Il 5 Ottobre 2021 grande è stata la sorpresa di tutti gli Italiani nello scoprire che il professor Giorgio Parisi, dell’Università “La Sapienza” di Roma, aveva ricevuto il Premio Nobel per la Fisica 2021. A Parisi è andata la metà del premio, mentre l’altra metà è stata data, in parti uguali, ai professori Syukuro Manabe. fisico giapponese naturalizzato statunitense, e Klaus Hasselmann, fisico tedesco.
Era dal 1984 che un premio Nobel per la Fisica non veniva assegnato ad un italiano: all’epoca fu dato al professor Carlo Rubbia per le sue ricerche sulle particelle W e Z e sul loro ruolo nell’interazione debole. Nel 2002 il Nobel fu vinto da Riccardo Giaccone, italiano di nascita ma naturalizzato americano, che aveva realizzato la sua carriera negli USA, per le sue ricerche in Astrofisica che avevano contribuito a trovare le fonti cosmiche dei raggi X. Quel Nobel viene considerato come vinto da un americano, visto che Giaccone fu naturalizzato statunitense prima di ricevere il premio.
Quest’anno le motivazioni dei Nobel per la Fisica rivestono un’importanza strategica nel capire il mondo in cui ci troviamo: mentre Manabe e Hasselmann ricevono il premio per “i loro contributi alla modellazione del clima terrestre, analizzando e quantificando le variabili che contribuiscono al riscaldamento globale“, Parisi viene premiato per “la scoperta dell’interazione tra disordine e fluttuazione nei sistemi fisici di qualsiasi dimensione, da quella sub-atomica a quella planetaria“.
In Fisica l’analisi dei sistemi ci porta, tramite la scrittura di equazioni da risolvere, a capirne l’evoluzione spaziale e temporale: essenzialmente si analizzano i dati di un esperimento, si cerca di dedurre un’equazione che abbia validità generale per un’ampia gamma di sistemi simili a quello studiato, si risolvono le equazioni scritte e si trovano i risultati che devono essere compatibili con i dati dell’esperimento. A questo punto l’insieme delle equazioni diventa la teoria di riferimento per quella classe di esperimenti, e la teoria così creata viene usata come riferimento per tutta quella classe di esperimenti per prevederne i risultati. Se un esperimento non dovesse avere risultati compatibili con la teoria, si controlla che non ci siano stati errori con la ripetizione degli esperimenti non in linea con la teoria e, se non vengono trovati, si crea un nuovo insieme di equazioni compatibili con i vecchi esperimenti e col nuovo, ricominciando da capo. Ogni singola fase viene sempre controllata in vari laboratori nel mondo, e si controllano in maniera incrociata i risultati. Questo, in parole molto povere e forse troppo semplificative dei vari stadi, è il cosiddetto metodo scientifico. E lo stesso metodo si applica in tutte le Scienze, dalla Matematica alla Chimica, alla Biologia, alla Naturalistica, così come alla Medicina, alla Statistica, all’Economia e a tutte le branche dello scibile umano che vogliono dirsi scientifiche. Il partire dall’esperimento, la generalizzazione con la creazione di una teoria, la dimostrazione della teoria in una classe di esperimenti, la prevedibilità dei risultati, le eventuali discrepanze, la nuova teoria più estesa e il cerchio che si chiude sono fondamentali per il progresso scientifico. Forse la Scienza è uno dei pochi ambiti in cui una discrepanza da una teoria viene vista come una possibile fonte di nuovo sapere, piuttosto che come un incidente di percorso: l’umiltà di riconoscere il risultato inaspettato crea nuova linfa per nuove scoperte.
L’analisi del clima, lo studio della meteorologia e dei cambiamenti climatici sono argomenti molto complessi da dominare e richiedono un enorme mole di dati da analizzare; il motivo è che le equazioni scritte per capire l’evoluzione temporale non sono stabili, cioè a piccole variazioni nelle condizioni iniziali possono corrispondere evoluzioni molto diverse, ed è estremamente difficile creare dei modelli affidabili, per cui le previsioni del tempo sono molto aleatorie e non riescono ad essere “precise” dal punto di vista fisico (anche conoscendo esattamente tutte le variabili di pressione, temperatura e volume delle particelle di un sistema non si riesce a definire una previsione che resti valida oltre le 6-12 ore). Quindi, quando sentirete sui media che “l’inverno sarà molto freddo” o “l’estate sarà caldissima, più degli scorsi anni“, sappiate che queste previsioni hanno un altissimo grado di variabilità (e di imprecisione, aggiungerei!).
Un effetto molto famoso in Meteorologia è l'”effetto farfalla” o “butterfly effect”: se una farfalla sbatte le ali in Brasile, in Cina si potrebbe generare un uragano. Un’esagerazione voluta che spiega però chiaramente come l’affidabilità e la stabilità dei modelli meteorologici finora utilizzati è molto bassa e troppo sensibile anche alle minime variazioni. Una maniera per cercare di allungare la durata e l’affidabilità delle previsioni meteorologiche è quella di aumentare i dati, sia storici sia attuali, da elaborare: una maggiore e più estesa (sia nello spazio che nel tempo) conoscenza della situazione migliora la qualità delle previsioni.
Le ricerche di Manabe e Hasselmann sono state rivolte alla comprensione dei macrofenomeni climatici a livello globale, prevedendo da anni e (purtroppo) confermando i risultati che vediamo tutti i giorni: il riscaldamento globale, l’immissione di gas serra nell’atmosfera e il disinteresse verso i temi climatici da parte dei governi mondiali sta portando alla degenerazione del clima sulla Terra. Non è solo una fantasia di qualche ambientalista fissato, ma un vero problema da affrontare tutti insieme al più presto possibile: speriamo che questo Nobel contribuisca a risvegliare le coscienze!
Le ricerche di Parisi, invece, lo hanno portato a studiare la Fisica dei Sistemi Complessi (ecco un legame tra le due parti del Nobel di quest’anno): una branca della Fisica che si presenta con equazioni molto semplici da scrivere, ma molto difficile e “complessa” (scusate il gioco di parole!) da analizzare. La bellezza delle ricerche di Parisi sta nel fatto che i risultati che ottiene prescindono dalla dimensione dei sistemi fisici studiati: le previsioni si adattano perfettamente a sistemi microscopici e a sistemi planetari.
Come Parisi stesso ha ricordato nell’intervista rilasciata al sito ufficiale dei premi Nobel, il suo mentore, il professor Nicola Cabibbo (scomparso nel 2010), soleva dire che un problema in Fisica valeva la pena di essere studiato solo se procurava divertimento. E Parisi ha studiato fenomeni incredibilmente diversi tra di loro e certamente divertenti (nel senso fisico, cioè interessanti); la cromodinamica quantistica, il volo ordinato degli storni e le loro acrobazie, le fluttuazioni nel moto delle galassie, sono solo alcuni esempi di come la teoria della complessità può dare previsioni affidabili all’evoluzione di sistemi localmente poco descrivibili in maniera precisa.
Quando gli è stato chiesto se il Nobel dato per la ricerca sui sistemi complessi e sui cambiamenti climatici potesse contribuire a far cambiare strada ai governi di tutto il mondo, Parisi ha risposto dicendo che non bisogna generalizzare, che esistono paesi, come la Corea del Sud, che destinano una grossa fetta del PIL alla ricerca di base e paesi come l’Italia che invece non lo fanno.
A cosa serve la ricerca di base? Questa domanda viene fatta spesso dai politici quando viene presentata loro un’ipotesi di ricerca affinché venga finanziata, e anche da coloro che, non avendo studiato questi argomenti, non ritengono utile spendere dei soldi nella ricerca. Senza un immediato ritorno economico i politici non finanziano nulla, e la gente comune non capisce a cosa serva, per cui la ricerca di base, che non ha lo scopo di creare qualcosa di pratico o utile nell’immediato, ma di capire più approfonditamente come funziona il mondo che ci circonda, ha sempre più difficoltà a trovare un suo spazio. L’obiettivo temporale è la vera discriminante del problema: i politici hanno un obiettivo di qualche anno e la gente comune di qualche settimana, tempi che non sono compatibili con una ricerca che, se porta risultati, li porta in un arco temporale di decenni, se non di secoli. Ed è proprio questo obiettivo temporale che dà ai politici e alla gente comune la scusa per evitare di finanziare la ricerca di base: gli scienziati sono visti come non interessati alla vita pratica e desiderosi di vivere di speculazioni pseudo-filosofiche alle spalle di tutti.
La vera risposta è molto semplice: senza la ricerca di base non esisterebbe niente di quel che usiamo tutti i giorni, Ma proprio niente. La Scienza, i suoi metodi di controllo incrociato e di analisi comparata sui dati, è alla base della nostra vita, che noi lo sappiamo/vogliamo/capiamo o no: il latte si pastorizza, la carne si conserva in frigorifero, le stesse parole che stiamo leggendo sono su macchine create per permettere la comunicazione di tutti verso tutti. Il GPS, che è alla base dei sistemi di navigazione che ognuno di noi usa anche inconsapevolmente (è in tutti i telefonini), funziona grazie alle equazioni scritte più di un secolo fa da Albert Einstein, che ovviamente non immaginava l’uso che ne sarebbe stato fatto, così come dobbiamo ringraziare sempre Einstein e i suoi studi sull’effetto fotoelettrico se le porte dell’ascensore non si chiudono con l’interruzione di un raggio di luce (anche di quest’uso era inconsapevole al momento della ricerca). Il metodo scientifico di controllo incrociato delle fonti ci ha permesso di avere un vaccino a mRNA in tempi rapidi e di contrastare la diffusione del SARS-CoV-2 che è responsabile della Covid-19.
Parisi è una persona estremamente piacevole con cui discutere, che coltiva mille interessi molto diversi tra loro: ad esempio ama il ballo, e ama ballare. Non corrisponde certo all’immagine di uno studioso chiuso nei suoi laboratori a scrivere equazioni astruse per altri studiosi! E, soprattutto, ha svolto la sua attività prevalentemente in Italia, con tutte le difficoltà che la ricerca di base incontra qui da noi.
Una nota su Nicola Cabibbo la voglio scrivere: nel 2008 fu assegnato il premio Nobel per la fisica ai professori giapponesi Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa per i loro studi sulle matrici CKM, una generalizzazione multidimensionale del modello quantistico dell’angolo di Cabibbo, generalizzazione che ha chiarito come dovessero esistere sei tipi di quark differenti tra loro. Ebbene, sia per l’origine della ricerca (il modello dell’angolo di Cabibbo, appunto), sia per il nome dato alla teoria CKM (acronimo di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa). il premio Nobel avrebbe dovuto essere condiviso anche col professor Cabibbo, considerando anche il fatto che le sue ricerche furono realizzate a partire dal 1973. Ma il Karoliska Institut non ritenne il professor Cabibbo meritevole del premio come gli altri due co-autori della ricerca; ormai non si potrà più rimediare, visto che il professore ci ha lasciato nel 2010 e il regolamento vieta di dare un premio postumo, tranne nel caso in cui la morte intervenga dopo la proclamazione. Peccato per lui e per la Fisica italiana: il premio a Parisi, suo allievo, in qualche modo ci ripaga di quel torto.
Speriamo che questo nuovo Nobel spinga i nostri governanti a finanziare maggiormente la ricerca di base qui in Italia!
Enrico Cirillo
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