GIORGIO PARISI, IL NOBEL DEI SISTEMI COMPLESSI

– Il Premio
Il Nobel per la fisica, quest’anno, è stato assegnato in maniera congiunta a tre ricercatori: all’italiano Giorgio Parisi, al giapponese Syukuro Manabe e al tedesco Klaus Hasselmann. Gli studi – precisa la motivazione del premio – si sono concentrati sulla complessità dei sistemi fisici che abbracciano su larga scala vari aspetti legati all’interazione tra disordine e fluttuazioni e che vanno dalla scala atomica fino ad arrivare a quella planetaria. L’attività di Manabe e Hasselmann ha riguardato propriamente l’aspetto modellistico legato alla questione del cambiamento climatico, quello del nostro connazionale Parisi gli aspetti teorici riguardanti la conoscenza dell’evoluzione dei sistemi fisici complessi che spaziano dalla matematica, alla biologia, alle neuroscienze, all’apprendimento automatico fino ad arrivare alle problematiche di tipo economico.
Prima di esaminare e conoscere meglio il lavoro e la persona del fisico italiano diamo giusto un cenno sugli studi degli altri due che – per la cronaca – si sono suddivisi la metà dell’ammontare economico del premio, mentre l’altra metà, per intero, è andata – per il valore più generale: conoscitivo e applicativo delle sue scoperte – al nostro Parisi.
Syukuro Manabe, giapponese di nascita e americano di formazione – avendo lavorato per anni nella prestigiosa Università statunitense di Princeton – per oltre cinquant’anni, oggi è novantenne, ha studiato l’aumento medio della temperatura sulla superficie terrestre determinato in combinata tra interazione dell’aumento della CO2 nell’atmosfera e l’umidità dell’aria; e, ancora, come il clima venga influenzato dai flussi legati all’irraggiamento solare.
Klaus Hasselmann, climatologo e oceanografo del Max Planck Institute di Amburgo, anch’egli novantenne , per una vita ha studiato le correlazioni tra riscaldamento globale e aumento della frequenza e dell’intensità dei fenomeni atmosferici con alternanza a periodi di caldo estremo; e, ancora, il progressivo aumento di aree di siccità.
In un periodo – parliamo del 1974 – in cui modelli e simulazioni al calcolatore in tre D erano pura chimera, entrambi gli scienziati firmano insieme uno studio con il quale hanno realizzato un modello tridimensionale dell’atmosfera.
Entrambi questi studi mettono in evidenza – oltre che l’ineludibile conseguenza dell’azione antropica sul clima – come per entrare nel dettaglio di una conoscenza più approfondita di un sistema complesso come quello climatico, regolato da innumerevoli fattori, ci sia bisogno di simulazioni al computer che tengano conto di una disciplina che metta ordine proprio nella “indisciplina” di certi fenomeni naturali. Riuscire, cioè, a districarsi in sistemi complessi che di fatto, a volte, appaiono caotici come è quello meteorologico.
Ed è qui che entra in gioco il lavoro del fisico italiano Giorgio Parisi.

– L’uomo
Romano dalla nascita, settantatreenne, padre di due figli, Giorgio Parisi è professore emerito di Fisica Teorica all’Università La Sapienza di Roma. Ex presidente dell’Accademia dei Lincei, oggi vicepresidente, ha già alle spalle diverse onorificenze e riconoscimenti. Tra questi il Premio Wolf per il suo contributo alla conoscenza della fisica quantistica dei campi, in meccanica statistica e per l’appunto nello studio dei sistemi complessi.
Tra colleghi e studiosi del campo viene descritto come uno dei più creativi e influenti fisici degli ultimi decenni.
Parisi è il sesto scienziato italiano a vincere il Premio Nobel per la fisica, dopo nomi illustri quali Marconi, Fermi, Segré, Rubbia e Giacconi. Si è sempre sentito orgoglioso e onorato di uscire dalla scuola romana, quella che faceva capo negli anni trenta a Fermi, Segré e Majorana – il famoso gruppo di giovani denominati “i ragazzi di Via Palisperna” dell’allora: Regio Istituto di Fisica di Roma, poi inglobato nell’Università La Sapienza –.
Era la migliore scuola di fisica del mondo, ha dichiarato Parisi. Anche negli anni ’70 – periodo della sua laurea, sotto la guida del prof. Nicola Gabibbo con una tesi sul bosone di Higgs – era un ambiente eccezionale con una formazione non paragonabile ad altre università straniere.
Alessia Annibale laureata alla Sapienza e coautrice di lavori con Parisi, ora al King’s College di Londra, lo descrive come “fonte di profonda ispirazione per noi ricercatori, soprattutto per il suo elegante e rigoroso formalismo che ha portato bellezza alla scienza e alla vita di molti di noi”.
“Le sue teorie possono essere applicate a tutte le scale della conoscenza: dal vetro, al cervello, dalla finanza al volo degli uccelli, ai ghiacciai e quant’altro” dichiara Enzo Marinari, suo collaboratore alla Sapienza e co-autore con lui di oltre 100 articoli scientifici.
Juan Jesus Ruiz-Lorenzo, un altro suo collaboratore di lunga data , dell’Università di Extremadura dice di lui: “E’ una persona che pensa molto velocemente, a volte gli basta vedere una parte di un’equazione alla lavagna; tu non riesci a vederne la conclusione, lui si”.
Ma il complimento migliore, a mio avviso, perché accenna alla sua personalità, gliel’ha fatto Lisa Manning, fisica della materia condensata alla Syracuse University: “Sono stata colpita da come sia gentile e disponibile verso i giovani studenti. È generoso con il suo tempo e fa sentire che le loro domande sono interessanti”.

– Lo scienziato
Avrei potuto vincere il Nobel all’età di venticinque anni, ha dichiarato Giorgio Parisi, in una intervista rilasciata al Corriere della Sera.
“A quell’epoca mi interessavo alla QCD (Cromo Dinamica Quantistica); mi feci sfuggire la pubblicazione di un articolo su Nature potenzialmente da Nobel. Non mi venne in mente di considerare la carica di colore come aveva proposto Gell-Mann. Se solo l’avessi trovata scritta da qualche parte avrei gridato “Eureka” e in un paio di giorni avremmo fatto i controlli necessari e mandato il lavoro alla rivista”.
Poi, aggiunge “È stata una cecità incredibile, di cui porto tutta la responsabilità. Non so se sia qualcosa da raccontare con orgoglio o piuttosto uno di quei segreti un po’ vergognosi che sarebbe meglio dimenticare. Oggi la considero una bella storiella da raccontare”.
Per informazione, quella stessa ricerca di cui parla Parisi fruttò il Nobel nel 2004 a tre fisici, due americani e un israeliano: Polizer, Gross e Wilczek.
“Non ho avuto nemmeno il tempo di leggere la motivazione completa, sono 17 pagine” ha dichiarato sempre nell’intervista lo scienziato – appena saputo del conferimento del Nobel 2021 –. Comunque ho letto la motivazione breve ed è quella che riguarda i miei studi sui sistemi complessi. Anche questi studi risalgono a più di quarant’anni fa quando, con i miei colleghi di Parigi, abbiamo compreso quale fosse il significato delle equazioni che stavamo realizzando. Equazioni non lineari che possono produrre dinamiche molto complesse e che la casualità apparente può celare con un ordine nascosto”.
Indicata comunemente come “teoria del caos” o “caos deterministico” è una scoperta che ha numerose applicazioni, in diversi ambiti scientifici.
La differenza tra un sistema semplice ed uno complesso è lo stesso Parisi a fornircela: “Consideriamo un bicchiere d’acqua. Quello che si può fare è soltanto misurarne la temperatura, il volume, la pressione. Le molecole d’acqua sono tutte uguali e seguono tutte le stesse regole: ecco perché è semplice”.
Per spiegare il sistema complesso, fa un esempio originale e simpatico “quando gli elementi da studiare sono numerosi e interagenti, si deve osservare il fenomeno da fuori. Prendiamo la complessità che riguarda la descrizione affettiva del rapporto del cane con il padrone. E’ l’osservazione di un sistema complesso, perché legato a diverse componenti, tutte da considerare e correlare”.
Prendiamo alcuni dei suoi studi, citati nelle 17 pagine di accompagnamento al premio: I vetri di spin, la materia condensata, i fenomeni atmosferici, le fluttuazioni in campo economico, il movimento di: pianeti, stelle, galassie e delle particelle elementari, le indagini nelle scienze cognitive e sociologiche, il trend di vita di una popolazione, fino ad arrivare al comportamento di uno stormo di uccelli. Sono tutti sistemi complessi dove il caos apparente si organizza per creare un nuovo ordine di stabilità, anche se poi diventa di nuovo instabile da un punto di vista temporale.
L’Universo da Newton fino ad arrivare a Einstein veniva considerato come il regno supremo dell’ordine. In realtà è esattamente il contrario. I sistemi disordinati nell’Universo sono la regola, quelli ordinati l’eccezione.
E torniamo al fascino emotivo dello stormo di uccelli, una delle espressioni della natura che ha attratto la fantasia di Parisi. Lo vediamo plasmarsi nel cielo, congiungersi e separarsi, formando un super-volatile. È un unico uccello – un meta-stormo – fatto di innumerevoli uccelli. È un sistema biologico complesso che il caos deterministico organizza in un nuovo ordine, ovviamente instabile.
Come vanno studiati questi fenomeni? Con la tecnica delle repliche e delle correlazioni, sempre ricordandoci che il fattore temporale per la loro determinazione è condizionante. A questo proposito, conosciamo tutti le difficoltà di previsione dei fenomeni atmosferici a lungo temine, proprio per la difficoltà di correlare le innumerevoli componenti “variabili” in gioco.
Concludiamo con il pensiero che il fisico Giorgio Parisi ha espresso circa la pandemia e il significato e il valore della scienza in generale, durante l’inaugurazione dell’anno accademico dei Lincei, lo scorso anno: “Abbiamo consapevolezza che un’altra pandemia ci sta aggredendo. Molte persone sono rimaste sconcertate dal vedere scienziati illustri accapigliarsi con la stessa veemenza che potrebbero avere esponenti politici di partiti diversi. Questo stupore è dovuto anche alla incomprensione del meccanismo col quale si forma il consenso scientifico”.
“Quando si verifica un fatto nuovo, è nella regola che scienziati diversi propongano interpretazioni diverse. Provando e riprovando come diceva Galilei, aumentando le conoscenze con nuovi dati, con nuovi esperimenti, si forma lentamente un consenso attorno a una delle interpretazioni proposte… è così che procede la Scienza”.