Giorgio Parisi vince il Premio Nobel: cosa sono i sistemi complessi e la teoria del caos? Giorgio Parisi ha vinto il Nobel per la Fisica 2021 insieme a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann. Vediamo chi è e per cosa è stato assegnato il riconoscimento.

Chi è Giorgio Parisi

Sposato e padre di due figli, attualmente è un fisico teorico dell’Università Sapienza di Roma e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), vicepresidente dell’Accademia dei Lincei, ed è il 20° italiano che si aggiudica il premio Nobel (tra i precedenti possiamo ricordare Rita Levi Montalcini, Mario Capecchi nel 2007, Giulio Natta).

E’ nato a Roma, maturità scientifica e laurea nel 1970 in fisica all’Università La Sapienza di Roma con una tesi sul bosone di Higgs. Diventa ricercatore del CNR e dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) a Frascati, fino al 1981, quando consegue l’ordinariato in fisica teorica.

Negli anni lavora alla Columbia University, all’Institut des Hautes Études Scientifiques e all’École Normale Superieure di Parigi, e raccoglie grandi riconoscimenti e premi. Il Nobel, apice assoluto di una carriera, è forse tra i meno inaspettati.

Tra le sua battaglie di sempre c’è la campagna “Salviamo la Ricerca Italiana“, creata per far giungere maggiori fondi agli istituti di ricerca, e le battaglie per la laicità dello studio in Italia.

Perché ha vinto il Premio Nobel

Giorgio Parisi vince il Premio Nobel: cosa sono i sistemi complessi e la teoria del caos?

I vincitori sono stati tre quest’anno: Giorgio Parisi, Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann. Gli ultimi due sono stati premiati per il loro contributo negli studi sui fenomeni del cambiamento climatico globale, mentre l’italiano ha visto riconosciuto il suo lavoro sui processi casuali.

La motivazione ufficiale, che li ha accomunati, recita:

 “per i loro studi sui fenomeni caotici e apparentemente casuali”.

I fenomeni caotici possono essere descritti come l’apparizione di strutture molto complesse e che abbiamo in un primo momento difficoltà a interpretare. Tuttavia la fisica lotta affinché quello che sembra caos possa essere ricondotto a un modello prevedibile.

  • La ricerca di Manabe ha messo in correlazione definitiva l’aumento di anidride carbonica nell’atmosfera con l’aumento delle temperature medie del globo.
  • Hasselmann, oceanografo, ha analizzato i modelli di previsione climatica e ne ha sottolineato l’efficienza nonostante il clima sia un elemento complesso e caotico. Questo è stato reso possibile ponendo il fattore tempo tra gli indici interpretativi.
  • Parisi ha invece visti riconosciuti i suoi rivoluzionari contributi “alla teoria dei materiali disordinati e dei processi casuali”.

Le ricerche per le quali è stato insignito Giorgio Parisi potrebbero essere descritte come un vero e proprio studio del caos presente nella materia.

Fu grazie a loro che nel 1980 si capirono i modelli strutturali nascosti in materiali complessi e apparentemente disordinati. Le sue scoperte si applicano all’interpretazione di moltissimi fenomeni ‘casuali’, dalla fisica alla matematica, dalla biologia alle neuroscienze. Inoltre, cosa che veramente rappresenta un’ulteriore rivoluzione, lo studio di Parisi accomuna in modelli coerenti fenomeni caotici del micro e del macro, che prima di lui si consideravano incompatibili. La prevedibilità di una particella è in relazione alla prevedibilità del riscaldamento globale.

Le ricerche dei tre sono accomunate dal cambiamento climatico, e Parisi è servito a dare una base fisica a teorie che, finora, dovevano fare i conti con la “casualità”.

Ma cosa sono i ‘sistemi complessi’?

Oggetto principale degli studi di Giorgio Parisi, possiamo immaginare i ‘sistemi complessi’ come fenomeni talmente pieni di variabili che non riusciamo a prevederne l’andamento futuro. Si pensi a due cose molto diverse, come il sistema neuronale e l’economia italiana. Entrambi contengono miliardi di interazioni al secondo, scambi, input e output continui, interferenze e cambiamenti dati dai più diversi fattori. Entrambi sono talmente complessi che è la stessa complessità a dar loro forma. Allo stesso modo (aspetto che l’ha inserito formalmente nel premio Nobel di quest’anno) il clima è un sistema complesso.

I sistemi complessi hanno regole che li identificano:

  • La loro forma ed essenza non è la semplice somma dei loro componenti (per esempio, il nostro carattere non può essere dedotto dalle caratteristiche delle particelle delle quali siamo fatti).
  • Contengono “feedback loops”, ovvero movimenti interni che man mano degenerano sempre di più (si pensi al clima, che più si scalda più si scalderà in fretta).
  • Nei sistemi complessi può emergere un ordine spontaneo non voluto da agenti singoli, un equilibrio tra le miliardi di interazioni.
  • Non sono lineari, quindi se cambiamo anche di pochissimo le premesse, le situazioni iniziali, il risultato sarà incredibilmente diverso e inatteso (è questa la base della Teoria del Caos).

Giorgio Parisi ha esaminato l’emergenza di ordine nei sistemi complessi. L’ha fatto utilizzando i “vetri di Spin, ovvero reticolati ordinati di atomi di rame (il vetro non c’entra nonostante il nome) dove si inseriscono pochi e disordinati atomi di ferro.

Ogni atomo di ferro crea un campo di orientamento non prevedibile, e con esso influenza il campo degli altri, fino ad arrivare a un caos apparente. Tuttavia, all’interno dei vetri di Spin, Parisi è riuscito a selezionare un ordine che li accomuna tutti e ne rende prevedibile il direzionamento.

Giorgio Parisi vince il Premio Nobel: cosa sono i sistemi complessi e la teoria del caos?

Attraverso questo esperimento è riuscito a interpretare un modello di previsione all’interno del caos e ad applicarlo anche in altri ambiti.

Giorgio Parisi ha rivoluzionato il modo di guardare quel che prima era solo caos.