Giorgio Parisi

How to catch my eye: a recent Nobel Prize winner looks at murmurations, the great clouds of starlings that sweep through the sky as one otherworldly being. And that as merely the introduction to a book on such complex systems. In a Flight of Starlings by physicist Giorgio Parisi held great promise. Sadly, I spent the whole time looking for it to begin.

My suspicions arose when I opened the file and found it was only 94 pages, divided over eight tiny chapters. At best, this could only be top line stuff. I was then disappointed with the first chapter, on murmurations, which revealed remarkably little. A bunch of Italian physicists concocted a gizmo of numerous synced cameras, each taking stills of a murmuration. They assembled the stills of different angles into a story of how it worked. There were so many images, they could have made an animation out of it, he says. Which poses the question: why didn’t they just use film and shoot it fast, so they could get a slow motion production that would show them everything they wanted to know? Instead, they took the long way round.

Their discoveries were quite limited. The cloud is not a sphere of starlings so much as a flat disk. This makes it easier to swing towards new directions, and makes it easier for individual birds to know their place in the scheme. They look forward only, to the bird ahead, maintaining constant distance so that all can fly at the same speed, much as humans driving at fast highway speeds do (for the most part). The direction and so the changing shape, is orchestrated from the edges of the murmuration rather than the center. If birds at the center tried to change the direction of the whole flock of thousands, it would result in a massive crash, but if the edge pulls away, the whole thing can gracefully stretch and change course, which is what makes it so entrancing. Finally, the density at the edges tends to be a good 30% more than in the center. This is why the murmuration seems to stretch into a new shape - starlings along the edges with no other bird beside them are what change its overall shape.

That’s it. Nothing too deep here. But since the book was supposed to be about complex systems, from a man who won a Nobel Prize for his insights, I eagerly ploughed onward. Unfortunately, it quickly degenerated into a memoir, whose most significant aspect was name dropping. Parisi knows, knew or at least acknowledges pretty much everyone who ever won a Nobel Prize in Physics (He won his in 2021). Everyone is a giant, and they all do great work. Got it.

When he finally gets back to entertaining the reader with what ought to be fascinating observations, it is about theoretical constructs, nothing like murmurations. He goes on endlessly about the three phases of water and the physics of phase transition, for example. The other major systems chapter is on disorder – spin glasses. Here’s his definition: “Disorder is born from the fact that certain elementary entities behave differently from others: some spins try to go in opposite directions; certain atoms are different from most others; certain financial actors sell shares that others are buying; some dinner guests actively dislike others who have been invited and want to sit as far away from them as possible.” I’m not sure that explains anything.

In between, there are chapters on Italian physicists he knows, his own history, which began in university in the keystone year of 1968, which he explains in detail, and anecdotes about other physicists and school in Italy.

It seems physicists can get their ideas from anywhere. Sometimes it takes years to develop them, and all it took was another physicist asking a pointed question. Einstein began thinking about relativity after he watched a housepainter falling from the scaffold around his apartment building. The painter was sitting in a chair the entire time. This is apparently what got Einstein thinking. And he changed the world with it.

So I really couldn’t wrap my head around what the book was even about. It certainly wasn’t complex systems in nature, as the title implied. Then, in the very last paragraph, Parisi finally lets the secret out: “This book is my attempt to convey to a wide readership something of the beauty, importance, and cultural value of modern science.” But that’s not what was advertised.

David Wineberg… (más)

Non avevo mai avuto la possibilità di ammirare gli storni quando formano figure fluttuanti nel cielo. Ricordo che non molto tempo fa durante un viaggio in autostrada, risalendo la penisola verso Bologna, mi accadde di vedere questo spettacolare spettacolo, mi si perdoni questa espressione. Non guidavo io, per fortuna, saremmo finiti senza dubbio fuori strada, ma mio figlio. Per diversi minuti ebbi modo di assistere a questa meraviglia della natura. Fu tutta una sequenza di immagini incredibili che non è possibile descrivere a parole.

Si perde di vista la presenza del singolo uccello, ma quello che emerge è un comportamento collettivo. Da quest’immagine parte Giorgio Parisi, premio Nobel per la Fisica il 5 ottobre 2021, per parlare di sistemi complessi e da lì di scienza e ricerca. Io i sistemi complessi non so davvero cosa sono ma me li posso immaginare da quello che ho visto.

Dopo il primo capitolo dedicato al volo degli storni, Parisi traccia i punti fondamentali della sua formazione e dei problemi affrontati. Partendo dalla Roma degli anni ’60, nella facoltà di fisica della Sapienza, racconta dei primi passi verso la ricerca. I capitoli successivi riguardano alcuni problemi di cui si è occupato: transizione di fase, fluttuazioni, vetri di spin. La descrizione è semplice, ma efficace sia per il lettore più esperto che per quello a digiuno di scienza. Parisi dedica spazio allo strumento matematico utilizzato per lo studio dei vetri di spin: il metodo delle repliche. L’idea estende gli strumenti del calcolo combinatorio. Tutte cose per me ignorante come l'arabo. Egli scrive:

"L’idea che ho avuto è stata un’estensione del calcolo combinatorio. Il calcolo combinatorio, ad esempio, mi dice quanti modi esistono per sistemare 10 oggetti a coppie in 5 cassetti. Estendendo, posso usare la stessa equazione per trovare in quanti modi sistemare 5 oggetti in 10 cassetti, così che in ogni cassetto ci sia “mezza volta” un oggetto. […] Partendo da questo procedimento, la mia idea è stata quella di dividere gli oggetti a metà e poi ancora a metà e a metà, facendo tendere a zero gli oggetti nei cassetti."

Egli cerca di descrivere il legame tra matematica e fisica in questa maniera:

"In fisica e in matematica è impressionante la sproporzione tra lo sforzo per capire una cosa nuova per la prima volta e la semplicità e naturalezza del risultato una volta che i vari passaggi sono stati compiuti. Nel prodotto finito, nelle scienze come in poesia, non c’è traccia della fatica del processo creativo e dei dubbi delle esitazioni che lo accompagnano."

Parisi conclude il libro con la storia del possibile mancato premio Nobel negli anni settanta, quando era vicina l’intuizione di alcuni fenomeni del mondo delle particelle. Scrive anche dell’importanza dell’intuizione nella ricerca, ripercorrendo il programma di Hadamard e Poincaré. A detta dei due studiosi, la matematica è fatta di quattro fasi: studio del problema, incubazione, illuminazione e, poi, il periodo in cui si affronta direttamente il problema. L’intuizione della soluzione è per Parisi un aspetto fondamentale che riguarda il ragionamento inconscio, sulla scia di Einstein.

Una parte importante del libro è rivolta alla scienza ed al suo impatto sulla società. Parisi tratta il problema della cattiva comunicazione scientifica che non si rivolge alle masse con un’arroganza che si manifesta in una richiesta incondizionata di accettare le considerazioni degli esperti. Non c’è voglia di spiegare, ma solo di indurre a una richiesta di accettazione di un sapere superiore e non accessibile. Ci sarebbe allora il rischio, se la scienza apparisse come una pseudomagia, che le persone possano trovare conveniente scegliere la magia vera e propria. La posizione di Parisi è netta:

"La scienza deve essere difesa non solo per i suoi aspetti pratici, ma anche per il suo valore culturale. […] bisogna rendere la popolazione consapevole di cos’è la scienza, di come la scienza e la cultura si intreccino l’una con l’altra, sia nel loro sviluppo storico sia nella pratica dei nostri giorni. Bisogna spiegare in maniera non magica cosa fanno gli scienziati viventi, quali sono le sfide attuali. Non è facile, specialmente per le scienze dure dove la matematica ha un ruolo essenziale; tuttavia con un certo sforzo si possono ottenere ottimi risultati."

Tutto bene, giusto e corretto. Ma il volo e il mistero degli storni mi è rimasto tale. Meno male. Se l'avessi capito, forse non mi sarebbe piaciuto e l'avrei dimenticato. Vorrei essere tanto un uccello e finire in uno storno e forse un giorno sarà possibile. Per fortuna non mi piace la matematica e non conosco la fisica ...… (más)