FISICA O ARTE?

Les demoiselles d’Avignon- Fonte

Il titolo non deve stupirvi più di tanto perché, procedendo nella lettura del post, la domanda "Fisica o Arte?" sorgerà spontanea. Fidatevi!

Per i più scettici, che non credono alle connessioni tra l'Arte e la Fisica, e più in generale la Scienza, basti pensare che l'Arte può essere considerata come la scienza che rivela la creatività umana e la sua capacità di materializzare la Bellezza.

Molti artisti hanno fatto ricorso alla Fisica nelle loro opere. Picasso, ad esempio, ricorre al concetto di relatività einsteniana, superando la geometria euclidea che viene letteralmente "frantumata" in nuovi modi di interpretare lo spazio e la prospettiva. L'introduzione della quarta dimensione, il tempo, rende le sue opere multiprospettiche e calate pertanto in una realtà più completa e complessa.
L'opera "Les demoiselles d'Avignon", il suo capolavoro, introduce il cubismo nella storia dell'Arte.

Da uno studio "Painting with drops, jets, and sheets" (Andrzej Herczyński, Claude Cernuschi, and L. Mahadevan) sui quadri di Jackson Pollock, pubblicato nel giugno del 2011 su Physics Today, emerge che le tecniche di pittura di questo artista utilizzano modernissimi concetti di Fisica  quali la fluidodinamica.
Dal citato studio è emerso che, nella realizzazione del quadro senza titolo del 1948, analizzato dai ricercatori, l’artista aveva sperimentato tecniche di fluidodinamica ancor prima che gli scienziati ne  avessero cominciato lo studio sistematico. I primi papers scientifici degni di nota risalgono, infatti, al periodo collocato tra la fine degli anni cinquanta e l'inizio degli anni sessanta, anche se le analisi quantitative, che spiegano le diverse proprietà dei fluidi che sgocciolano, sono state effettuate soltanto in tempi recenti.

In questo articolo, non voglio però addentrarmi in questo genere di connessioni quanto piuttosto farvi rilevare come la Fisica stessa possa offrire innumerevoli suggestioni che possono definirsi artistiche. 

Vi propongo, a tal fine, una piccola galleria di immagini, relative ad alcuni fenomeni fisici stupefacenti nella loro bellezza, che non hanno nulla da invidiare alle opere d'arte partorite dal genio umano.

La prima immagine rappresenta le linee frattali di un campo magnetico.


I fenomeni magnetici sono noti sin dall'antichità. La magnetite (FeO x Fe2O3) è un minerale del ferro che prende il nome dalla città di Magnesia, nell'Asia Minore, nota per l'estrazione della magnetite.

Le sostanze ferromagnetiche, come il ferro o l'acciaio, possono essere magnetizzate, ad esempio, ponendole a contatto con un pezzo di magnetite.

Un magnete modifica lo spazio circostante generando un campo magnetico,  che può facilmente essere visualizzato sistemando della limatura di ferro nelle vicinanze del magnete. Il campo magnetico è un campo vettoriale: la sua direzione e il suo verso sono quelle in cui si dispone un ago magnetico posto nel campo. Esso può anche essere descritto tramite le linee di campo magnetico, che sono tangenti punto per punto al campo magnetico e vanno dal polo Nord al polo Sud dei magneti. 

 Sprott’s Gateway, Physics Department, University of Wisconsin

La seconda immagine si riferisce ad una mappa che mostra le linee di flusso magnetico per le nanoparticelle di nichel. Il nichel è un elemento chimico appartenente al gruppo 11 della tavola periodica, che comprende i metalli nobili. Ne approfitto per un ripassino, ragazzi!
Il flusso magnetico è una grandezza scalare che misura, detto in parole molto povere, la quantità di magnetismo attraverso una superficie, tenendo conto dell'angolo d'incidenza delle linee di campo oltre che dell'induzione magnetica e dell'area della superficie stessa. Il flusso magnetico è indicato nelle formule con la lettera greca Φ. La sua unità di misura nel sistema SI è il Weber.


Di seguito la sua espressione formale:

Fonte

Ragazzi del corso B, mi rivolgo a voi, non potete ovviamente comprendere il significato della formula alla vostra età. E' stata messa lì per "convincerci" che la coloratissima mappa che vedete ha a che fare con la Fisica!

Fonte:  Brookhaven National Laboratory, Flick Image Gallery

Proseguiamo con la terza immagine, inerente alla visualizzazione volumetrica della componente longitudinale del campo magnetico in una simulazione MHD 3D della convezione solare. La sigla MHD sta per magnetohydrodynamics.
La magnetoidrodinamica o magnetofluidodinamica è la disciplina che studia la dinamica dei fluidi elettricamente conduttori, tra cui rientrano i plasmi, i metalli liquidi, e l'acqua marina. Sottolineo, sempre per voi ragazzi del corso B, che con il termine "fluidi" si intendono sia i liquidi che i gas.
La MHD è impiegata in Astrofisica perché il 99% della materia barionica dell'Universo è costituita da plasma, incluso quello del vento solare.

Nella nostra immagine, il blu e il rosso indicano rispettivamente il flusso verso est e verso ovest; l'emisfero nord solare è stato rimosso al fine di evidenziare la struttura nel piano equatoriale. Il taglio rotazionale allunga settori in nastri e fogli toroidali, mentre vorticosi downflows convettivi vi penetrano, staccando e avvolgendo i nastri e riciclando il flusso.

 Fonte: National Center for Atmospheric Research, HAO,THE SOLAR DYNAMO

Nell'attività di Caleb Charland, Arte, Scienza e Fotografia si fondono in un mix dall'indubbio fascino.
Charland illustra lezioni di fisica e matematica con la sua strabiliante fotografia. Ispirato da libri di esperimenti scientifici per bambini, fotografa oggetti della vita quotidiana (come fiammiferi, penne e specchi) in modi impensabili, utilizzando spesso esposizioni multiple per raccontare la storia. Per esempio, nella foto "Fifteen Hours", sono utilizzate 15 esposizioni per mostrare come brucia splendidamente la fiamma di una candela.

Ammirate questo cerchio con fiammiferi.

E questi effetti realizzati con penlight.

E questa batteria realizzata con il pomelo (Citrux Maxima) e il pompelmo. Non è fantastica? Il pomelo è un agrume di grandi dimensioni, nativo del sud dell'Asia e della Malesia e coltivato anche in California e altre parti del mondo.

Guardate questi esperimenti con fiamma e ritmo! Non sono stupefacenti per la loro artistica bellezza? 





Nella prossima immagine è raffigurato un bellissimo frattale basato sulle equazioni di Maxwell, che, insieme alla legge della forza di Lorentz, descrivono l'interazione elettromagnetica. Esse sono quattro e possono essere espresse sia in forma integrale che in forma differenziale. 
L'immagine proviene dalla Gallery, disponibile sul sito di C. Alex Simpkins Jr., Ph.D. (MAELabs UCSD)

E cosa dire di questo strabiliante collage di immagini solari provenienti dal NASA Solar Dynamics Observatory (SDO)? Esso mostra come osservazioni del sole in diverse lunghezze d'onda consentano di mettere in evidenza aspetti diversi della superficie e dell'atmosfera solari. (Qui potete ammirare l'immagine ingrandita).
Scattando una foto del sole con una videocamera standard, avremo una  immagine familiare: un disco giallo, magari colorato un po' più sul rosso quando il sole è vicino all'orizzonte perché la luce deve viaggiare di più attraverso l'atmosfera terrestre, perdendo, di conseguenza, le lunghezze d'onda del blu prima di arrivare alla lente della fotocamera. Il sole, infatti, emette luce nell'intera gamma dei colori, ma, il giallo è la lunghezza d'onda più luminosa, colore che vediamo ad occhi nudi, e la macchina fotografica lo riprende perfettamente. Ricordate, ragazzi, di non guardare mai direttamente il sole! Quando tutti i colori visibili sono sommati insieme, gli scienziati chiamano "luce bianca" l'effetto risultante .
Strumenti specializzati, sia telescopi terrestri che spaziali, tuttavia, possono osservare la luce ben oltre la gamme del visibile. Differenti lunghezze d'onda trasmettono informazioni sui vari componenti della superficie e dell'atmosfera solari, consentendo agli scienziati di utilizzarle per "dipingere" un quadro completo sull'evoluzione della nostra mutevole stella.
La luce di colore giallo-verde (5500 Angstrom), ad esempio, proviene generalmente da materiale avente una temperatura di circa 10.000 gradi F (5700 °C), che rappresenta la superficie del sole. La luce dell'estremo ultravioletto (94 Angstrom) proviene, invece, da atomi ad una temperatura di circa 11 milioni di gradi F (6.300.000 gradi °C) ed è una lunghezza d'onda utile per l'osservazione delle eruzioni solari, che possono raggiungere temperature così elevate. Esaminando le immagini del sole in una varietà di lunghezze d'onda [come attraverso i telescopi quali il NASA Solar Dynamics Observatory (SDO), il NASA Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) e l'ESA / NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO)], gli scienziati sono in grado di monitorare come si muovono le particelle e il calore attraverso l'atmosfera del sole.

Credit: NASA/SDO/Goddard Space Flight Center

Questa stupefacente immagine a colori di Mercurio (qui ingrandita), il pianeta più interno del sistema solare,  è stata elaborata utilizzando la mappa delle immagini a colori, acquisita durante la prima missione di MESSENGER. Tali colori non sono quelli che apparirebbero alla nostra vista; piuttosto essi enfatizzano le differenze di natura chimica, mineralogica, e fisica tra le rocce che compongono la superficie di Mercurio.

Crediti: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution di Washington

E' la volta di un'immagine (qui ingrandita) che sembra un dipinto di arte astratta. Rappresenta, invece, la resa tridimensionale del campo elettrico in base a calcoli numerici in un laser random, nella quale le sferette gialle rappresentano le nanoparticelle in un mezzo potenziato e cilindricamente simmetrico. Il campo elettrico, dove il colore e l'altezza indicano l'intensità, rappresenta la soluzione del sistema di equazioni di Maxwell-Bloch per lo stato stazionario
Approfondimento: Hakan E. Türeci, A. Douglas Stone, Li Ge, Stefan Rotter, and Robert J. Tandy. “Ab initio self-consistent laser theory and random lasers” Nonlinearity 22, C1-C18 (2009).

Fonte: DCMP Image Gallery, American Physical Society Credit: Dr. Robert Tandy, Yale University

Infine, un'immagine che illustra come dei gusci cilindrici con le giuste proprietà espellerebbero l'energia del campo magnetico. Qui, il campo di una barra magnetica, all'interno del guscio di sinistra, viene spinto verso l'esterno, aumentando la sua forza nella regione esterna. Il secondo guscio a destra cattura il campo che lo attraversa, e concentra la forza del campo all'interno del guscio stesso. Tale schema potrebbe consentire il trasferimento di energia magnetica con maggiore efficienza.

Crediti: J. Prat-Camps et al./Autonomous Univ. of Barcelona

Fonte: http://physics.aps.org/articles/v5/144
Che ne dite, ragazzi, la domanda "Fisica o Arte?" è giustificata, dopo quanto avete visto e letto sin qui?
Se avete voglia di apprezzare ulteriori interconnessioni tra la Fisica e altre forme d'arte, vi suggerisco di leggere i seguenti post:
- Cosmologia E Astronomia Nel Convivio E Nella Divina Commedia
- La Fisica Del '900: Suggestioni In Arte, Letteratura E Poesia