Nel suo libro: “Che forma ha un fiocco di neve?”, il matematico britannico Ian Stewart spiega come le leggi della matematica trovino espressione nella bellezza della natura, come la somiglianza tra le onde del mare e quelle della sabbia non sia l'effetto di una pura coincidenza. Spiega tante altre cose, e sempre in relazione alla vita sulla terra.
Quando introduce l’enigma del fiocco di neve, inizia così:
“Anche a occhio nudo posso vedere che il mio fiocco di neve non è un ammasso casuale. Ha una forma precisa. Se lo osservo con la piccola lente che ho portato con me, vedo un'immagine mozzafiato: è simile a una felce, una felce di puro cristallo. Per essere più precisi, somiglia a sei felci, identiche e unite alle radici. Il mio fiocco di neve è uno sconcertante miscuglio di regolarità e casualità, di ordine e disordine, di configurazioni precise e di baraonda sconclusionata. Ha una simmetria esagonale quasi perfetta, sei copie della stessa figura, ma è una figura che non si è mai vista nella geometria euclidea. Non è esattamente casuale, ma nessun dizionario ne riporta il nome. Quel che si può trovare in un dizionario è la parola «dendrite», che è il termine usato dagli scienziati per descrivere questo genere di figura, però si riferisce a una categoria di figure, non a una figura in particolare. Deriva dal greco e significa «albero». Che forma ha un albero? Una forma ad albero. Un fiocco di neve non è un albero, né una felce, né una piuma.
È un fiocco di neve ed è a forma di fiocco di neve.
A fianco del primo, atterra un altro fiocco di neve. Anch'esso ha una simmetria esagonale. Ed è diverso dal primo. Pare che l'espressione «a forma di fiocco di neve» dia per scontata quella che è invece una questione cruciale."
In realtà, si sa che all’interno delle nubi esistono tre forme di acqua: acqua liquida super-raffreddata, vapore e ghiaccio. Microscopiche gocce d’acqua infatti possono essere raffreddate fino a -40° C prima di congelare. E’ uno stato di equilibrio instabile denominato soprafusione che può verificarsi quando la goccia è in quiete e sottoposta ad un raffreddamento molto lento; basta una minima sollecitazione, ad esempio ad opera di particelle solide microscopiche, per far sì che la goccia si trasformi subito in ghiaccio. Infatti, la nucleazione dei cristalli di ghiaccio in atmosfera inizia con minuscole particelle di pulviscolo.
Il cristallo è immerso in un ambiente caratterizzato da un gradiente di concentrazione di molecole d’acqua e man mano che esso cresce il gradiente di concentrazione comincerà ad avere un ruolo predominante sulle dinamiche di formazione. Alcune direzioni di crescita sono privilegiate rispetto ad altre e generano i tipici rami del fiocco di neve. Questo tipo di crescita dendritica è un tipico esempio di formazione di una configurazione frattale in sistemi che crescono in situazione lontane dall’equilibrio. Le differenti microscopiche condizioni di pressione, temperatura, umidità e concentrazione di acqua generano fiocchi sempre diversi tra loro. E’ tutto molto complesso: c’entrano il caos, le biforcazioni e le transizioni di fase...
E’ bello immaginare d’essere anche noi un po’ figli dei fiocchi di neve. E di caos e biforcazioni quotidianamente attraversati, più o meno consapevolmente. A volte, transitiamo e basta su una zolla di terra secca...
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