Proseguiamo il nostro approfondimento sui vortici nei mezzi acquosi insistendo sugli studi più recenti che si stanno svolgendo in molti laboratori nel mondo, soprattutto su quelli che indagano sui fenomeni che ancora sfuggono alle misure fatte con le più sofisticate apparecchiature di laboratorio attualmente disponibili. Per proseguire in questa strada è giocoforza affrontare di petto il bastione da noi più ferocemente difeso: quello delle nostre strutture mentali.
Come noto l’acqua possiede un momento polare ed una polarizzabilità entrambi elevati(1) nonché una certa anisotropia (essenzialmente dovuta alla sua struttura pseudo-cristallina), entrambi in un equilibrio dinamico momentaneo. Riprendendo quanto discusso nei precedenti articoli sulle oscillazioni a cui sono soggetti anche gli atomi costituenti l’acqua, possiamo in questa sede generalizzare il concetto considerando le oscillazioni casi particolari di moti vorticosi nei quali vi è una composizione di rotazioni e traslazioni. E’ questa la chiave di lettura che ci consente di intravedere l’influenza dei moti vorticosi nella materia vivente(2). Questa proprietà consente all’acqua strutturata (seppur mobile) di controllare e soprattutto di consentire l’aggregazione nella materia vivente di sostanze molto diverse fra loro. Gli organismi viventi non possono essere considerati nè isolanti, nè conduttori; nè fluidi, né semi-fluidi; né plastici, né flessibili; si tratta di un miscuglio “impuro” dal quale la sostanza organica ha tratto spunto per disegnare l’essere vivente. E’ dunque plausibile pensare che la materia organica prediliga la logica ottimizzante rispetto a quella massimizzante: non gli serve che i conduttori siano i migliori conduttori possibile o gli isolanti i migliori isolanti possibile, bensì predilige un insieme di semi-isolanti e semi-conduttori. Il fenomeno della condensazione è agevolato da questa sorta di eterogeneità. L’utilizzo di trasferimenti di carica e degli effetti di condensazione con scarsi mezzi a disposizione potrebbe sembrare una sfida ma non lo è proprio perché l’essere vivente non utilizza l’energia in modo continuo, bensì intermittente. L’intermittenza garantisce la perdita di energia negli isolanti (con conseguente minimo utilizzo di energia) e nel contempo la dissipazione discontinua dell’energia assorbita (con conseguente garanzia di durata dell’organismo vivente). Questa condizione di intermittenza consente alla materia vivente di operare al disotto dei parametri termodinamici classici. Se da un lato la vita è in ultima analisi contenimento e lotta contro la diffusione(3), è importante sottolineare che è anche diffusione e contenimento, flusso e freno al flusso, e dunque sia morfologia di diffusione, sia morfologia di contenimento.
Già dagli anni ‘50 del secolo scorso si era diffusa l’idea che le galassie fossero generate da un fenomeno turbolento partendo da una teoria di turbolenze omogenee. Oggi, a distanza di settanta anni occorre ripensare il tutto sulla base di una teoria di turbolenze disomogenee. Oggi è unanimemente riconosciuto che una caratteristica essenziale della turbolenza è proprio l’intermittenza e dunque, per studiarla adeguatamente occorre ricorrere ad una geometria “intermittente” come quella frattale(4). In particolare, la turbolenza naturale è descrivibile da insiemi geometrici regolati da una frazione circa uguale a 2,5 (per poter definire un flusso turbolento la frazione deve essere compresa fra 2 e 3). L’intermittenza nel moto turbolento diventa particolarmente evidente allorquando il numero di Reynolds diventa molto grande (come accade ad esempio negli oceani e nell’atmosfera).
Anche la teoria delle catastrofi permette di descrivere i parametri geometrici che influenzano i flussi turbolenti(5). Questa teoria, superando i principi newtoniani, predilige la forma alla forza e riduce ogni struttura alla sua morfologia e ogni morfologia a sistema di discontinuità focalizzando l’attenzione sulle singolarità locali della morfogenesi (catastrofi elementari) che vengono classificate in modo più generale possibile. La teoria delle catastrofi mette a fuoco il fatto che la natura obbedisce ai principi della forma, della sua generazione e della sua evoluzione e in particolare realizza sempre la forma meno complessa compatibilmente con le condizioni al contorno entro cui detta forma si genera e in cui evolve.
Torino (Italia), 10 novembre 2019
Gianfranco Pellegrini
Note
(1) Il momento dipolare dell’acqua è pari a 1,85 D (Debye); fra le molecole polari più comuni l’acqua è una di quelle che presenta il momento dipolare più elevato (a parte HF che ha un momento dipolare superiore e pari a 1,91 D e CH3OH che si avvicina con un valore pari a 1,71 D, altre molecole polari comuni hanno valori sensibilmente inferiori: ad es. HCL=1,08 D, HL=0,42 D, CO=0,12 D, CHCL3=1,01 D).
(2) Per approfondimenti si veda C. Laville – Mécanismes biologiques – De l’atome a à l’etre vivant – Ed. Dunod, 1942.
(3) Per approfondimenti si veda R. Thom – Morfologia del semiotico – ed. Moltemi, 2006.
(4) Per approfondimenti si veda B. Mandelbrot – Gli oggetti frattali – Forma, caso e dimensione – Einaudi, 1987
(5) Per approfondimenti si veda R. Thom – Stabilità strutturale e morfogenesi. Saggio di una teoria generale dei modelli – Ed. Einaudi, 1980
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