Fascino e rigore in una bolla di sapone

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Ah che meraviglia le bolle di sapone! C'è qualcosa di più affascinante, magico e allo stesso tempo fragile e aleatorio di quelle piccole sfere iridescenti di acqua saponata?

Le bolle incantano grandi e piccini con la loro bellezza e poco importa se l'effetto scompare in un attimo: il fascino è nel loro essere così straordinariamente belle ma anche incredibilmente fugaci. La bellezza, la magia per i bambini sono nell'attesa, nella voglia di vederle ricomparire dopo che gli sono esplose tra le dita appena hanno cercato di afferrarle. Una palestra di vita per i più piccoli per tutte le grandi passioni sono così: le insegui, le insegui e quando pensi di averle afferrate… puff … non ci sono più e devi ricominciare a correre perché loro sono già un po' più in là, al prossimo traguardo da raggiungere.

Ma l'alchimia magica di bellezza e fugacità, non incanta solo bambini e adulti rimasti un po' tali. La bolla è una "magia" che affascina scienziati. C'è più rigore in quelle sfere iridescenti che nell'intero universo, intriso com'è di un caos ancora inestricabile per noi che siamo infinitamente piccoli al suo confronto.

Non è un caso dunque se queste piccole meraviglie di perfezione siano diventate oggetto di intenso studio per illustri scienziati. Il famoso fisico inglese Lord Kelvin arrivò a scrivere che si potrebbe passare tutta la vita a studiare le bolle di sapone; Isaac Newton nell'Opticks (1704), descrisse in dettaglio i fenomeni che si osservano sulla superficie delle lamine saponate; nel 1873 il fisico belga Joseph Plateau scopre che "Comunque elevato sia il numero di lamine di sapone che vengono a contatto tra loro, non vi possono essere altro che due tipi di configurazioni". Una scoperta che sarà confermata solo nel 1976 dalla matematica nordamericana Jean Taylor. Grazie allo studio di queste lamine di sapone, e di altre superfici dette "minime" perché hanno la proprietà di minimizzare l'area, il matematico italiano Enrico Bombieri nel 1974 ha vinto la medaglia Fields, l'ambito riconoscimento alla eccellenza della ricerca in matematica, disciplina per la quale non esiste il Nobel. E a questo proposito non si può non citare il famoso l'articolo che pubblicò insieme a Ennio De Giorgi ed Enrico Giusti sullo studio delle singolarità (spigolosità) delle superfici minime in qualsiasi dimensione.

Ancora oggi ci sono diversi scienziati che si dedicano con una passione al limite dell'ossessione alle bolle. Tra questi c'è Michele Emmer che al tema ha dedicato diversi articoli e libri anche a carattere divulgativo. Suoi sono ad esempio Bolle di sapone: un viaggio tra arte, scienza e fantasia, La nuova Italia, 1991, e Bolle di sapone: tra arte e matematica, Bollati Boringhieri, 2009.

Gli scienziati, infatti, sono convinti che secoli e secoli di studio non ci abbiano ancora detto tutto delle bolle per quanto piccole e finite possano essere rispetto alle grandezze ben più infinite.

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Un articolo comparso recentemente su Nature ha rivelato, ad esempio, che quando scoppiano, le bolle non scompaiono davvero. Lo hanno scoperto i ricercatori delle università di Harvard e di Princeton negli Stati Uniti e del CNRS/Institut de Physique de Rennes in Francia secondo cui le bolle e non solo a quelle di acqua saponata che fanno impazzire i bambini in effetti non svaniscono semplicemente, ma si dividono in anelli di bolle molto più piccole. In particolare James C. Bird e il suo collega francese Laurent Courbin hanno osservato il formarsi di questi "anelli" e non solo in laboratorio o nelle bolle create dall'uomo. Il fenomeno infatti si presenta molto più spesso di quanto crediamo e praticamente ovunque: in una pozzanghera d'acqua dopo un giorno piovoso, nel lavandino quando si lavano i piatti, sulla schiuma sulla superficie dell'oceano. Inoltre i ricercatori hanno osservato che quando le bolle sono in contatto con interfaccia liquido/gas o solido/gas, il fenomeno aumenta generando una grande quantità di bolle di dimensioni più piccole.
Nessuno lo aveva ancora capito perché ovviamente il fenomeno non è visibile a occhio nudo e ai ricercatori è servita una camera ad alta velocità che filmasse a 1000 fotogrammi al secondo, quando una normale camera filma al massimo a 24 fotogrammi al secondo.
Questi risultato però avranno conseguenze utili in molti campi, dalla produzione del vetro dove non si vuole la presenza di bolle all'interno della struttura, alla medicina dove la fisica delle bolle è di importanza capitale per comprendere la fisiologia del corpo umano e quindi le sue patologie, alla geofica perché i fenomeni che accadono in una bolla, o meglio sulla sua superficie possono aiutarci a capire la formazione e la progressione degli uragani.

Se poi vogliamo restare in campi un po' meno tecnici possiamo semplicemente tornare con la memoria alle olimpiadi di Pechino in cui il famoso Water cube, l'avveniristica piscina olimpica, era stato costruito utilizzando modelli di lamine di sapone.

Lord Kelvin, insomma. aveva proprio ragione: per studiare le bolle di sapone da ogni possibile punto di vista ci vorrebbe una vita e forse non basterebbe.
Solo a volersi avvicinare ai concetti più elementari di fisica e matematica che stanno in una bolla ci vorrebbe un intero anno di programma scolastico: Tensione superficiale, forma ed effetto Marangoni; Congelamento e volume; Fusione tra bolle, superfici minime ed equazione di Young-Laplace; Iridescenza, tra interferenza e rifrazione; …

Ma non sarebbe tempo sprecato. Primo perché le bolle affascinano e coinvolgono anche i più refrattari. Non è insolito, infatti, vedere che qualche studente, come i grandi scienziati, rimane "folgorato" dall'argomento tanto da volerci fare su una tesina. E' accaduto ad esempio a Margherita Biffi che nel ha portato al suo esame di maturità proprio le bolle. Ma d'altra parte, come spiega lei stessa nella presentazione, non ama le cose "normali" per cui era necessario trovare un soggetto trattabile e allo stesso tempo un po' stravagante; un argomento che potesse, insomma, rispecchiare il suo carattere e il suo modo di essere. Quindi ecco la sua tesina multidisciplinare sulle bolle di sapone che vi consiglio di leggere.
Secondo perché come spiega bene Emmer nei suoi libri, le bolle si prestano molto bene ai collegamenti interdisciplinari con arte, musica, poesia. Trovate tutto nel sito del Progetto dell'Università di Ferrara Capire il mondo attraverso una bolla. Un percorso di scienze integrate tra schiume e bolle di sapone.

Insomma quale argomento migliore per il tema dell'imminente Carnevale della fisica dedicato a "Meraviglia, rigore e stravaganza" delle bolle di sapone?

alice-in-wonderland_Carnevale-fisica-9.jpg Questo post partecipa alla nona edizione del Carnevale della fisica che sarà ospitata su Rangle, il blog di Peppe Liberti col tema principale di Meraviglia, rigore e stravaganza. Una sorta di continuazione e arricchimento di quanto introdotto con l'edizione dedicata al tema "Fisica e arte" ospitata il mese scorso proprio qui su Arte e salute.

Per chi volesse partecipare c'è ancora qualche giorno di tempo. Scrivete i post a tema o sulla fisica in generale nel vostro blog e inviate i link a Peppe.


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