Abbiamo chiesto al fisico teorico Alessandro Pluchino (autore de “la firma della complessità”) di accompagnare con un suo testo la notizia dell’assegnazione del premio Nobel per la fisica a Giorgio Parisi. Ecco l’articolo che ha scritto per il Complexity Education Project:
Cosa hanno a che fare le eleganti coreografie di uno stormo di uccelli in volo con il comportamento dei quark nei nuclei degli atomi? E cosa hanno in comune le caratteristiche magnetiche di alcuni materiali vetrosi (detti “vetri di spin”) con l’alternarsi delle ere glaciali e con i mutamenti climatici su scala planetaria?
Sono in molti a chiederselo, in questi giorni, dal momento in cui hanno appreso che si tratta di alcuni degli ambiti di indagine esplorati con successo nell’arco di diversi decenni dal fisico teorico italiano Giorgio Parisi e che questi studi gli hanno permesso di guadagnarsi il premio Nobel per la Fisica 2021, insieme ai colleghi Syukuro Manabe (Stati Uniti) e Klaus Hasselmann (Germania).
Ma sveliamo subito il mistero. Il filo conduttore che accomuna fenomeni apparentemente così diversi tra loro, e situati a scale totalmente differenti come i nuclei atomici, i vetri di spin, gli stormi e le fluttuazioni climatiche, è l’ombrello matematico sotto il quale possono essere descritti e studiati: quello della fisica statistica e dei sistemi complessi. Ed è appunto in questo contesto che Giorgio Parisi, oggi professore emerito presso l’ateneo La Sapienza di Roma ed ex Presidente dell’Accademia Nazionale dei Lincei, ha prodotto risultati scientifici così importanti da convincere l’Accademia Reale delle Scienze Svedese ad assegnargli il Nobel “per la scoperta dell’interazione fra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria”. E forse avrebbero potuto precisare “sistemi fisici complessi”…
Un sistema complesso è, in estrema sintesi, un insieme di numerosi elementi interagenti tra loro, tipicamente in maniera non lineare e con correlazioni a lungo raggio: la “non linearità” fa sì che, in questi sistemi, siano spesso presenti soglie critiche e che piccole cause possano produrre effetti anche molto grandi; mentre le correlazioni a lungo raggio fanno sì che il sistema non possa essere studiato analizzando separatamente le sue parti. Questo è il motivo per cui un sistema complesso manifesta spesso comportamenti imprevedibili e cosiddetti “emergenti”, cioè non riconducibili alle proprietà dei singoli elementi costituenti: il tutto, insomma, è maggiore della somma delle parti.
Esempi tipici di sistemi complessi sono gli organismi biologici, il cervello umano, il traffico di una grande città, gli ecosistemi o il sistema socio-economico globale, mentre esempi di fenomeni complessi sono i terremoti, le valanghe, le epidemie, le guerre o i crolli in borsa. Un ingrediente importante che accomuna questi sistemi è il loro situarsi al confine tra ordine e disordine, in una regione denominata “margine del caos”: questa caratteristica, la cui firma matematica è la cosiddetta “invarianza di scala”, li rende sensibili a fluttuazioni anche molto piccole e quindi in grado di adattarsi efficacemente alle circostanze ambientali.
Ebbene, attraverso i sofisticati modelli matematici della meccanica statistica, dei sistemi dinamici e della teoria dei campi, ma anche per mezzo degli strumenti più recenti elaborati dalla teoria delle reti complesse, Giorgio Parisi è riuscito nel corso di svariati decenni di ricerche pionieristiche in questo settore, ad offrire contributi scientifici fondamentali che hanno migliorato la nostra comprensione delle particelle elementari, della turbolenza, dei modelli di crescita e delle dinamiche vetrose, ma anche del ruolo del rumore nei fenomeni di risonanza stocastica (che spiegano l’alternanza delle ere glaciali) e dell’importanza della topologia nei fenomeni collettivi di sincronizzazione spontanea (come la formazione degli stormi). Il suo lavoro ha aperto la strada ad applicazioni in ambito medico, biologico, ingegneristico ed economico, ma anche a innovazioni tecnologiche nell’ambito della computazione quantistica e dell’intelligenza artificiale, fino a coinvolgere tematiche oggi all’ordine del giorno come quelle legate alla sostenibilità ambientale e ai mutamenti climatici.
Nel complimentarci con il professor Parisi per il prestigioso e meritatissimo premio, auspichiamo che esso contribuisca a rilanciare l’importanza della ricerca di base nel nostro Paese, valorizzando anche il ruolo dell’interdisciplinarità in un contesto, come quello scientifico attuale, dove tende a prevalere una iper-specializzazione sempre più estrema. «L’obiettivo – come ha spiegato lui stesso in occasione della cerimonia organizzata in suo onore a La Sapienza dopo la notizia del Nobel – è rendere l’Italia un Paese accogliente per i ricercatori». Ci auguriamo davvero che il governo italiano recepisca questo appello, che nei tempi che stiamo vivendo appare più urgente che mai.
Alessandro Pluchino
Professore associato di fisica teorica presso il dipartimento di Fisica e Astronomia “E. Majorana” Università di Catania www.pluchino.it