Galileo Giornale di scienza e problemi globali

L'arte di assemblare bolle

Un giovane ricercatore italiano, Ruggero Gabbrielli, ha scoperto un nuovo sistema per risolvere un vecchio cruccio matematico: trovare la maniera più efficiente di dividere lo spazio in “bolle” di egual volume, ma con la minore area di superficie di contatto possibile. I geometri matematici lo conoscono come il Problema di Kelvin, dal nome del Lord inglese che lo ha posto nel 1887.

Lo stesso Kelvin propose allora una geometria “ad alveare” in cui le bolle, o celle, sono ottaedri tronchi, formati da sei facce quadrate e otto facce ottagonali. Una soluzione migliore era stata trovata nel 1993 dai fisici Denis Weaire e Robert Phelan del Trinity College di Dublino che, studiando con simulazioni al computer gli “impacchettamenti” delle schiume, avevano trovato quella che tuttora resta la risposta più soddisfacente al quesito di Kelvin.

La loro struttura, costituita da due forme differenti - un dodecaedro pentagonale irregolare e un poliedro con 14 facce - ha ispirato la straordinaria architettura del Water Cube che nel 2008 ha ospitato la piscina olimpionica durante le competizioni di Pechino.

Il sistema più efficiente di assemblare forme geometriche nelle schiume, però, è quello proposto ora da Gabbrielli, che lo descrive nel suo articolo su Philosophical Magazine Letters. La sua struttura è composta da quattro differenti forme che si incastrano tra loro, individuata grazie alla applicazione di un’equazione differenziale molto sfruttata nella geometria a due dimensioni e qui applicata, per la prima volta, a un sistema tridimensionale. La novità introdotta sta dunque nell’approccio al problema.

Gabbrielli, ora ricercatore presso la Swansea University (Gb), ha individuato questa nuovo sistema di impacchettamento mentre studiava la struttura ad alveare per i materiali sostitutivi del tessuto osseo per il PhD in ingegneria meccanica conseguito presso l’Università di Bath (Gb). Il suo studio ha avuto eco nel mondo della matematica, attirando l’attenzione di studiosi come Thomas Hales e Ken Brakke, ma anche di chimici e fisici. Il nuovo approccio potrebbe infatti portare ad innovazioni nel campo dei materiali sostitutivi utilizzati nella chirurgia ricostruttiva. (t.m.)

Riferimento: A new counter-example to Kelvin's conjecture on minimal surfaces. Phil. Mag. Lett. 89 (2009).

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  Raccontare il tempo e i tempi della scienza

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  Il tempo è una sfida per la comunicazione scientifica. Rendere conto di questa complessa variabile nel racconto della scienza è un compito che i comunicatori sono chiamati a svolgere con chiarezza e rigore, senza mancare però di affascinare e coinvolgere il pubblico. Grazie alla partecipazione di esperti di comunicazione, l’incontro punterà l’attenzione sui diversi modi in cui è possibile parlare del tempo nella scienza, a partire da tre particolari aree di interesse così da offrire il più ampio scenario possibile: la fisica, con la teoria del Big Bang; l’evoluzione, con la storia del viaggio attraverso il tempo dell’essere umano; la medicina narrativa, che usa i tempi del racconto della malattia per migliorare la condizione del paziente.

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• Tempo e stress FESTIVAL DELLE SCIENZE

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  Tempo e stress

  Lectio Magistralis di Ronald D. Siegel

  Introduce: Lorenzo Mannella, Galileo

  Lo “stress” è legato alle fantasie sul futuro: anche se in un dato momento proviamo un grande disagio, non ci sentiamo molto stressati a meno di non immaginare che il disagio si protrarrà nel tempo. Tre milioni di anni fa, i nostri antenati erano in competizione con altri animali selvatici nella savana africana. Essi sopravvissero perché ereditarono una risposta di “combattimento o fuga” che li aiutava ad affrontare l’emergenza con azioni tempestive in caso di minaccia, e perché svilupparono la capacità di pensare al passato, immaginare il futuro e pianificare azioni di conseguenza. Mentre questi sistemi, presi singolarmente, contribuivano in maniera efficace al miglioramento della sopravvivenza, operando insieme sono diventati una fonte di stress continuo. Fortunatamente molte culture umane hanno finito col trovare dei modi per allenare la mente a sospendere questa costante pianificazione della sopravvivenza, astrarsi dal flusso di pensieri e assaporare il momento presente. Questa conferenza esplorerà i modi in cui la scienza moderna sta adattando queste tecniche antiche per alleviare lo stress del mondo moderno.

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• La scienza fatta dal basso LINX MAGAZINE

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  La scienza fatta dal basso

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