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venerdì 03 dicembre 2021

CI VUOLE UN FISICO — il Blog di Michele Campisi

Michele Campisi

MICHELE CAMPISI - Laureato in fisica teorica a Pisa, ha ottenuto il titolo di Dottore di Ricerca negli Stati Uniti, ed ha lavorato per anni come ricercatore in Germania. E’ stato Marie Curie Fellow presso la Scuola Normale Superiore di Pisa dove ha svolto attività di ricerca nel campo della fisica quantistica, grazie al Progetto ``NeQuFluX'' finanziato dalla Comunità Europea. Attualmente è ricercatore presso L’Università di Firenze.

Il Nobel a Parisi e la fisica dei sistemi complessi

di Michele Campisi - mercoledì 06 ottobre 2021 ore 22:30

Che annata il 2021! Prima gli europei di calcio, poi un’infilata di medaglie stratosferiche alle Olimpiadi e paralimpiadi, campioni europei di pallavolo femminili e maschili, chi più ne ha più ne metta… e ora il premio Nobel per la Fisica a Giorgio Parisi. Una roba da accapponare la pelle! 

Il 5 Ottobre 2021, una scossa emotiva ha attraversato lo stivale riempiendo di orgoglio tutta la comunità scientifica, in particolare la comunità dei fisici italiani. Un’ onda di emozioni, che a Roma, alla Sapienza, la casa di Parisi, si è materializzata in un caloroso abbraccio di colleghi e studenti, che lo hanno accolto con cori e striscioni. Per me quella è stata l’immagine più bella legata a questo sensazionale riconoscimento.

Ma veniamo al sodo. Per cosa è stato premiato Parisi? La citazione recita “per i suoi rivoluzionari contributi alla comprensione dei sistemi complessi”. A prima vista potrebbe sembrare una motivazione alquanto astratta: “insomma”, verrebbe da dire, “deve proprio aver risolto dei problemi difficilissimi e per questo è stato premiato”. Di sicuro i problemi che Parisi ha affrontato e risolto genialmente non si possono certo definire problemi facili, ma non è per la difficoltà dei problemi studiati che è stato premiato, quanto per la loro complessità. Sono due concetti molto diversi. 

Il concetto di difficoltà è un concetto relativo, mentre quello di complessità non lo è. Un problema che ci risulta difficile oggi potrebbe non risultarci tale domani, quando avremo appreso come risolverlo. Se è la prima volta che provi a guidare un’automobile, l’impresa ti risulterà difficilissima: dopo anni di guida diventa la cosa più naturale del mondo. Un sistema complesso invece è e rimane complesso indipendentemente dalla nostra capacità di comprenderlo. Ok, ma allora cosa è un sistema complesso? 

Un sistema complesso è un sistema composto da una grande moltitudine di agenti che interagiscono tra di loro secondo delle semplici regole. Vabbè, mi direte, che c’è di complesso in questo? C’è che per quanto banali siano i singoli agenti, e semplici le regole delle loro interazioni, questi nel loro insieme possono dare luogo ad una serie di fenomeni complessivi e collettivi completamente nuovi ed inaspettati. 

Un sistema complesso può essere ad esempio un bicchiere d’acqua: è composto da un grandissimo numero di molecole che interagiscono tra di loro. In condizioni standard di temperatura e pressione, il sistema non presenta fenomeni collettivi particolarmente interessanti, ma in determinate condizioni di temperatura e pressione incomincia a presentare proprietà del tutto inaspettate. Al cosiddetto punto critico, non si capisce più se l’acqua è liquida o gassosa, e diventa stranamente opalescente. 

Ecco un esempio di fenomeno collettivo emergente in un sistema fisico formato da molte particelle. Ma sistemi complessi si possono formare ad esempio anche nel mondo animale e sociale. Molto famosi sono gli studi di Parisi e collaboratori sulla dinamica degli stormi di uccelli. 

La diffusione di una pandemia è un fenomeno che avviene in un sistema complesso formato da singoli individui che entrano in contatto tra di loro. Ed infatti Parisi è anche stato un attento osservatore dell’evoluzione della pandemia di Covid-19, ed ha suonato il campanello d’allarme quando, in anticipo rispetto ad altri, ha capito, grazie ai metodi di investigazione che sono propri dello studio dei sistemi complessi, che le cose si mettevano male. Ne abbiamo parlato proprio nel blog precedente.

Un ingrediente che può arricchire i fenomeni collettivi che possono emergere in un sistema complesso, è la presenza di eventi casuali, infatti a Parisi viene riconosciuta propriola scoperta dell’interazione tra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria”.

Un esempio è la cosiddetta risonanza stocastica, altro campo in cui Parisi è stato un pioniere, la quale ha permesso, ad esempio, di comprendere la periodicità delle ere glaciali. Si, perché anche la terra stessa su cui viviamo è un sistema complesso, e i metodi sviluppati da Parisi e da molti altri scienziati che si occupano di sistemi complessi, possono essere applicati, e sono stati applicati per porre su solide basi scientifiche lo studio del clima.

Ed ecco che capiamo anche il legame con Syukuro Manabe and Klaus Hasselmann che condividono il Nobel in Fisica con Parisi per la loro “modellizzazzione del clima terrestre, per aver quantificato la variabilità e predetto in maniera attendibile il riscaldamento globale”.

Michele Campisi

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