È il ventunesimo italiano nella storia dei Premi Nobel a ricevere l’importante onorificenza. Al professor Giorgio Parisi, ordinario di fisica teorica nell’Università La Sapienza di Roma e nell’Istituto nazionale di fisica nucleare, già presidente dell’Accademia dei Lincei, è stato infatti assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2021, insieme al giapponese Sykuro Manabe e al tedesco Klaus Hasselmann. Motivazione della prestigiosa onorificenza “la scoperta dell’interazione fra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria” e “la scoperta di modelli nascosti in materiali complessi disordinati.
I suoi studi sono tra i contributi più importanti alla teoria dei sistemi complessi”. Parisi, definito un “ricercatore di frontiera”, nato nel 1948 a Roma, già nel 1980 si occupava di questi studi, che hanno permesso di comprendere e descrivere materiali e fenomeni diversi e apparentemente casuali, non solo in fisica, ma anche in aree come la matematica, la biologia, le neuroscienze e i sistemi vetrosi dei cosiddetti “vetri di spin”. Abbiamo chiesto al professor Amos Maritan, docente ordinario del Dipartimento di fisica e astronomia dell’Università di Padova, di aiutarci a capire l’importanza dei suoi studi e di questo premio.
Parisi è uno dei principali studiosi dei cosiddetti “sistemi complessi”. Cosa si intende con “sistemi complessi” e quali sono le loro più interessanti caratteristiche?
Un sistema complesso è formato da entità che interagiscono tra loro, ma il comportamento del sistema nella sua totalità non è deducibile “direttamente” dalle caratteristiche delle entità che lo formano. Per esempio il comportamento del cervello, l’attività cerebrale, non è deducibile semplicemente conoscendo cosa fa un singolo neurone. Allo stesso modo una città/comunità ha comportamenti che non seguono in modo diretto da come si comportano le singole persone.
Perché è così importante studiarli?
La cosa sorprendente è che i comportamenti dei sistemi complessi possono essere molto simili, sebbene le entità che li compongono e le loro mutue interazioni possano essere molto diverse. Questo li rende particolarmente attraenti per una loro comprensione in termini di una trattazione unificante. Quello che si riesce a capire in un sistema complesso può essere usato per capirne moltissimi altri apparentemente molto diversi.
Siamo oltre la singola disciplina: sistemi complessi si trovano in fisica ma anche in chimica, biologia e oltre le scienze naturali. Richiedono quindi nuovi approcci, nuovi metodi…. Siamo oltre il metodo galileiano?
No il metodo galileiano non si tocca! Come spiegavo sopra, e come lei stesso sottolinea, i sistemi complessi pervadono varie branche delle scienze esatte e della vita. I loro comportamenti comuni si prestano alla formulazione di nuovi approcci che riescano ad abbracciarli e descriverli in tutta generalità individuando quali siano le caratteristiche fondamentali delle entità che li formano e delle interazioni responsabili dei loro comportamenti globali emergenti.
Parisi ha dato contributi originali allo studio dei sistemi vetrosi dei cosiddetti vetri di spin: di che cosa si tratta e perché sono interessanti?
Nell’ambito della fisica dei sistemi complessi, per quanto sopra esposto, è importante individuare sistemi le cui entità e interazioni siano sufficientemente semplici purché abbiano le caratteristiche chiave responsabili dei comportamenti emergenti. Parisi ha mostrato che un tale sistema sono i cosiddetti vetri di spin. Un sistema composto da una infinità di spin variabili che possono assumere due valori (come un bit) che sono le entità del sistema. Gli spin fluttuano, a causa di mutui scambi di energia, mentre le interazioni tra loro sono variabili aleatorie (il disordine) che possono indurre coppie di spin ad assumere lo stesso valore oppure valori diversi. Questi sono gli ingredienti fondamentali che, grazie al lavoro di Parisi, si è capito che conducono a comportamenti emergenti comuni a molti altri sistemi molto più difficili da modellizzare. Quindi lo studio dei vetri di spin aiuta a campire sistemi complessi molto più complicati.
L’altra metà del Nobel per la Fisica 2021 è andata a due climatologi: che nesso c’è tra le ricerche di Parisi e quelle degli altri due premiati?
La terra è un sistema complesso, composto di molte parti/entità che sono interdipendenti. La variabilità delle parti/entità e il fatto che l’interazione tra queste ha un certo grado di aleatorietà fanno capire la connessione sopra descritta di cosa si intenda per sistema complesso.
Il Nobel è stato assegnato a Parisi “per la scoperta dell’interazione fra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria”. Qual è il valore di questa scoperta?
Ora è semplice capire la motivazione del Nobel!
(Paolo Vites)
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