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Intervenire sulla direzione di crescita Intervenire sulla direzione di crescita Il testo, chiarissimo, è ricco di disegni di vari tipi di forme che appaiono in natura: una goccia che cade, i getti di uno zampillo, i medusoidi a goccia, la struttura esagonale del parenchima del mais e quella ben nota di un al- veare, le spicole di spugne calcaree e i cristalli di neve, la palla dell'Automa hexagona che fa venire in mente la struttura del fullerene, le bolle di sapone, la traiettoria a spirale del volo di un insetto che si dirige verso la luce, la spirale del corno di un animale e quella di una pianta e quella di una conchiglia, la forma finale di un cristallo e la struttura della testa del femore così simile agli archi portanti di una cattedrale gotica. Bernard Perrin e Patrick Tabeling della Scuola Normale Superiore di Parigi si chiedono oggi se «comprenderemo un giorno le forme che la natura produce, nella loro immensa diversità». Il problema enorme e affascinante aperto anni fa da D'Arcy Thompson è in cerca oggi di una soluzione adeguata. Un primo passo, piccolo fin che si vuole, è stato tentato e riguarda quei cristalli particolari che si chiamano dendriti, forme cristalline di aspetto arborescente. Partiamo prima di tutto dalle forme che i cristalli assumono quando crescono in «quasi» equilibrio termodinamico nel mezzo fluido che li circonda. Queste forme dipendono soprattutto dalla temperatura. In questo modo quei cristalli si sviluppano più o meno ugualmente nelle tre direzioni dello spazio. Sono quei cristalli limitati da facce che si vedono «anche» nei musei di storia naturale. Ne sono un esempio il quarzo, la pirite, la calcite, il diamante e tantissimi altri. Le facce non sono altro che piani atomici, nell'interno del cristallo sovrapposti come le carte di un mazzo. Con una diversità sostanziale: i piani atomici sono sempre legati tra di loro, più, o meno saldamente, le carte no. Un'altra categoria di cristalli è quella che presenta forme all'equilibrio senza facce, per esempio le gocce cristalline dell'elio solido o del naftalene o di altre sostanze. Questi cristalli avranno la forma esterna loro imposta dalla simmetria dell'ambiente: si tratterà di sfere se la temperatura dell'ambiente è uniforme. Interessano soprattutto lo specialista. Sia le forme limitate da facce, sia le forme sferiche rappresentano uno stato della materia ordinato. Al contrario, se c'è un disequilibrio termico più o meno marcato nel fluido in cui il cristallo cresce, nasceranno forme nuove che si possono considerare meno simmetriche e meno ordinate delle precedenti. Per un raffreddamento molto rapido tendono a formarsi le dendriti, i cristalli con una forma ramificata. I fiocchi di neve sono la forma più nota. La velocità di crescita può essere all'incirca di quattro millimetri all'ora. Le dendriti sono comuni anche nella crescita cristallina dei metalli e nella metallurgia delle leghe. Bernard Perrin e Patrick Tabeling hanno calcolato che nel mondo si formano circa mille miliardi di dendriti al secondo. Miliardo più o miliardo meno, può servire a dare un ordine di grandezza. Le dendriti crescono di solito secondo una direzione privilegiata, un po' come fanno le felci. A questo punto l'ingegnere - e perché no, il cristallografo - possono intervenire sul processo e cercare di agevolare la crescita delle dendriti secondo questa direzione principale. Intervenendo sulla direzione di crescita si possono ottenere blocchi di metallo con proprietà migliorate secondo quella direzione e subito utilizzabili da un punto di vista pratico. L'esempio che si cita sempre è quello delle pale delle turbine. Tutto quanto si è appena detto non è che un esempio pratico di problema disordine-ordine (fluido dendrite-cristallo). I problemi disordine-ordine e viceversa sono uno dei temi dominanti della scienza di questi ultimi anni; non solo in fisica, anche in chimica, in biologia, in medicina, nelle scienze sociali, nei problemi del traffico, in borsa. Problemi di oggi? No, problemi di ieri. Già alla fine del secolo scorso il grande matematico e filosofo francese Henri Poincaré ne aveva capito l'importanza con grande anticipo e cominciato a stabilirne le fondamenta. Federico Bedarida Università di Genova