
GIULIO GIORELLO – Archimede. Il primo genio universale
Archimede volle che sulla sua tomba fosse scolpita una sfera racchiusa da un cilindro (che indicava il rapporto fra il volume dei due solidi). Questo piccolo aneddoto fornisce la misura di un uomo che è considerato uno dei tre più grandi scienziati di sempre insieme a Newton ed Einstein. Di sicuro è il più grande dell’antichità. Tra le sue scoperte il peso specifico (rapporto fra peso e volume di una sostanza), l’uso sofisticato delle leve (datemi un punto d’appoggio e solleverò il mondo si dice sia una sua frase), armi come gli specchi ustori o la catapulta sono l’esito del suo ingegno applicato alla difesa della sua città in tempo di guerra, come la vite senza fine per alzare l’acqua dai pozzi in tempo di pace. Uno scienziato a tutto tondo che ha nel metodo la sua arma fondamentale per affrontare i problemi e risolverli sempre con raffinata eleganza intellettuale.
Giulio Giorello: Archimede. Il primo genio universale = audio
Giulio Giorello: Archimede. Il primo genio universale = video

Beautiful Minds Vol 03:
MARGHERITA HACK – Tolomeo e Copernico. Dalle stelle la misura dell’uomo
Da sempre gli uomini hanno guardato le stelle e cercato di dare un senso ai fenomeni luminosi celesti. Ma colui che un secolo dC fece una sintesi della visione del cosmo completa e funzionale per l’epoca fu Claudio Tolomeo che divenne col passare dei secoli, l’unico sistema accettato per descrivere il mondo. Questo sistema rimase fisso e immutabile per più di un millennio, fino a quando nel 1543 un abate polacco di nome Copernico, cambiò completamente la visione del mondo. Margherita Hack, astrofisica di fama mondiale ci racconta oltre alle vicende di Tolomeo e Copernico come, nel passare dei millenni, l’uomo ha guardato le stelle e cercato di dare una spiegazione sensata a questo meraviglioso scenario di cui facciamo parte che è il cosmo.
Margherita Hach: Tolomeo e Copernico. Dalle stelle la misura dell’uomo = audio
Margherita Hach: Tolomeo e Copernico. Dalle stelle la misura dell’uomo = video

Beautiful Minds Vol 04:
ENRICO BELLONE – Galileo e Keplero. La nascita del metodo scientifico
Galileo e Keplero, in un periodo dove le leggi dell’universo erano definite a priori da credenze immutate e immutabili, attraverso la decisione nell’affermare le proprie convinzioni basate sull’esperienza diretta e sulla osservazione critica, segnano il definitivo passaggio tra l’antico e il moderno portando ad una oggettiva visione del cosmo e ad una conseguente ridefinizione del ruolo dell’uomo al suo interno.
Enrico Bellone: Galileo e Keplero. La nascita del metodo scientifico = audio
Enrico Bellone: Galileo e Keplero. La nascita del metodo scientifico = video

Beautiful Minds Vol 05:

PIERGIORGIO ODIFREDDI – Isaac Newton. La gravità, la luce e i colori del mondo
In tutti i campi del sapere, ci sono dei momenti di rottura che rivoluzionano le prospettive della società. Nel seicento questo spartiacque lo traccia Isaac Newton, lo scienzato inglese che con il suo genio, le sue intuizioni, i suoi studi segna il passaggio all’era moderna. I risultati dei suoi studi cambieranno di fatto il mondo nei secoli successivi. Di questo ci racconta Piergiorgio Odifreddi, con la sua consueta chiarezza, competenza e passione.
Piergiorgio Odifreddi: Isaac Newton. La gravità, la luce e i colori del mondo = audio
Piergiorgio Odifreddi: Isaac Newton. La gravità, la luce e i colori del mondo = video

Beautiful Minds Vol 06:
EDOARDO BONCINELLI – Charles Darwin. L’uomo evoluzione di un progetto
A oltre 150 anni di distanza dalla sua pubblicazione, L’origine delle specie, l’opera fondamentale di Charles Drawin continua a suscitare intensi dibattiti. E’ la prova della profondità e della rivoluzionarietà delle intuizioni dello scienziato inglese che con i suoi studi sull’evoluzionismo ha cambiato il modo di concepire il rapporto tra l’Uomo e la Natura. A presentare la sua opera un genetista di grandissima fama come Edoardo Boncinelli.
Edoardo Boncinelli: Charles Darwin. L’uomo evoluzione di un progetto = audio
Edoardo Boncinelli: Charles Darwin. L’uomo evoluzione di un progetto = video

Beautiful Minds Vol 07:
SHELDON LEE GLASHOW – Maxwell. Elettricità, magnetismo e luce, una sola famiglia
Dai giochi che i greci facevano strofinando una bacchetta di ambra per attrarre pezzetti di stoffa, alle intuizioni di Maxwell sulla natura della luce, il premio Nobel per la fisica Sheldon Lee Glashow, ci affascina con il suo straordinario racconto sulla avventura della scienza e dei protagonisti che attratti dei curiosi fenomeni dell’elettricità e del magnetismo hanno trasformato il mondo.
Sheldon Lee Glashow: Maxwell. Elettricità, magnetismo e luce, una sola famiglia = audio
Sheldon Lee Glashow: Maxwell. Elettricità, magnetismo e luce, una sola famiglia = video

Beautiful Minds Vol 08:

UMBERTO VERONESI – Pasteur dalla nascita della medicina moderna alla lotta contro il cancroIl celebre oncologo Umberto Veronesi racconta la nascita e l’evoluzione della moderna medicina, dalle pioneristiche scoperte di Pasteur fino alle ultime frontiere della ricerca contro il cancro nella quale Veronesi è da sempre all’avanguardia
Umberto Veronesi: Pasteur dalla nascita della medicina moderna alla lotta contro il cancro = audio
Umberto Veronesi: Pasteur dalla nascita della medicina moderna alla lotta contro il cancro = video

Beautiful Minds Vol 09:
HAROLD KROTO – Lavoisier e Mendeleev tra atomi e molecole, nasce la chimica moderna
Fin dai tempi dei greci e prima ancora, filosofi, scienziati e poi maghi, alchimisti si sono interrogati su che cosa sia la materia e come trasformarla. E’ con Lavoisier, il francese che alla fine del settecento con le sue osservazioni segna la nascita di una nuova e fondamentale disciplina: la Chimica. In questo DVD il premio Nobel per la chimica Harold Kroto, attraverso le tappe principali dell’evoluzione di questa disciplina ci fa capire come il futuro dell’uomo dipenda sempre più dalla sua capacità di trovare nella materia e nei suoi composti le riposte per risolvere i grandi problemi dell’umanità.
Harold Kroto: Lavoisier e Mendeleev tra atomi e molecole, nasce la chimica moderna = audio
Harold Kroto: Lavoisier e Mendeleev tra atomi e molecole, nasce la chimica moderna = video

Beautiful Minds Vol 10:

CLAUDIO BARTOCCI – Gauss e Riemann. La matematica diventa scienza
Gauss è un genio paragonato ad Archimede. E, come il grande siracusano, coltivava sia l’astronomia e la matematica pura che le loro applicazioni tecniche, e non è sempre facile individuare quali ricerche conducesse per se stesse e quali invece fossero dettate da esigenze pratiche. A lui si deve la prima trattazione sistematica e moderna della teoria dei numeri e la spiegazione che per disegnare una carta geografica perfetta, cioè per rispettare la scala, gli angoli e le distanze, si deve dare la stessa curvatura della superficie che si vuol descrivere: nasceva la geometria non-euclidea.
Claudio Bartocci: Gauss e Riemann. La matematica diventa scienza = audio
Claudio Bartocci: Gauss e Riemann. La matematica diventa scienza = video

Beautiful Minds Vol 11:
GIUSEPPE BRUZZANITI – Marie Curie. La scoperta della radioattività
Nelle foto d’epoca dei Congressi Solvay, a Marie Curie spetta rigorosamente un posto in prima fila, tra due giganti come Max Planck e Hendrik Antoon Lorentz; poco più in là, Albert Einstein. E non è certo una questione di cortesia. La figura carismatica della scienziata franco-polacca è una delle stelle riconosciute della fisica del Novecento. Giuseppe Bruzzaniti ,storico della scienza, racconta la meravigliosa avventura di questa donna che con il suo genio e la sua tenacia scardina i canoni culturali dell’epoca. Prima donna a ricevere il premio Nobel, (ne riceverà poi un secondo), prima donna a insegnare all’università della Sorbona, risulta ancora oggi una figura affascinante non solo per la sua statura indiscussa di scienziato ma e forse soprattutto per la sua vicenda profondamente umana.
Giuseppe Bruzzaniti: Marie Curie. La scoperta della radioattività = audio
Giuseppe Bruzzaniti: Marie Curie. La scoperta della radioattività = video

Beautiful Minds Vol 12:

ENRICO BELLONE – Albert Einstein. Relativamente a spazio e tempo
Il fisico e storico della scienza Enrico Bellone ci racconta l’affascianante avventura terrena di Einstein, quel bambino solitario che imparò molto tardi a parlare e che aveva difficoltà a scuola.
Albert Einstein fu insignito del Nobel per la fisica nel 1921 grazie alle sue ricerche sul “effetto fotoelettrico”.
Ma è la teoria della relatività a proiettarlo nel mito. Per spiegarla con semplicità, Einstein usava il “paradosso dei gemelli”, uno dei quali rimane a Terra mentre l’altro affronta un viaggio interstellare a una velocità dell’80 per cento di quella della luce. Al ritorno, per l’astronauta sono passati 30 anni mentre l’orologio del gemello ne segna 50.
Enrico Bellone: Albert Einstein. Relativamente a spazio e tempo = audio
Enrico Bellone: Albert Einstein. Relativamente a spazio e tempo = video

Beautiful Minds Vol 13:

SHELDON LEE GLASHOW – Max Planck. I quanti, quantità di energia misurabile
Ci sono degli uomini che con le loro teorie cambiano il modo in cui noi comuni mortali vediamo il mondo. Uno di questi è Max Planck e la sua è “la teoria dei quanti. Planck aveva scoperto che l’energia non è una quantità continua, ma che arriva a pacchetti, i cosiddetti “quanti”. Sembra una cosa da poco, ma introduce l’idea che la natura non si manifesta in modo continuo come da sempre l’uomo ha ipotizzato, ma in modo discreto, a “pezzetti”. Il premio Nobel per la fisica Sheldon Lee Glashow con una chiarezza esemplare, ci racconta di questa teoria e di come ha influito sul modo di vedere il mondo.
Sheldon Lee Glashow: Max Planck. I quanti, quantità di energia misurabile = audio
Sheldon Lee Glashow: Max Planck. I quanti, quantità di energia misurabile = video

Beautiful Minds Vol 14:

GIUSEPPE BRUZZANITI – Enrico Fermi. L’atomo e la bomba atomica
Il matematico Giuseppe Bruzzaniti illustra l’affascinante avventura di Enrico Fermi.
Dal gruppo dei “ragazzi di via Panisperna” al Nobel per la fisica nel 1938, anno delle leggi razziali che lo spingeranno ad accettare una cattedra alla Columbia University. Qui Fermi produce una reazione nucleare a catena e partecipa alla creazione del primo ordigno atomico.
Giuseppe Bruzzaniti: Enrico Fermi. L’atomo e la bomba atomica = audio
Giuseppe Bruzzaniti: Enrico Fermi. L’atomo e la bomba atomica = video

Beautiful Minds Vol 15:
PIERGIORGIO ODIFREDDI – Gödel e Turing. La nascita del computer e la società dell’informazione
Il computer oggi è un oggetto concreto che per vedere la luce ha avuto però un lungo periodo di incubazione sugli aspetti teorici che ne suggeriscono la concezione. Con il suo impareggiabile linguaggio divulgativo Piergiorgio Odifreddi ci racconta come si è giunti a costruire questa meravigliosa macchina capace di apportare alla società un cambiamento epocale grazie alle intuizioni di due impareggiabili logici e matematici del ‘900: Kurt Goedel e Alan Turing.
Piergiorgio Odifreddi: Gödel e Turing. La nascita del computer e la società dell’informazione = audio
Piergiorgio Odifreddi: Gödel e Turing. La nascita del computer e la società dell’informazione = video

Beautiful Minds Vol 16:

JAMES WATSON – Il DNA e il segreto della vita
Tra gli scienziati che del novecento che hanno fornito il maggior contributo al progresso scientifico, sicuramente l’americano James Watson occupa un posto di primissimo piano. Premio Nobel nel ’56 per la scoperta della struttura del DNA insieme all’amico Crick e al collega Wilkins, ci racconta, con la sua affascinante esuberanza la storia di questa fondamentale scoperta che ha permesso di comprendere come si trasmette l’informazione genetica ed ha aperto di fatto una nuova era.
James Watson: Il DNA e il segreto della vita = audio
James Watson: Il DNA e il segreto della vita = video

Beautiful Minds Vol 17:
JOHN NASH – La teoria dei giochi
John Nash, uno degli scienziati più conosciuti al mondo, grazie anche al bellissimo film “A Beautiful Mind”, racconta la sua vicenda, come è arrivato attraverso la Teoria dei Giochi e la sua particolare ricerca al Premio Nobel per l’economia nel 1994.
La teoria dei giochi trova ampia applicazione in campo economico e finanziario ma anche nel campo strategico-militare, nella politica, nella sociologia, nella psicologia, nell’informatica, nella biologia e nello sport.
John Nash: la teoria dei giochi = audio
John Nash: la teoria dei giochi = video

Beautiful Minds Vol 18:
JAMES WATSON – Il genoma umano. La sequenza della vita
Uno dei progetti più importanti del secolo scorso è stato quello di comprendere come la sequenza delle basi del DNA interviene nella definizione delle caratteristiche degli esseri viventi. Il progetto Genoma, iniziato circa venti anni orsono è oggi completato e i risultati forniscono informazioni decisive per la lotta a moltissime malattie finora ritenute invincibili. James Watson, colui che fece partire il progetto insieme a personalità del calibro di Dulbecco, ci racconta l’avvincente storia di questa fondamentale tappa della conoscenza scientifica.
James Watson: Il genoma umano. La sequenza della vita = audio
James Watson: Il genoma umano. La sequenza della vita = video

Beautiful Minds Vol 19:
ANDREW WILES – La teoria dei numeri. L’evoluzione della matematica dell’antichità ad oggi
La teoria dei numeri è quel ramo della matematica pura che si occupa delle proprietà dei numeri interi e contiene molti problemi aperti e che impegna da sempre le più brillanti menti matematiche del mondo. Andrew Wiles, che ha risolto il Teorema di Fermat rimasto insoluto per più di tre secoli, ci racconta con elegante semplicità la sua meravigliosa esperienza all’interno della più grande avventura dei numeri.
Andrew Wiles: La teoria dei numeri. L’evoluzione della matematica dell’antichità ad oggi = audio
Andrew Wiles: La teoria dei numeri. L’evoluzione della matematica dell’antichità ad oggi = video

Beautiful Minds Vol 20:

EDWARD WITTEN – La teoria delle stringhe. La teoria del tutto
Edward Witten, il più autorevole studioso della teoria delle stringhe, ci racconta la genesi e le affascinanti prospettive di questa teoria che tenta di spiegare le caratteristiche fondamentali dell’universo. Alla sua base vi è l’ipotesi che le particelle non siano puntiformi, ma siano costituite da un minuscolo filamento, detto “stringa”, che vibra e oscilla, determinando, a seconda del modo in cui avviene la vibrazione, le caratteristiche fondamentali di tutte le particelle: la massa e la carica.
Edward Witten: La teoria delle stringhe. La teoria del tutto = audio
Edward Witten: La teoria delle stringhe. La teoria del tutto = video

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Fisica Quantistica & Medicina

La meccanica quantistica (o fisica quantistica) è un insieme di teorie formulate nella prima metà del ventesimo secolo, che descrivono il comportamento della materia a livello microscopico, andando a spiegare quei fenomeni che la fisica classica non riusciva più a comprendere.


La fisica quantistica, infatti, elimina la precedente distinzione tra particelle e onde:

un sistema quantistico presenta le caratteristiche tipiche delle onde, ma nel momento in cui viene misurato, o anche solo osservato, assume le caratteristiche di un insieme di particelle (quanti) (dal latino quantum, quantità, da cui il nome della teoria).











Questa proprietà risulta sconvolgente, dato che presuppone che la realtà sia un insieme di possibilità potenzialmente infinite, che solo l’interpretazione può determinare e “concretizzare” in fenomeni percepibili dall’uomo.

Questo aspetto viene ripreso in ambienti filosofici e spirituali, ad affermare che tutto ciò che l’uomo percepisce non sarebbe altro che una sua creazione.








Secondo il modello quantistico, inoltre, i processi fisici sono discontinui e hanno luogo in forma di salti quantici che, essendo infinitesimali, danno l'illusione di un mondo in cui i cambiamenti avvengono in modo molto regolare e continuo.




Bruce H. Lipton è un’autorità mondiale per quanto concerne i legami tra scienza e comportamento.







Biologo cellulare per formazione, ha insegnato Biologia Cellulare presso la facoltà di Medicina dell’Università del Wisconsin e si è dedicato in seguito a ricerche pionieristiche alla School of Medicine della Stanford University.

È stato ospite di decine di programmi radiotelevisivi ed è un conferenziere di primo piano.


Le sue rivoluzionarie ricerche sulla membrana cellulare hanno precorso la nuova scienza dell’epigenetica e hanno fatto di Lipton una delle voci più note della nuova biologia.

Viaggio guidato nell'universo visibile

La formula della nascita dell'universo

Questa illustazione raffigura la formula matematica della nascita dell'universo dal punto zero (Big Bang) sino ai primissimi nanosecondi. Clicca sull'immagine per vederla a grandezza superiore.