giovedì 6 ottobre 2011

Piccola goduria aperiodica

Daniel Schechtman

Siccome il mio interesse per la chimica è più o meno uguale a quello di un esquimese medio per la coltura del mango o la caccia allo gnu, la notizia dell'attribuzione del premio Nobel a Daniel Schechtman ha suscitato nel mio profondo un interesse uguale a quello di Mariastella Gelmini per la necessità di cercare di dire cose intelligenti. Poi però ho visto la motivazione del premio: la scoperta dei quasi-cristalli.
Poffarbacco, mi sono detto, ma cos'è un quasi-cristallo?
Ovviamente ho voluto prima verificare cosa fosse un cristallo. Ho telefonato alla presidentessa del club delle amiche di Barbie, che mi ha subito risposto “uno Swarovski!”.
Ho capito che dovevo andare un po' più a fondo e ho cercato su Wikipedia. Ahimé, Wikipedia ha deciso di oscurare tutte le sue pagine in italiano in risposta al comma 29 del DDL sulle intercettazioni inventato dal nostro Amato Leader per imbavagliare la stampa. Spedito un pensiero solidale a Wikipedia, mi sono spostato sulla sua versione francese e ho letto che un cristallo è un solido il cui difrattogramma è essenzialmente discreto. Pur provando una certa ammirazione per la discrezione dei difrattogrammi, ho cercato qualcosa di meno oscuro e ho visto che un cristallo è anche un solido poliedrico, più o meno brillante, dalla struttura regolare e periodica formata dalla sovrapposizione ordinata di un grande numero di atomi, molecole, o ioni. Il che è già più chiaro.
Ho continuato la mia passeggiata su internet e mi si sono aperti orizzonti di goduria.
Per rendere la cosa più semplice immaginiamo di togliere una dimensione a un qualsiasi cristallo e di appiattirlo. Otterremo una struttura geometrica regolare del tipo di quella di un pavimento, nel quale una o più piastrelle formano un motivo geometrico che si ripete all'infinito. Questo tipo di ripetizione si chiama periodica. Un esempio di cosa periodica è la matematica, sia quella pitagorica sulla quase si basano addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni, sia quella binaria, sulla quale si basa il funzionamento del computer sul quale state leggendo questo post.
Pare che già dagli anni '60 dei matematici si siano messi a giocare con strutture aperiodiche, che avevano la particolarità di non poter essere calcolate da un computer (rigorosamente periodico), ma di aver bisogno di calcoli fatti a mano uno per uno. Geometricamente parlando, ecco un esempio di struttura aperiodica:


Qualche anno prima, nel 1954, uno studente zuzzurellone, nonché futuro matematico e fisico di fama internazionale, Roger Penrose, si era divertito, con l'aiuto del padre, matematico e fisico pure lui, a elaborare il disegno di una “scala infinita”, conosciuta appunto come “scala di Penrose”. I due avevano pubblicato un articolo che finì poi nelle mani del geniale disegnatore M.C. Escher, che trasformò l'idea in alcuni disegni come questi:







Mi direte: ma a cosa mi serve sapere queste cose?
Probabilmente a niente, amici miei! Sono solo chicche, ma di quelle che mi riempiono di gioia e che mi danno voglia di offrirle a tutti. 
E, sempre a proposito di Nobel, se davvero tra un paio d'ore venisse l'annuncio che Bob Dylan ha il Nobel di letteratura, come pare possibile, allora la gioia sarebbe doppia.

Per i più curiosi aggiungo due links (in inglese):
http://plus.maths.org/content/quasicrystals-kleenex
http://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_tiling

P.S. Qualche ora dopo: maledizione! Il Nobel è andato a Tomas Tranströmer. Chi aveva mai sentito parlare di Tomas Tranströmer prima di oggi? (e tu, là in fondo, dietro il tuo schermo, non fare il furbetto: lo so che tua madre è svedese...)