Frattali e sezione aurea: l'alfabeto della natura
Scienza e Fisica Quantistica
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Stefano Barone - 13/02/2017
Sin dall'Ottocento la progressiva diffusione anche fra i non addetti ai lavori del microscopio e delle fotografie dell'invisibile ha riaperto il dibattito (tanto caro a scienziati, filosofi e religiosi di tutti i tempi) sui rapporti tra Macrocosmo e Microcosmo: grazie a questo strumento abbiamo avuto la conferma che ogni elemento “micro” può contenere aspetti del “tutto”, a cominciare da alcune formule matematiche universali.
Ad esempio, la sensazione quasi ipnotica che sperimentiamo osservando la struttura incantevole delle galassie, le corna a spirale di molti mammiferi o il guscio sezionato di un nautilus, è in realtà riconducibile alla sezione aurea, che indica il rapporto fra due lunghezze diseguali, delle quali la maggiore è medio proporzionale tra la minore e la somma delle due. Il rapporto aureo si rinviene anche in moltissimi soggetti microscopici, per esempio nella struttura a doppia elica del DNA, in diverse specie di Diatomee (alghe unicellulari) come nei gusci di molti Foraminiferi (protozoi marini).
Invece nelle nubi, nel profilo geomorfologico delle montagne, negli abeti come nei cristalli di ghiaccio assistiamo a forme molto simili ai Frattali, oggetti geometrici che si ripetono nella loro forma, allo stesso modo, ma su scale diverse (omotetia interna): in parole più semplici, essi non cambiano di aspetto anche se vengono man mano ingranditi e con grande stupore rinveniamo esempi di Frattali anche sotto le lenti del microscopio, per esempio nei delicatissimi fiocchi di neve come in diverse formazioni microcristalline.
Micro e macro: due realtà che si rispecchiano
Le forme naturali fin qui elencate sono esempi di bellezza ed armonia che stimolano la nostra sensibilità, il senso per l'arte, gli aspetti tutt'altro che razionali della nostra psiche: eppure come abbiamo visto alla base di tanto splendore vi sono alcuni fondamenti numerici! Non a caso Galileo Galilei sosteneva che “la matematica è l'alfabeto con il quale Dio ha scritto l'universo”: fu proprio questo scienziato a inventare uno dei primi microscopi della storia, che definì sinteticamente un “occhialino per vedere le cose minime”.
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Forse egli non era del tutto consapevole che la vita materiale si sviluppa proprio a partire da queste ultime: non solo atomi e molecole compongono ciò che vediamo, ma la nostra stessa vita non sarebbe possibile senza i mediatori invisibili che compongono il nostro sistema immunitario. Inoltre se non esistessero i batteri decompositori presenti nel terreno e nelle acque il nostro pianeta sarebbe un cumulo di residui organici maleodoranti. E siamo ancora in pochi a sapere che l'ossigeno che respiriamo è fornito per almeno il 50% dal minuscolo fitoplancton (e non solo dalle piante superiori come spesso si crede), che è composto da organismi in grado di sintetizzare la sostanza organica a partire dalle sostanze inorganiche disciolte nelle acque, beneficiando della radiazione solare come fonte di energia. Il fitoplancton gioca anche un ruolo essenziale nella regolazione dell'anidride carbonica. Esso è parte di una moltitudine più ampia di organismi fluttuanti chiamata plancton, che comprende anche lo zooplancton (costituito per esempio da Radiolari e da alcune specie di Foraminiferi).
Ancora, non tutti sanno che il 98% della biomassa presente negli oceani non è costituita da pesci, ma è sotto forma invisibile. Purtroppo uno studio del 2010 pubblicato sulla rivista Nature da Daniel Boyce della Dalhousie University of Halifax (Canada) ha rivelato che il fitoplancton marino è diminuito del 40% dal 1950 e continua calare dell'1% ogni anno.
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