“Tempo di vetro”, ovvero le passioni scientifiche del Premio Nobel Giorgio Parisi

0
94
Giorgio Parisi con Sergio Mattarella, fot. Quirinale.it

Quest'articolo è disponibile in: Italiano Polacco

In linea con una tradizione non scritta, il Comitato svedese per il Premio Nobel ha sempre notificato la sua decisione ai nuovi vincitori con quella genuina modestia scandinava: chiamandoli al mattino. I fortunati apprendono dell’assegnazione del Premio Nobel in varie circostanze, o comunque in orari diversi, perché le ore mattutine a Stoccolma generalmente non corrispondono alle stesse ore del giorno in altre parti del mondo. I nuovi vincitori vengono sorpresi, ad esempio, a bordo dell’aereo o mentre fanno il bucato. Vengono bruscamente svegliati dal vicino di casa che, dopo aver anche lui saputo d’aver vinto il prestigioso premio, grida: “Paul, sono Bob Wilson. […] Hai vinto il premio Nobel. Provano a contattarti ma non ci riescono. Sembra che non abbiano il tuo numero”1.

Una storia divertente è successa a due amici, entrambi vincitori del Premio Nobel per l’Economia nel 2020, Paul Milgrom e Robert Wilson (la si può guardare su YouTube).

Nel giorno dell’annuncio del Premio Nobel per la Fisica dell’anno scorso, il 5 ottobre, la famosa telefonata di Thomas Perlmann, il segretario del Comitato Nobel, è arrivata a Princeton, ad Amburgo, e a Roma. Hanno risposto tre scienziati che si occupano di questioni climatiche: il giapponese Syukuro Manabe, il tedesco Klaus Hasselmann, e il fisico teorico italiano Giorgio Parisi, il quale studia i sistemi complessi. Il premio gli è stato assegnato ”per un contributo innovativo alla comprensione dei sistemi fisici complessi”, così l’Accademia reale svedese ha motivato la sua decisione. A me, invece, interessano gli argomenti che trattano gli scienziati premiati, ovvero il clima, il tempo e i vetri di spin, nel gergo dei fisici chiamati semplicemente “i vetri”, che fanno venire in mente il titolo di un brano polacco di grande successo: ”Tempo di vetro” (pl. Szklana pogoda) di Małgorzata Ostrowska e il gruppo Lombard (1991).

Il clima ed i misteriosi ”vetri di spin”, la cui natura cercherò di spiegare tra poco, possono essere considerati sistemi complessi? Qual è poi il rapporto di questi sistemi con il vetro? In generale, i sistemi complessi comprendono una varietà estremamente ampia di fenomeni in cui tantissimi componenti interagiscono in modo disordinato. Questi componenti possono essere atomi, particelle, molecole, neuroni, proteine, ma anche specie di animali, uccelli in uno stormo, persone nella società e così via… Indubbiamente, lo stesso clima, i suoi cambiamenti, la loro previsione e l’impatto dell’attività umana su di esso sono cose molto complicate, e allo stesso tempo, difficili da descrivere. I sistemi complessi hanno addirittura molto in comune con il vetro, in cui la disposizione degli elementi base che lo compongono è disordinata e ricorda la disposizione delle molecole in un liquido o in un gas. Tutti i vetri tendono a cristallizzare, e a formare piccoli ”cristalli”, i quali però svaniscono molto velocemente. La competizione tra i processi di formazione e decomposizione di questi cristalli fa sì che molti vetri non saranno in grado di cristallizzare anche in un tempo incredibilmente lungo, paragonabile all’età dell’universo. Un buon esempio di stato vetroso è lo zucchero filato ottenuto con un rapido raffreddamento della massa di zucchero fuso, mentre con un raffreddamento molto lento della stessa massa di zucchero si produce zucchero cristallino.

Giorgio Parisi si è occupato delle proprietà di altri interessanti rappresentanti della famiglia dei sistemi complessi: i vetri di spin. In questo caso, il disordine e le aree ordinate sono associate a un numero enorme di spin che possiamo definire come ”magneti microscopici” situati all’interno di corpi magnetici. Le proprietà di tali corpi sono, ovviamente, molto complesse. Per capirle, Giorgio Parisi ha utilizzato uno speciale trucco delle repliche, una tecnica matematica basata sull’analisi simultanea di tante copie diverse del sistema. Ci sono voluti molti anni per dimostrare che la soluzione proposta da Parisi fosse corretta. Questo sforzo, intrapreso dal matematico francese Michel Talagrand, secondo Yan Fyodorov, fisico al King’s College di Londra, ”ha creato un intero campo di studio [sui fenomeni] nel campo della probabilità”². Un altro collaboratore del Premio Nobel, Juan Jesús Ruiz-Lorenzo dell’Università dell’Estremadura, ricorda che Parisi “è una persona che pensa molto velocemente. […] A volte non scrive la fine di un’equazione sulla lavagna. Non riesci a vederla [la fine], ma lui si.”².

Nato a Roma nel 1948, Parisi si laureò in fisica alla Sapienza nel 1970, unendosi a una scuola la cui tradizione risale a Enrico Fermi “Era un ambiente eccezionale, con una formazione non paragonabile con altre università straniere”², disse Parisi durante un incontro pubblico alla Sapienza il giorno in cui ha ricevuto il premio Nobel. Giorgio Parisi non aveva iniziato la sua carriera scientifica dallo studio sui sistemi complessi. Inizialmente si occupò di fisica delle alte energie, lavorando sotto la supervisione di Nicola Cabibbo, un eccezionale specialista di quel campo, che era “di gran lunga il più brillante teorico di Roma in quel momento”². In quel tempo, partecipò al progetto APE, relativo ai supercomputer utilizzati per eseguire i calcoli quantistici. Questa varietà di interessi rende Parisi uno scienziato molto versatile, e la sua ricerca copre aree come le particelle fondamentali, la materia condensata, la fisica statistica e i materiali disordinati. “Tendo a lavorare contemporaneamente su argomenti diversi perché ci vuole tempo per avere un’idea. Bisogna digerire i concetti”², così spiega la molteplicità delle sue passioni scientifiche lo stesso Parisi. La ricchezza dei temi da lui affrontati non è sfuggita al Comitato Nobel, che sottolinea il contributo alla “scoperta dell’interazione tra disordine e fl uttuazioni nei sistemi fisici, dalla scala atomica a quella planetaria”.

Negli ultimi anni Giorgio Parisi si è interessato al volo degli enormi stormi di storni, fino a un milione di individui (consiglio il video su YouTube). Per lo scienziato “gli storni sono interessanti perché si muovono molto velocemente nell’aria. Si muovono in modo molto semplice, molto veloce, e poi migliaia di loro lo fanno. […] Uno dei problemi è come comunicano affi nché questo movimento collettivo si svolga tutto insieme?”³. Gli “stormi” di uccelli possono sembrare non collegati affatto con i vetri di spin, e invece hanno qualcosa in comune. […] Quello che hanno in comune e che sembra molto interessante è come nascono i comportamenti complessi. È un argomento ricorrente in fisica e biologia, e la maggior parte delle ricerche che svolsi riguarda il modo in cui un comportamento collettivo complesso può derivare da elementi ciascuno dei quali ha un comportamento semplice”³. La spiegazione su come coordinare il volo degli storni in grandi stormi potrebbe essere un punto di svolta per il trasporto aereo. Basta rendersi conto dei grandi problemi che ci sono con il controllo degli aerei negli aeroporti affollati. A differenza di noi che abbiamo a disposizione i più moderni dispositivi elettronici, gli stormi di uccelli non hanno nessun problema con il coordinamento del volo.

Attualmente Giorgio Parisi è professore ordinario alla Sapienza di Roma, nonché il sesto scienziato italiano a vincere il Premio Nobel per la Fisica, dopo Guglielmo Marconi (1909), Enrico Fermi (1938), Emilio Segrè (1959), Carlo Rubbia (1984) e Riccardo Giacconi (2002).

Infine l’aneddoto sulla telefonata dal capo dello Stato: “Mi ha chiamato il presidente Mattarella e per caso ho risposto, ho visto il numero del centralino del Quirinale che conosco”.⁴ . È successo subito dopo che lo scienziato ha ricevuto il premio Nobel.

1 „Paul, it’s Bob Wilson,” Wilson says. „You’ve won the Nobel Prize. And so they’re trying to reach you, but they cannot. They don’t seem to have a number for you.”; LINK

² Nature Italy https://www.nature.com/articles/d43978-021-00122-6

³ PNAS 2006 103(21) 7945-7947; https://doi.org/10.1073/pnas.060311310

https://www.notizie.it/covid-il-nobel-parisi-fondamentale-finire-cicli-di-vaccinazione-io-ho-gia-prenotato-la-terza-dose/

traduzione it: Dorota Kozakiewicz-Kłosowska
foto: Quirinale.it

***

Clicca qui per scoprire lo sviluppo della scienza e della tecnologia in Polonia.
Ti interessano gli scienziati italiani? Qui puoi leggerne di più.

Quest'articolo è disponibile in: Italiano Polacco