Giorgio Parisi, il Nobel al fisico
che ama e vuole capire il caos

In una puntata del programma #Maestri in onda su Rai cultura qualche tempo fa, a Giorgio Parisi hanno chiesto di scegliere tra Batman e Joker, simboli rispettivamente di ordine e caos. Senza pensarci su nemmeno un secondo, Parisi ha scelto di interpretare il secondo. Senza un certo ordine noi esseri umani non potremmo vivere – ha detto – ma senza caos, senza un po’ di disordine e imprevedibilità, la vita sarebbe ugualmente insostenibile, con ogni giorno identico a quello che lo precede.

I sistemi complessi

Disordine e fenomeni casuali sono stati il campo d’indagine del fisico teorico italiano per molti anni e oggi i suoi studi vengono premiati con il massimo riconoscimento che uno scienziato possa ottenere. Il Nobel per la fisica 2021 è andato infatti per metà a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann e per metà appunto a Giorgio Parisi. Manabe, nato in Giappone, lavora a Princeton negli Stati Uniti, Hasselmann al Max Planck Institut per la meteorologia di Amburgo. Parisi, 73 anni, è professore emerito alla Sapienza di Roma ed è stato presidente dell’Accademia dei Lincei. E’ il sesto italiano a ottenere il riconoscimento nel campo della Fisica, dopo Guglielmo Marconi (1908), Enrico Fermi (1938), Emilio Segrè (1959), Carlo Rubbia (1984), Riccardo Giacconi (2002).
Cosa unisce le ricerche di questi tre scienziati? Manabe e Hasselmann hanno ricevuto il Nobel per la “modellizzazione del clima terrestre, per aver quantificato e predetto in maniera attendibile il riscaldamento globale“. Giorgio Parisi “per la scoperta dell’interazione tra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria”. In sostanza, e operando una semplificazione, potremmo dire che il Nobel quest’anno ha voluto premiare gli studi sui sistemi complessi.
I sistemi complessi consistono di molte parti differenti che interagiscono fra loro. Sono sistemi difficili da descrivere matematicamente perché possono avere un enorme numero di parti che li compongono (come ad esempio una centrale nucleare) o essere governati dal caso. Possono essere caotici, come il tempo meteorologico, ovvero sistemi nei quali piccole deviazioni nei valori iniziali danno luogo a grandi differenze negli stadi successivi. Un fenomeno noto al grande pubblico come ”effetto farfalla” e che il fisico Edward Lorenz sintetizzò nel titolo di una conferenza tenuta nel 1972: “Può il batter d’ali di una farfalla in Brasile provocare un tornado in Texas?”. Sistemi complessi sono anche quelli costituiti dalle particelle di un gas o dal cervello umano. Compito del fisico – ha scritto Parisi – è trovare le leggi macroscopiche che regolano il comportamento globale di tali sistemi, e che non sono facilmente deducibili dall’analisi delle leggi microscopiche che controllano ciascuno dei singoli costituenti: “Facciamo un esempio: il comportamento dei singoli neuroni è probabilmente ben compreso, ma non ci è affatto chiaro perché dieci miliardi di neuroni, collegati da centomila miliardi di sinapsi, formino un cervello che è in grado di pensare come quello dei primati”.

Le ragioni del Nobel

Ebbene, i premi Nobel di quest’anno hanno contribuito a conoscere meglio questi sistemi e il loro sviluppo.
Un sistema complesso di vitale importanza per noi essi umani è il clima della Terra. Manabe e Hasselmann sono autori di studi pioneristici sui modelli climatici. In particolare Manabe ha spiegato come livelli più alti di anidride carbonica nell’atmosfera portano a un aumento di temperatura sulla superficie terrestre. Dieci anni dopo le sue scoperte, Hasselmann ha creato un modello che legava insieme tempo meteorologico e clima rispondendo così a una questione fondamentale: perché i modelli climatici sono affidabili nonostante il tempo meteorologico sia caotico. I metodi da lui messi a punto sono stati utilizzati per fornire la prova che l’aumento della temperatura in atmosfera è dovuto alle emissioni umane di gas serra.

Parisi invece negli anni Ottanta del secolo scorso ha scoperto dei pattern nascosti nei materiali disordinati complessi. I suoi studi sono cominciati con i vetri di spin, materiali magnetici il cui comportamento è talmente ricco che sono diventati il modello privilegiato della meccanica statistica nello studio dei sistemi complessi. Le sue scoperte – si legge nel sito del Nobel – “sono tra i contributi più importanti alla teoria dei sistemi complessi. Rendono possibile comprendere e descrivere molti materiali e fenomeni differenti e apparentemente casuali, non solo in fisica, ma anche in altre aree, come la matematica, la biologia, le neuroscienze e il machine learning”.

Parisi, i processi casuali e la politica

Lo striscione esposto alla facoltà di Fisica dell’Università La Sapienza di Roma

Parisi infatti ha studiato anche altri fenomeni nei quali i processi casuali giocano un ruolo decisivo nel modo in cui le strutture sono create e si sviluppano e si è così interessato a problemi come: perché abbiamo ere glaciali ricorrenti sulla Terra? C’è una descrizione matematica generale del caos? Quali schemi emergono in uno stormo di migliaia di storni? Temi che sembrano distanti fra loro, ma il fisico ha detto che la maggior parte delle sue ricerche derivano da un’unica questione: come comportamenti semplici danno vita a comportamenti collettivi complessi? Una domanda che si applica a molti fenomeni.

Giorgio Parisi è sempre stato attento anche all’aspetto politico della scienza. A gennaio scorso, è stato fra i firmatari dell’appello di un gruppo di scienziati per denunciare come nella discussione politica “la ricerca fosse uscita dai radar del Recovery Fund“. “Il futuro – ha aggiunto dopo l’annuncio della vittoria del Nobel – si fa con la ricerca scientifica. Ci sono Paesi che in proporzione al reddito spendono più dell’Italia. Spero che questo Nobel possa essere utile anche per spingere l’Italia a spendere di più e a investire nella ricerca”. E ha voluto dire la sua opinione anche sul cambiamento climatico: “È chiaro – ha detto – che per la generazione futura, dobbiamo agire ora in modo molto rapido”.