Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Entra nella fisica delle bolle e reinventerai l’architettura - Mostra Internazionale d’Architettura a Venezia del 2004. Tra i progetti premiati, in particolare tra quelli che si ispirano al mondo naturale, vince il progetto Watercube, che sarà realizzato per le Olimpiadi di Pechino nel 2008: la piscina olimpica. Progettisti australiani, PTW, in collaborazione con ARUP, un gruppo indipendente di designer e ingegneri con sedi in molti Paesi. Tra i tanti che vi hanno lavorato Chriss Bosse, che in un articolo del 2008 - «L’architettura delle bolle di sapone» scrive: «Nella serie di padiglioni che abbiamo costruito in tutto il mondo abbiamo usato il principio delle superfici minime in natura. Minimizzando il materiale da usare riempiamo uno spazio enorme, sulla base delle proprietà di auto-organizzazione delle strutture di una membrana. Otto Frei ha usato questi principi, immergendo dei cavi nelle bolle di sapone, per creare un tetto a forma di nuvola sospesa nell’ambiente circostante, in occasione delle Olimpiadi di Monaco del 1972». Già in quell’anno l’architetto Frei ha utilizzato modelli di lamine di sapone per costruire grandi strutture, che chiamò «tensile structures». Scrive ancora Bosse: «Concettualmente, il quadrato e gli spazi interni sono ricavati da un ammasso indefinito di schiuma di lamine di sapone, il che simbolizza la condizione della natura che è trasformata in una situazione culturale. L’apparizione del centro acquatico è di conseguenza un “cubo di molecole d’acqua”. La sua intera struttura è stata derivata dalla struttura d’acqua nella condizione di schiuma. Dietro l’apparente casualità è nascosta una rigida geometria che può essere ritrovata in sistemi naturali come i cristalli, le cellule e le strutture molecolari. In altre parole, la migliore suddivisione dello spazio tridimensionale con celle di eguale volume». Bisogna fare un passo indietro. Nel 1887 il famoso fisico Lord Kelvin pone un problema alla comunità scientifica: quale sia il poliedro con cui si può riempire in modo uniforme lo spazio tridimensionale, riducendo al minimo l’area superficiale dei solidi e massimizzando il volume contenuto. I primi tentativi vennero fatti con le sfere che, ovviamente, lasciano dei vuoti tra loro. Per migliorare il risultato si possono deformare le sfere per riempire i vuoti ed ottenere dei poliedri che hanno 12 facce rombiche, noti con il nome di rombododecaedri. Per molto tempo si è pensato che questa fosse la migliore soluzione possibile. Del problema si era occupato anche il fisico belga Joseph Plateau, che pubblica nel 1873 i risultati dei tanti esperimenti compiuti sulle lamine di sapone, dando così origine alla teoria delle superfici minime. Qualche anno dopo la pubblicazione del libro di Plateau, Lord Kelvin aveva pubblicato un breve lavoro, intitolato «On the Division of Space with Minimum Partition Area». Kelvin esegue diverse esperimenti con la cannuccia, soffiando al centro della struttura ottenuta da Plateau, e arriva ad ottenere un nuovo solido che chiama tetrakaidecahedron (da tetrakaideca = 14), che ha 14 facce. Con il solido proposto si ottiene un poliedro con un aumento di densità di circa l’1% rispetto al rombododecaedro. Accentuando la curvatura delle facce, si ottiene un ulteriore risparmio dello 0.103%. E la piscina olimpica di Pechino? Nel 1994 due studiosi, chimici e fisici, Denis Weaire e Robert Phelan, annunciano di aver scoperto una nuova configurazione, composta di due poliedri con eguale volume, con 12 e 14 facce incurvate, ottenendo una maggiore densità dello 0,3%. I progettisti della piscina olimpica decidono allora di recarsi a Dublino per farsi spiegare dai fisici irlandesi com’era realizzata la loro soluzione. I poliedri della soluzione di Weaire e Phelan sono stati quindi utilizzati per realizzare la struttura della piscina. Ma la storia non finisce qui, perché nel novembre 2011 quello che era un modello geometrico astratto diventa una realtà fisica. Il modello di Weaire e Phelan viene realizzato con lamine di sapone. Grazie agli esperimenti condotti al Trinity College da un gruppo coordinato da Ruggero Gabbrielli, dell’Università di Trento. Con l’aiuto di Kenneth Brakke il team è riuscito a costruire una struttura complessa, che riesce ad alloggiare le lamine di sapone teoricamente proposte da Weaire e Phela. La struttura è stata poi fotografata. «Wonderful!», ha esclamato Weiare, oggi professore emerito. «Lo chiameremo italian job». L’articolo che descrive l’esperimento viene pubblicato sulla stessa rivista sulla quale Lord Kelvin aveva posto il problema più di 100 anni fa, il «Philosophical Magazine». Sono importanti gli studi sulle lamine di sapone, sulle schiume, sulle superfici minime? Il 9 dicembre 1991 il fisico Pierre-Gilles de Gennes tenne a Stoccolma la conferenza che svolgono tutti coloro che ricevono il Nobel, per la fisica nel suo caso. Aveva ottenuto il premio per i suoi lavori sulla «soft matter» (la materia sottile), che comprende lamine e schiume. Nel 1976 il matematico italiano Enrico Bombieri vince la medaglia Fields in matematica (il premio più prestigioso) anche per i suoi lavori sulle superfici minime. In biologia, in chimica-fisica, in ingegneria, in matematica, in architettura, il settore delle lamine di sapone è di grande importanza. De Gennes concluse la sua conferenza a Stoccolma mostrando un’immagine del Settecento: giovani che giocano alle bolle di sapone. Perché la storia delle bolle di sapone inizia proprio come un gioco per i bambini, da cui restano affascinati i pittori olandesi, fiamminghi, tedeschi, francesi. Da Goltzius a Rembrandt, da Chardin fino a Manet. E’ molto probabile che Newton, il primo che pose problemi alla comunità scientifica sul colore delle lamine di sapone, lo abbia fatto dopo avere osservato dei bambini che giocavano alle bolle di sapone. Le decine e decine di dipinti di quegli anni sul tema attestano quanto il gioco delle bolle fosse diffuso. E le bolle di sapone diventeranno un argomento scientifico serissimo, non perdendo mai la loro capacità di affascinare tutti!

MICHELE EMMER