Laboratorio di scienze - parte 2 (nerd brainstorming!)

[snuffz]

Tempo fa alla macchinetta del caffè ci siamo intrattenuti su una questione da veri nerd...

"Immaginando di avere a disposizione la bilancia più precisa del mondo (una bilancia uber-atomica-molecolare-quellochevipare)... pesa di più un hard disk vuoto (diciamo appena uscito dalla confezione) o un hard disk pieno di dati, dopo 5 anni di utilizzo?"

Sparatele grosse.
Noi siamo arrivati a considerazioni folli.

[Bubillus]

Perdita di massa dei materiali che compongono l'hard disk? Qualcuno ha mai misurato la radioattività di un hard disk?
Peso della polvere che si deposita sulla superficie esterna e negli interstizi?
"Evaporazione" di atomi dalla superficie dei piatti dovuti alla frazione di energia termica coinvolta nel processo di magnetizzazione?

[Beavis]

Credo che intendesse quanto pesano i dati

Ok allora la sparo anche io grossa.
Tecnicamente un hard disk è magnetico quindi può in qualche modo essere influenzato dal campo magnetico terrestre o di quello che gli stà intorno?
Quindi scrivendo tutti 1 nel disco o tutti 0 il peso potrebbe variare.

[Mano[FA]]

Ehi, parlaimo di peso o di massa? Questo e' il primo punto da capire.

Poi io resto per la spiegazione piu' banale. Pesano uguale. Viene solamente cambiata la direzione del campo magnetico (direzione che comunque hanno). Ma non so esattamente come sia un HD "vuoto". Secondo me, i dati non cambiano ne la massa, ne' il peso.
Effettivamente e' piu' probabile che la diffrenza di massa sia dovuta al fatto che sono passati 5 anni. Cioe' che sia "pieno o vuoto" di dati poco importa. Dopo 5 anni, un HD pesa di piu' o di meno indipendentemente dai dati che contiene

[Bubillus]

un hard disk pieno di dati, dopo 5 anni di utilizzo?

Quindi presuppone che in 5 anni l'hard disk sia stato utilizzato con regolarità. Un hard disk "pieno" di dati potrebbe anche significare un hard disk tolto dalla confezione, collegato, sottoposto ad un passaggio completo di scrittura (tipo un DoD short per esempio), scollegato e rimesso nella confezione. Tecnicamente parlando ogni dominio magnetizzabile sarebbe stato toccato quindi l'hard disk sarebbe "pieno".
Oppure i dati pesano?

[snuffz]

Viene solamente cambiata la direzione del campo magnetico.

Sempre immaginando la famosa bilancia atomica con precisione assoluta:
Un hard disk non formattato e uno formattato hanno lo stesso peso?
Un hd formattato FAT32 e uno NTFS, hanno lo stesso peso?

[Bubillus]

C'è anche l'opzione http://en.wikipedia.org/wiki/Degaussing. Quando si vuole eliminare completamente ogni informazione da un hard disk oltre alle classiche tecniche di scrittura tipo il DoD si può anche agire con una cancellazione fisica del supporto. In realtà come dice anche l'articolo di Wikipedia, non si porta a zero il campo magnetico ma lo si riduce ad un livello molto basso (esiste sempre il campo magnetico in cui siamo immersi quindi il livello di magnetizzazione del materiale di cui sono fatti i piatti non può essere a zero). Quindi non è detto che i domini di un hard disk debbano essere per forza a 0 o a 1.

[CuginoIt]

"Information is physical".

Secondo me i dati "pesano", dove per pesano intendo dire che hanno una energia non banale (per non parlare dell'entropia!).
Il modo più semplice per darvi una idea è supporre che un hard disk senza dati sia perfettamente ordinato: un unico dominio magnetico enorme con tutti gli spin nella stessa direzione. L'energia di questa configurazione è quella minima (non so quanto sia realistico però....).

Ogni volta che devo registrare dei dati noi cambiamo alcuni piccoli domini magnetici da su a giù: in questo modo creiamo delle barriere fra domini su e domini giù. Queste barriere costano energia per essere create e questa energia è proporzionale a quanto queste barriere fra domini su e domini giù sono estese. Se il nostro hard disk è in 2 dimensioni, l'energia è proporzionale alla lunghezza dei contorni fra domini su e domini giù. Se l'hard disk è in 3D allora l'energia sarà proporzionale alla superficie.

Quindi una configurazione disordinata (piena di dati) ha una energia più alta di una ordinata (senza dati)...
Sotto queste ipotesi la configurazione disordinata "pesa" di più.

Di fatto però credo che l'hard disk vuoto non sia ordinato per via di tutte le ridondanze che sono aggiunte per registrare i dati in maniera stabile, quindi non penso che la differenza in energia sia misurabile.

Per ricollegarmi a quanto detto prima, in sostanza, avere una magnetizzazione uniforme costa meno energia di una magnetizzazione disordinata. Questo fenomeno però non dipende assolutamente dai 5 anni di utilizzo: basta che scarto il mio HD, ci registro su informazioni a casaccio e lo rimetto nella confezione. Altri effetti come polvere nell'hard disk o graffi sulla sua superficie esterna sono sicuramente più influenti. Inoltre sto considerando il caso di non scaldare troppo l'hard disk...

Infine se immergo il mio hard disk in un campo magnetico forte le cose cambiano e per minimizzare l'energia, in sostanza, tutti i dati vengono cancellati e tutti i domini magnetici si allineano col campo esterno. In questo caso i dati "pesano un po' di più".

[snuffz]

La questione parte da un episodio successo qui al lavoro.
Mi hanno chiamato dall’officina per un pc. Sono andato a vedere e trovando un rudere più morto che vivo ho deciso di portarmelo via. Me lo sono caricato a braccia. Essendo un pc vecchio, con case neanche di alluminio ma quasi di ferro battuto , ho cominciato a lamentarmi del peso del carciofone. E il proprietario mi ha detto “Eh, certo che pesa: è pieno di dati, saranno cinque-sei anni che ci buttiamo sopra i dati di tutto il reparto!!”.
Non era una battuta ma a noi nerd ha fatto ridere.

Nota: durante le nostre elucubrazioni al caffè abbiamo preso in considerazione tanti elementi oltre ai “dati” su disco. Abbiamo considerato la polvere, che sicuramente pesa più di qualsiasi magnetizzazione del disco, e anche un’inevitabile “decadenza” o perdita di peso: ossidazioni, dalla rotazione del disco, assottigliamento di guarnizioni ed elementi mobili sulla testina… La polvere compensa l'usura del tempo? Boh?!?
Comunque sulla scrittura dei dati è dibattito aperto.

EDIT: il titolo di questo topic prende spunto dal topic http://forum.oostyle.net/viewtopic.php?f=77&t=10187

[Bubillus]

Cugino non te la puoi cavare così facilmente ... in effetti i primi post di Beavis e Mano sono interessanti. Rapporto tra elettromagnetismo e gravitazione! E poi Snuffz ha parlato di peso e non di massa. Quindi è possibile che tra un hard disk "pieno di dati" e uno sottoposto a cancellazione magnetica in cui persiste solo il rumore di fondo ci sia una differenza di peso?
Questa discussione mi ha fatto venire in mente un ragazzo che lavorò da me per qualche tempo, un programmatore molto bravo ma non molto "elastico" come mentalità. Una volta stavamo parlando di pc da assemblare e lui disse che era meglio mettere gli hard disk in basso perché il calore tende a salire e quindi la parte superiore di un middle tower è più calda di quella inferiore. Gli feci notare che un case è un ambiente un po' troppo piccolo, chiuso e percorso da flussi d'aria causati delle ventole per pensare ad una differenza di temperatura sensibile tra la parte alta e quella bassa.
Beh però.... magari è vero bisognerebbe fare la prova
Ma a questo punto sarebbe meglio mettere le CPU nella parte bassa di un rack per non avere problemi di effetti relativistici sui clock?

[Mano[FA]]

Secondo me i dati "pesano", dove per pesano intendo dire che hanno una energia non banale (per non parlare dell'entropia!).

Ma immagina di avere 5 dadi, tutti che mostrano faccia 1 verso l'alto (HD vuoto). Senza lasciarci impronte ne niente (esempio del pollo sferico in una stanza vuota) giri i dadi e fai che le facce superiori dicano 31415. Hai aggiunto informazione, ma non penso che hai aggiunto energia.
Secondo me i campi dei settori dell'HD sono un po' come i dadi, indipendenti uno dall'altro (altrimenti uno zero tra due 1 poi diventa 1) ma magari mi sbaglio. E, sempre secondo me, quando esce di fabbrica, e' comunque magnetizzato in qualche modo.

Ovviamente, se consideriamo anche polvere, ruggine, usura... secondo me aumenta di peso perche' si ossida.

[CuginoIt]

Appunto Mano, non siamo d'accordo sul fatto che i dadi sono indipendenti.

Se hai una calamita (un dominio magnetico con un momento magnetico ben definito) e ne avvicini un'altra, a seconda della direzione in cui puntano i due momenti magnetici (e la direzione in cui le avvicini), le calamite si attraggono o si respingono. Per mettere vicine due calamite con verso opposto devi spingerle con forza (aggiungere energia), invece se le hai di verso parallelo si attaccano da sole...
Quindi, ammesso e non concesso che un hard disk senza dati, nuovo o formattato, abbia tutti i domini paralleli (cosa che penso non sia vera) allora avrà una energia un po' più bassa di una configuazione in cui inizi a girare qualche dominio magnetico.
(In realtà vi sto imbrogliando perchè il ferromagnetismo non è un effetto classico ma quantistico e le cose sono più complicate: infatti due momenti magnetici paralleli avvicinati in direzione ortogonale ai momenti si respingono e non si attraggono, ma ci sono altre forze che intervengono su scala atomica.... Inoltre, probabilmente, la mia descrizione dell'HD in termini di un ferromagnete è ridicola, ma sono comunque dell'idea che anche in altri casi ci sono minime differenze di energia).

Riguardo il fatto che uno zero tra due uni tende girarsi però è verissimo. Infatti immagino che i domini magnetici debbano essere grandi abbastanza da essere abbastanza difficili da girare "casualmente" alle temperature a cui lavorano di solito. Se però alziamo la temperatura secondo me sballa tutto (e sicuramente sballa tutto sopra la temperatua di Curie). Diciamo che una fluttuazione di una parte di dominio magnetico potrà avvenire per questioni dovute a fluttuazioni termiche etc, ma è energeticamente sfavorevole e in genere viene riassorbita. Però, siccome questa autocorrezion fisica non è infallibile le informazioni hanno qualche grado di ridondanza che permette una correzione quando errori occorrono.

Infine, la risposta seria però è che questo effetto dell'energia di magnetizzazione è assolutamente secondario e irrilevante dal punto di vista del peso: un effetto gravitazionale tale non si misura nemmeno con le più precise bilancie atomiche e la variazione, per esempio, dovuta al fatto che Torino è in pianura e Aosta no, è sicuramente più influente dal punto di vista del peso.

L'effetto però si misura magneticamente: del resto i lettori usano effetti vari della magnetizzazione.

[Bubillus]

Riguardo il fatto che uno zero tra due uni tende girarsi però è verissimo. Infatti immagino che i domini magnetici debbano essere grandi abbastanza da essere abbastanza difficili da girare "casualmente" alle temperature a cui lavorano di solito. Se però alziamo la temperatura secondo me sballa tutto (e sicuramente sballa tutto sopra la temperatua di Curie). Diciamo che una fluttuazione di una parte di dominio magnetico potrà avvenire per questioni dovute a fluttuazioni termiche etc, ma è energeticamente sfavorevole e in genere viene riassorbita. Però, siccome questa autocorrezion fisica non è infallibile le informazioni hanno qualche grado di ridondanza che permette una correzione quando errori occorrono.

Questo è assolutamente vero, infatti uno dei miglioramenti tecnologici che ha permesso di avere una maggiore densità di dati negli hard disk moderni (per un po' per aumentare la capacità si sono aggiunti piatti ma in questo modo si moltiplicavano i rischi di problemi meccanici in quanto, oltre a problemi di costruzione, più piatti = più testine = più parti meccaniche = più alta probabilità di guasti) è stato proprio il riuscire a diminuire le dimensioni dei domini magnetici che fungono da "deposito" dei singoli bit a seconda del verso di magnetizzazione. Però è vero, metti un hard disk usato in un cassetto e dopo un tot di tempo sufficientemente lungo (che credo sia facilmente calcolabile conoscendo le caratteristiche del materiale dei piatti e quelle dei domini) l'hard disk sarà un elettroencefalogramma piatto, un foglio grigio, un nulla uniforme dove regna solo il ronzio del bias caratteristico di quel dato materiale.

[Lysor_o.O]

Per me i dati non pesano, il disco un pochino si usura per attrito (sono pur sempre parti meccaniche che ruotano!) e quindi qualcosina si consuma e perde peso, ma stando lì si riempie di polvere e quindi aumenta di peso. Tra l'usura e la polvere vince la polvere, perché quest'ultima è misurabile secondo me nei milligrammi o microgrammi, mentre le parti che si consumano per usura credo siano di qualche ordine di grandezza più piccole.

Quindi, riassumendo, la mia risposta è: i dati non pesano, ma la polvere fa aumentare impercettibilmente il peso del disco.

[Bubillus]

C'è un pericolo concreto. Ho sentito un valente astrofisico affermare che un campo magnetico in rotazione può generare un buco nero. Qui non è più questione di peso o non peso dei dati, qui si tratta di rendersi conto che un hard disk particolarmente veloce E' POTENZIALMENTE IN GRADO DI GENERARE UN BUCO NERO NEL NOSTRO PC!!!!!