Una teoria tuttofare

Incidenti aerei come la sciagura dello scorso 22 agosto nell’Ucraina orientale, costata la vita a 170 persone su un Tupolev è precipitato a causa di una forte turbolenza, in un futuro non troppo lontano potranno, molto probabilmente, essere evitati. Il ”padre” della teoria della meccanica statistica non estensiva, Costantino Tsallis del Santa Fe Institute nel New Mexico, ha annunciato ad Erice, a margine di un workshop promosso dalla Fondazione Ettore Majorana, che l’applicazione della sua teoria (sviluppata per affrontare sistemi complessi) sta fornendo ”promettenti risultati” nel campo del miglioramento della sicurezza in aeronautica. ”Seppure ancora in modo sperimentale, stiamo studiando sistemi capaci di stabilire quando il livello delle turbolenze nell’atmosfera supera il limite di sicurezza e, quindi, quando e’ opportuno sospendere il traffico aereo. Sono anche in uno stadio molto avanzato ricerche sperimentali per stabilire, per esempio, dopo quanto tempo dal decollo di un aereo da un aeroporto è possibile far decollare un secondo velivolo, senza che quest’ultimo subisca interferenze dalla cosiddetta turbolenza di scia”, ha affermato Tsallis.

Il fisico, che da anni lavora al Santa Fe Institute con il premio Nobel Murray Gell-Mann (quest’ultimo noto al pubblico come lo scopritore dei quark, i cosiddetti mattoni della materia), ha affermato che le applicazioni pratiche della sua teoria (sulla quale sono impegnati nel mondo oltre 2.000 ricercatori che hanno prodotto già più di 1.400 pubblicazioni scientifiche) si stanno rivelando molteplici. ”In campo economico” ha detto Tsallis “attualmente, ci sono agenti di borsa uche comprano e vendono azioni proprio sulla base della teoria della meccanica statistica non estensiva”.

“L’applicazione di metodi statistici della fisica alle scienze sociali, è stata ipotizzata, per la prima volta da Ettore Majorana negli anni Trenta” ricorda il professor Andrea Rapisarda della sezione dell’Istituto nazionale di fisica nucleare di Catania. Nel 1942, postumo, uscì un articolo dell’illustre fisico catanese intitolato “Il valore delle leggi statistiche nella fisica e nelle scienze sociali”. Tuttavia solo negli ultimi anni i suggerimenti di Majorana sono stati recepiti dalla comunità scientifica. Il professor Rapisarda, che nella città etnea (la stessa che diede i natali a Majorana) guida un gruppo di ricercatori che si dedica ai sistemi complessi, evidenzia come l’ambiente in cui viviamo, “è un universo dinamico composto da molti elementi fortemente interconnessi e regolati da leggi non lineari.” La meccanica statistica “classica” di Botzmann-Gibbs (meccanica statistica estensiva), ipotizzata alla fine del diciannovesimo secolo appare inadeguata e insufficiente per studiare molti fenomeni fisici. Spiega, infatti, la temperatura o la pressione dell’aria, ma non riesce a spiegare la turbolenza. Spiega le interazioni tra le molecole di un bicchiere e per quale ragione il vetro è trasparente, ma non riesce a spiegare l’evoluzione della specie animale. Insomma, la meccanica statistica estensiva (o classica) spiega come il mondo microscopico si riflette in quello macroscopico, ma non ha gli elementi per affrontare sistemi che presentano un insieme di variabili.

“La prima applicazione pratica della nostra teoria” dice Tsallis “riguarda la comprensione dei cosiddetti sistemi autogravitanti, in cui gli effetti di non estensività sono associati alla natura a long-range dell’interazione gravitazionale” . Le masse dell’Universo interagiscono, infatti, anche se sono molto lontane, ed è proprio per questo che esistono le galassie (agglomerati di stelle). Un campo di ricerca, questo, tuttora in fase di crescita e su cui sta lavorando lo stesso Tsallis. Il “padre” della teoria intravede importanti prospettive di studio nel campo delle collisioni di ioni pesanti di altissima energia: “le collisioni di particelle all’interno degli acceleratori” afferma Tsallis “formano jet di adroni e per capire la loro distribuzione è necessario adoperare uno strumento che studia i sistemi complessi”.