Il 5 ottobre 2021 l’Accademia Reale Svedese delle Scienze ha assegnato il prestigioso Premio Nobel per la fisica di quest’anno al 50% all’italiano Giorgio Parisi, docente della Sapienza Università di Roma, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e attuale vicepresidente dell’Accademia dei Lincei e per l’altro 50% in parti uguali al Syukuro Manabe dell’University of Princeton negli Stati Uniti d’America e a Klaus Hasselmann del Max Planck Institute for Metereology ad Amburgo in Germania.
La motivazione ufficiale, per quanto riguarda Giorgio Parisi, si riferisce ai suoi rilevanti contributi “alla scoperta dell’interazione tra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici, dalla scala atomica a quella planetaria” con particolare riguardo alla comprensione del clima della Terra.
Si tratta di un autorevole riconoscimento dell’importanza oramai acquisita dalla fisica dei sistemi complessi, forse meno popolare della teoria della relatività o di quella delle stringhe, ma non meno affascinante e ricca di applicazioni in svariati campi che spaziano dalla meteorologia e dallo studio del clima degli ecosistemi, alle fluttuazioni dei mercati azionari, ai flussi finanziari, e perfino ai processi biologici e cognitivi, alle reti neurali, all’intelligenza artificiale e alla cristallizzazione dei ghiacciai.
Evidentemente, come suggerisce l’aggettivo, sono argomenti molto impegnativi e complicati sui quali, tuttavia, Giorgio Parisi nel corso della sua brillante carriera accademica e scientifica è riuscito a decifrare e a costruire modelli teorico-predittivi, da molti altri giudicati impossibili da derivare.
Infatti, i sistemi complessi, a differenza della fisica classica, come ad esempio la teoria cinetica dei gas, ma anche diversamente rispetto al maggior parte del modello standard della fisica delle alte energie, non sono formati da particelle fondamentalmente tutte identiche tra loro e che si scambiano mutue interazioni in modo regolare, ma al contrario sono sistemi costituiti da elementi tutti potenzialmente diversi, in cui differenti coppie di elementi interagiscono in modo casuale e disordinato.
Un esempio tipico sono le relazioni sociali tra tre amici in una festa, in cui il primo vuole parlare con il secondo e quest’ultimo con il terzo, ma il terzo non vuole parlare con il primo. In questo caso si genera una situazione di frustrazione, perché i desideri dei tre amici non possono essere soddisfatti tutti contemporaneamente.
Giorgio Parisi, ricorrendo a un geniale espediente matematico, chiamato il trucco delle repliche, che consiste nell’analisi simultanea di un gran numero di copie del sistema in esame, ha scoperto che i sistemi complessi sono in grado di ricordare le traiettorie di stato dei loro elementi al trascorrere del tempo e possono sia restare bloccati in stati subottimali, ma da essi può anche emergere spontaneamente e sorprendentemente uno schema altamente ordinato e ripetitivo.
Questo elegante, ma complesso formalismo basato sulle leggi della statistica, che Giorgio Parisi ha elaborato partendo dallo studio dei vetri di spin, una particolare classe di leghe rame-ferro dotate di strane proprietà magnetiche, può essere applicato con straordinario successo anche a molti altri sistemi disordinati come i liquidi sottoraffreddati, i solidi amorfi come il vetro e perfino al volo degli stormi di uccelli migratori.
Approfondimenti: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/summary/
