L’Accademia reale svedese delle Scienze (Kungliga Vetenskapsakademien) nei giorni scorsi ha assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2016 a tre fisici inglesi, David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz, “per le scoperte teoriche delle transizioni di fase topologiche e le fasi topologiche della materia”. Si tratta di ricerche che risalgono agli anni ’80 e che oggi stanno avendo importanti applicazioni nel campo delle nuove proprietà dei materiali e dei computer di nuovissima generazione (quantistici).
Ah, in qual mondo delirante
squadro il mio discorso!
Edwin Abbott
Per capirci qualcosa dobbiamo tirare in ballo il reverendo Edwin Abbott che, verso la fine dell’800, scrive “Flatlandia”, un geniale saggio su mondi stravaganti a sole due dimensioni, Flatlandia appunto, a una dimensione, Linelandia, e finalmente a tre dimensioni, Spacelandia. “Chiamo il nostro mondo Flatlandia … per rendere più chiara la sua natura a voi, miei beati lettori, che avete il privilegio di vivere nello Spazio. Immaginate un enorme foglio di carta in cui Linee Rette, Triangoli, Quadrati e altri figure, invece di restare ferme ai loro posti, si muovono liberamente per tutta la superficie, senza però avere il potere di elevarsi al di sopra di essa…”.
Attraverso fantastiche e rigorose costruzioni teoriche e geometriche Abbott ci introduce in mondi fantastici e alieni i cui personaggi sono appunto quadrati, segmenti, cerchi, punti: “Quel Punto è un Essere come noi, ma confinato nel baratro adimensionale. Egli stesso è tutto il suo mondo, tutto il suo Universo”. Spaventoso!
A questo punto entra in scena un altro protagonista del racconto, l’atomo di Carbonio, che noi tutti conosciamo bene, o quasi, essendo a fondamento delle strutture viventi. È un atomo che ama travestirsi in tante forme, così diverse tra loro, tali da potersi innalzar
e alla bellezza e preziosità del Diamante, all’utilità del Carbone o del Petrolio (anche se ultimamente non godono più di grande fama), all’impiego della Grafite nelle matite. Ci interessa proprio quest’ultima sostanza: stranamente essa è formata come un wafer, sì quei biscotti a più strati con il cioccolato tra uno strato e l’altro. La grafite è un wafer di strati cristallini piatti di atomi di Carbonio, tra questi una moltitudine inarrestabile di elettroni è in continuo e rapido movimento. Uno strato 
del wafer, ah … scusate, della grafite, può essere isolato ed essere chiamato Grafene, il materiale più sottile che esista al mondo perché è uno strato di atomi dello spessore di un atomo, proprio quello di Carbonio di cui è composto. Non è finita, ormai abbiamo imparato a plasmare la materia nanoscopica: avvolgendo il Grafene come per fare una sigaretta, otteniamo i Nanotubi. Se isoliamo un filamento di atomi di Carbonio otteniamo un Filo Quantico, sino ad arrivare al Punto Quantico!
Ricordate il reverendo Abbott e le sue strane geometrie? Eccole riproposte dopo un secolo e mezzo!
Il fatto è che questi materiali, a base di Carbonio, hanno strane proprietà, non ancora del tutto chiarite, ma soprattutto un’elevata conduttività elettrica, visto l’alto grado di mobilità degli elettroni, un’alta resistenza meccanica, e chissà cos’altro ancora!
Quindi abbiamo visto nuovi materiali mono e bidimensionali e strutture nanometriche dalle strane proprietà con le quali è possibile varcare la soglia del mondo normale per addentrarsi nei meandri del mondo quantico!
Ecco allora che gli studi teorici dei nostri tre scienziati relativi alla struttura delle superfici (Topologia ) di alcuni materiali ultrasottili durante le Transizioni di fase (fino al cosiddetto condensato quantistico a temperature prossime allo Zero assoluto, – 273°C) e alla conduttività elettrica alle basse temperature, hanno dato impulso all’impiego di nanomateriali mono o bidimensionali (ricordate Abbott?) dalle proprietà stravaganti, quali la superconduttività e la superfluidità (ricordate il Grafene e simili?). Anche i computer quantistici sono figli di queste ricerche. Sono macchine con una potenza di calcolo inimmaginabile perché i normali, ingombranti e termoinstabili processori al Silicio, potranno essere sostituiti con una manciata di atomi, infinitamente più veloci e infinitamente più piccoli!
Cosa desiderare di più!
Nel pieno rispetto dell’autonomia della ricerca, si pone quindi una domanda, di tipo politico, sull’uso che si fa della ricerca scientifica e delle sue applicazioni. Ormai lo sappiamo, la tendenza del capitale è quella di colonizzare ogni ambito della vita sociale e culturale per imporre la propria regola economica, ossia la dipendenza dal mercato e da chi ne condiziona le dinamiche. Non si lascerà certo sfuggire le ghiotte occasioni di estensione del proprio campo di dominio offerte da queste ricerche: colonizzare il mondo ultramicroscopico e potenziare all’infinito le capacità di calcolo degli attuali sistemi informatici, ormai giunti ai limiti estremi delle loro prestazioni.
Sempre più veloci e sempre più piccoli. Ma per fare cosa? Per continuare nella folle corsa verso una crescita esponenziale che porta con sé il collasso del sistema (system failure) economico ed ecologico? Oppure per cominciare a dispiegare la straordinaria intelligenza sociale (general intellect) che l’umanità è in grado di generare (questo Nobel ne è un esempio) per migliorare le condizioni di vita di noi tutti, NESSUNO ESCLUSO?
*Antonio Fiorentino
Antonio Fiorentino
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mi sembra che le correlazioni dell’articolo siano fantasiose. si voleva arrivare ad un punto indipendetemente dall’argomento.
non vale il tempo di leggerlo, peccato essermene accorto tardi
Grazie dell’attenzione anche se l’articolo sembra averti deluso, peccato, perché è un tentativo, con tutti i limiti e le approssimazioni del caso, di mettere in evidenza le note distorsioni dell’uso della ricerca. L’assegnazione dei Nobel 2016 è un’interessante occasione di divulgazione scientifica che consente di accennare anche all’annosa questione delle finalità dell’uso della scienza e delle sue applicazioni, questione che non sempre è così evidente.
A dispetto di Taddei trovo l’articolo molto valido, in prima battuta per l’approccio divulgativo che rende facilmente fruibile un argomento molto ostico e in seconda istanza perché il quesito finale è assolutamente centrale nei confronti della ricerca scientifica mondiale, che nella maggioranza dei casi, nemmeno al proprio interno si pone interrogativi del genere ed i risultati sono sotto gli occhi di tutti: abbiamo tecnologia in ogni dove ma la qualità e le prospettive di vita sono più regredenti rispetto agli anni in cui Gagarin effettuò il primo volo orbitale.
A proposito di Grafene, ho scoperto che in Cina c’è chi lo dà da mangiare ai bachi da seta. Viene spruzzato sulle foglie di gelso di cui i bachi si nutrono: foglie al Grafene. Sembra che la seta così prodotta sia più resistente alla trazione e a temperature di 1050°C possa anche condurre elettricità. Sentiremo ancora parlare di questi nanomateriali.