24/06/17

Guardami l’uovo e capirai come volo *

L’uovo è uno dei più antichi simboli, usati in moltissime culture per rappresentare la nascita dell’Universo. Non solo, però… l’uovo può portare a collegamenti preziosi con la fisica e con altre discipline, anche molto divertenti. Un articolo appena pubblicato sulla forma delle uova di uccello ha fatto scattare la molla per questo articolo abbastanza articolato e variegato…

Prima di tutto vorrei riproporre qui di seguito un vecchio articolo “pasquale” che avevo pubblicato sul vecchio sito. Senza un vero ordine, accomuna l’uovo alla cosmogonia, all’arte, alle forme matematiche, alle stelle, ai sistemi binari e, per finire, a un simpatico gioco per l’estate che dimostra senza ombra di dubbio che è nato prima l’uovo della gallina.

 

Vale la pena iniziare con un annuncio fatto durante la Missione Wilkinson Microwave Anisotropy Probe della NASA nell’ottobre del 2006 :”L’Universo potrebbe essere a forma di uovo piuttosto che sferico”. Ma questa non è certo una novità. Già nel XII secolo, un complesso personaggio come Santa Ildegarda di Bingen, religiosa, artista, scrittrice, filosofa, profetessa, ecc., raffigurava il Cosmo con la forma di un uovo. Al centro la Terra, circondata dalle stelle ed all’esterno le fiamme che tutto bruciano e che rappresentano Dio.

Un dipinto i Ildegarda
Un dipinto di Ildegarda

 Questa visione dell’Universo, legata strettamente all’uovo, è, però, presente in quasi tutte le mitologie antiche di ogni parte del mondo. In Cina si ricorda il mito dell’eroe Pan Gu, che, nato dentro l’uovo cosmico, lo ruppe separando il cielo (le parti leggere) dalla terra (le parti pesanti). Anche in India, Brahma nacque in un uovo galleggiante sulle acque e rompendolo creò cielo e terra. Analoghi riferimenti si hanno nel ciclo di Baal della Mesopotamia, nelle tradizioni degli indios Makiritare del Venezuela, nel Kalevala finlandese. Ma la cosmogonia dell’uovo era estesa anche in Polinesia, in Perù, in Indonesia, ecc. D’altra parte che dalla rottura dell’uovo nascesse la vita era ben noto fin dalla preistoria e non deve certo stupire che si facesse nascere l’intero Universo dalla rottura di un uovo cosmico. Ma il nostro Big Bang è poi tanto diverso da queste visioni primitive? La singolarità senza Spazio né Tempo non potrebbe rappresentare proprio l’uovo primordiale?

A parte la cosmogonia, la forma dell’uovo è sempre stata considerata come esempio di perfezione, basta ricordare la bellissima Madonna con Bambino di Piero della Francesca alla Pinacoteca di Brera di Milano. L’uovo che pende dall’alto rappresenta l’armonia e la sintesi di tutto e non certo solo un elemento decorativo.

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Questa forma è stata studiata a fondo dalla matematica e possiamo ricordare le tre curve chiuse che meglio la rappresentano: l’ellisse, l’ovale di Cartesio e l’ovale di Cassini.

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 La prima è il luogo dei punti per i quali la somma delle loro distanze da due punti detti fuochi è costante. In questo caso non è difficile pensare subito alle orbite dei pianeti, dei satelliti e dei corpi minori, ossia alla prima legge di Keplero. L’ovale di Cartesio è invece la curva definita da tutti i punti per i quali la somma di m volte la loro distanza da un fuoco più n volte la distanza da un secondo fuoco è costante (se m=n=1 : ellisse). Questa assomiglia molto di più al ben noto uovo di gallina, ma si avvicina molto anche alla forma di un satellite che subisca l’azione mareale da parte del pianeta attorno a cui rivolve.

Ricordiamo che se un satellite è molto vicino al pianeta, la sua parte interna subisce una gravità superiore a quella esterna e l’oggetto assume una forma ad uovo (con le dovute proporzioni). Se poi, alcuni suoi compagni di viaggio lo disturbano, allontanandolo o avvicinandolo al pianeta centrale (come capita ad esempio al satellite di Giove, Io, per colpa dei fratelli  Europa  e Ganimede), l’uovo è costretto a cambiare forma continuamente (più o meno allungata) ed a dare luogo ad un forte attrito interno e quindi allo sviluppo di calore. Ne sono testimoni i numerosissimi vulcani attivi che costellano ancora la superficie di Io.

 

L’ovale di Cassini é infine forse il più astronomico. Esso è definito come il luogo dei punti per i quali il prodotto delle distanze da due punti detti fuochi è costante. Ma non dà luogo a una sola curva, bensì a tutta una famiglia di curve che assumono in un caso particolare la tipica forma di due uova a contatto. Guardando la fissione di una goccia d’acqua in rapida rotazione ne possiamo subito riconoscere un’applicazione pratica.

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Lo stesso capita nella fissione di asteroidi che a seguito di collisioni catastrofiche assumono una velocità rotazionale molto alta, ed è sicuramente anche l’origine di molti sistemi stellari doppi.

Ma ancora più entusiasmante è la visione di una stella doppia a contatto, formata da una gigante rossa e da una nana bianca. Quando la prima si allarga fino a riempire un certo spazio (definito come Lobo di Roche), un getto di materia comincia a cadere spiraleggiando verso la più piccola e massiccia compagna, che finirà la sua vita come Nova o Supernova. Non sembra di nuovo una magnifica rappresentazione dell’ovale di Cassini? (QUI due stelle, nate già a contatto come due gemelle siamesi, talmente vicine da riempire entrambi i loro Lobi di Roche)

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Tuttavia, a parte la forma esterna, proprio tutta la gestazione dell’uovo ha una strettissima correlazione con la nascita di una stella. All’interno delle nebulose, perturbate, ad esempio, dall’esplosione di una supernova vicina, si creano zone di maggiore condensazione che cominciano a collassare e ad aumentare sempre più la densità e la temperatura.

Dentro questi nuclei si andranno a formare le stelle che alla fine lasceranno la loro “placenta” di gas e polvere e si mostreranno in tutto il loro splendore.

Ebbene, siamo proprio di fronte a “uova stellari”, che contengono all’interno la stella “pulcino” (come quelle di cui abbiamo parlato QUI)

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Ricordiamo anche che molte stelle in rapida rotazione hanno una forma ad uovo, come ad esempio Regolo (QUI, invece, la stella più sferica che si conosca)

Ma prima o poi anche le “uova” stellari esplodono, proprio come le uova sode tenute troppo sul fuoco, dando luogo ai magnifici fuochi d’artificio rappresentati dalle nebulose planetarie.

esempi di nebulose planetarie, originatesi dopo l’esplosione di stelle di tipo solare
Esempi di nebulose planetarie, originatesi dopo l’esplosione di stelle di tipo solare

Per finire questo breve ed allegro racconto “pasquale”, non si poteva non risolvere l’antica questione: “E’ nato prima l’uovo o la gallina?”. Ebbene, scaricate l’immagine e ritagliate i pezzi dell’uovo “magico”. Poi rimettete insieme i pezzi fino ad ottenere una ben diversa forma …

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Potrete formare tutta una serie di volatili, di cui vi do solo alcuni esempi …

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Ciò dimostra chiaramente che dall’uovo si possono ottenere molte “galline” e che quindi è stato lui il primo a nascere !! (Ma la gallina è o no un animale intelligente? Sentiamo cosa ne pensano Vince e Mau...)

 

Terminato questo ricordo, che ho anche presentato come conferenza pubblica, vorrei proporvene un altro che riguarda un libro diventato best seller negli anni ’70, per varie ragioni: “Il gabbiano Jonathan Livingston” di Richard Bach. Una favola che racconta la storia di un gabbiano che voleva volare, ma volare veramente, non come quel gruppo monotono dei suoi compagni, alla ricerca soltanto degli scarti buttati a mare dai pescatori.

Una favola molto poetica che vuole far riflettere sulla volontà di realizzare un sogno, apparentemente impossibile, malgrado i rischi e le punizioni prevedibili. Volare è guardare in alto, verso l’Universo (più o meno quello che ha fatto Giordano Bruno)! Giudicato da molti critici un libro filosofico estremamente superficiale, che si dirigeva a varie correnti di pensiero di moda negli anni ’70, è invece, per il sottoscritto, qualcosa di ben più elevato e sottile. Potrei dire che rappresenta in pieno lo spirito del nostro Circolo.

Basta solo scavare leggermente sotto la superficie. Il nostro circolo vuole volare sempre più alto e sempre meglio. A volte si arrabbia, ma solo perché vorrebbe il bene di tutti, soprattutto quello mentale. Come Jonathan cerca di superare le maggiore difficoltà con la semplicità. Tutti possono volare e il Circolo vuole solo insegnare a farlo e non certo ergersi a punto di riferimento superiore. Leggetelo, se non lo conoscete, e rifletteteci sopra per bene: ciò che sembra quasi banale è invece molto più profondo e sfaccettato.

Non voglio dilungarmi più di tanto, se non per soffermarmi sul volo degli uccelli. Non tutti volano nello stesso modo. Alcuni sono abilissimi e altri piuttosto goffi. Ebbene, la capacità e la velocità del volo sono strettamente correlati con la forma delle uova. Una scoperta che ha dell’incredibile, anche se poi, come l’uovo di Colombo (tanto per rimanere in tema), non appare così strana, a posteriori.

Il fatto è che chi comanda la forma dell’uovo è la membrana che lo avvolge, piuttosto che il guscio che la segue ciecamente. Se la membrana avesse uno spessore uniforme assumerebbe una forma sferica (pensiamo a un palloncino che si gonfia). In realtà, la membrana ha spessore diverso tra due poli opposti e può dar luogo a tutte le forme, sia ellittiche che asimmetriche. La ricerca ha analizzato moltissime specie di uccelli ed è pervenuto alla conclusione che un volo più complesso e raffinato necessita, ovviamente, di una forma estremamente aerodinamica ed elegante dell’uccello (la fisica insegna) e, di conseguenza, la forma dell’uovo deve adattarsi al meglio agli stretti condotti (ovidotti) in cui passano le uova: maggiore volume con minima larghezza.

L’ellitticità e l’asimmetria delle uova di circa 1400 specie di uccelli sono state plottate in modo da evidenziare le variazioni in funzione del tipo di volatile. Fonte: L. Mahadevan/Museum of Vertebrate Zoology, Berkeley
L’ellitticità e l’asimmetria delle uova di circa 1400 specie di uccelli sono state "plottate" in modo da evidenziare le variazioni in funzione del tipo di volatile. Fonte: L. Mahadevan/Museum of Vertebrate Zoology, Berkeley

Ne segue che nulla è dovuto al caso e che l’albatros e il colibrì, uccelli completamente diversi sotto vari punti di vista, hanno invece uova molto simili come forma. La Natura continua a stupirci e a insegnarci sempre di più: basta saperla ascoltare con umiltà e grande attenzione.

La compagna di Livingston avrà deposto uova simili a missili intercontinentali!

Articolo originale QUI

 

3 commenti

  1. Mario Fiori

    L'uovo è un'altro affascinante elemento della natura e "l'ovale", l'ellissi è una delle cose affascinanti della matematica. Caro Enzo mi sto veramente divertendo e affascinando tra uova, quanti e simili, mi sto pian piano convincendo che bisogna ricercare qualcosa di comune a queste cose. Entreremo veramente nel Mondo di Alice.

  2. maurizio

    Sulla intelligenza della gallina non ci possono più essere dubbi.

    Aprite una confezione di uova e ammirate con quale maniacale precisione queste bestiole annotano il giorno della deposizione di ogni singolo uovo.

    Intelligenti, precise e ordinate...

  3. Daniela

    Ho finalmente capito, caro Mau, perché hai scritto questa ode alla gallina... :-P

     

    AMICA GALLINA

    (di Maurizio Bernardi)

     

    Breve e goffo il tuo volo,
    Vacuo il guardo
    Mentre, oscillando,
    Te ne vai per l'aia

    Orizzonti lontani
    Non conosci
    E pur, per questo,
    Vicino è l'infinito

    Ciò che comprendi,
    Dicon poca cosa,
    Di più esser non può
    Ché, fatto l'uomo,
    Una manciata solo
    Di neuroni
    Rimase al Creatore

    E dunque? E allora?
    E' forse l'otre
    Più sapido del vin
    Che va serbando?

    Forse che un gran cervello dà
    Saggezza
    Se mai fu adoperato
    Con sagacia?

    Io non credo, Gallina, che tu sia
    Men bella di qual altra creatura,
    Nè men dotata ne lo tuo intelletto
    Di chi padron de l'universo
    S'è auto-eletto

    La legge evolutiva mai fallisce,
    Perciò,  s'oggi sei qui,
    Ciò vuol ben dire
    Che non a caso
    Il viver tuo fluisce

     

    (tratto da "La Gallina è un animale intelligente?" di Vince e Mau)

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