RECENSIONI
M. Ferrario, G. Ciccotti and
K. Binder (Editors)
Computer Simulations in
Condensed Matter: From
Materials to Chemical Biology.
Lecture Notes in Physics,
Voll. 703-704. SpringerVerlag, Berlin Heidelberg
2006; pp. VI + 711 (1ëvol.);
U 85,55; pp. VI + 598 (2ë
vol.); U 85,55
78
I due ponderosi volumi (1340 pagine in
tutto) che Mauro Ferrario, Giovanni Ciccotti e Kurt Binder hanno curato sono
molto di piuÁ di una normale raccolta di
lezioni tenute a una scuola estiva; o forse,
piuÁ semplicemente, eÁ il corso che i curatori hanno diretto nel luglio 2005 presso il
Centro Majorana di Erice a rivestire un
carattere di assoluta eccezionalitaÁ . Vi sono diversi motivi di eccezionalitaÁ . Uno eÁ la
periodicitaÁ decennale dell'evento, dopo il
corso di Varenna del 1985 e l'Euroconference di Como del 1995, a sottolineare
l'intento di riassumere i progressi decennali compiuti nel campo della fisica
computazionale della materia condensata
(FCMC). Un altro motivo eÁ la celebrazione
di alcuni padri fondatori della FCMC presenti a Erice: Michael L. Klein, che celebrava i suoi 65 anni e il premio EPS-CECAM ``Berni J. Alder'', Michele Parrinello,
che celebrava il suo 60ë compleanno
(noncheÁ il 20ë anniversario del suo figlio
prediletto, il metodo Car-Parrinello), e lo
stesso Berni Alder, decano e nume tutelare della FCMC. Il motivo piuÁ importante
eÁ peroÁ l'alto ed esauriente contenuto
scientifico del corso, e quindi dei due volumi degli atti. Tutti gli aspetti teoricocomputazionali e tutte le metodologie impiegate nella simulazione quantistica e
classica della materia condensata, con
particolare attenzione agli sviluppi dell'ultimo decennio, sono esposti in modo
chiaro ed esteso, adatto a chi vuole iniziare l'attivitaÁ di ricerca teorica con
metodi
computazionali in un campo
qualsiasi della fisica dei solidi, delle superfici, dei liquidi classici e quantistici, dei
polimeri, dei sistemi biologici, dei sistemi
complessi, etc. Sorprende che i curatori
siano riusciti ad ottenere tanto dagli autori
dei capitoli, solitamente restii a scrivere
per i proceedings. Ma, come dicevo, questi
non sono proceedings ma un indispensabile manuale di aggiornamento in
questo campo particolare della fisica, vasto e in rapida evoluzione, e ritengo che
tutti gli autori abbiano aderito con entusiasmo a questo progetto.
Il progresso esponenziale dei supercomputer e il parallelo progresso dei
metodi di simulazione classica e quantistica su larga scala hanno chiuso il gap e
realizzato il raccordo tra il mondo atomico
e quello dei sistemi fisici reali. Da un lato
l'esigenza di calcolo sempre piuÁ veloce ha
richiesto e portato alla realizzazione di
dispositivi sempre piuÁ piccoli, dalla scala
micrometrica a quella nanometrica; dall'altro lato il calcolo sempre piuÁ veloce
consente di studiare la dinamica e prevedere il comportamento di sistemi atomici
sempre piuÁ grandi, dalle frazioni di nanometro alla scala micrometrica. In tal modo
esiste ora un'area comune a sperimentazione e calcolo, cosiccheÁ eÁ possibile calcolare da principi primi sistemi reali e
quindi prevedere rigorosamente il comportamento di dispositivi nanometrici, se
non addirittura progettare a tavolino
nuovi materiali o indirizzare la ricerca
sperimentale. D'altra parte le simulazioni
su larga scala hanno un continuo feedback dalla ricerca sperimentale sugli
stessi sistemi: un processo cooperativo
che ha portato allo sviluppo di metodi di
fisica computazionale sempre piuÁ precisi
ed affidabili. Un tema conduttore del corso di Erice eÁ stato la simulazione multiscala, ossia l'idea di raccordare metodi di
simulazione su scale di lunghezze e tempi
che coprono diversi ordini di grandezza.
Un altro tema del corso riguardava i nuovi
metodi e algoritmi di simulazione messi in
campo per affrontare sfide aperte come il
ripiegamento delle proteine, le dinamiche
non-adiabatiche, il problema della nucleazione, il design evolutivo nella fisica
biomedica, la tribologia, i sistemi statistici
complessi, e moltre altre ancora. Non eÁ
possibile descrivere in breve spazio i
contenuti dei due volumi, neÁ dovrebbe tale
descrizione servire ad indirizzare il letto-
re, dato che chiunque faccia ricerca nel
settore della FCMC dovrebbe avere questi
due fondamentali volumi nella sua biblioteca personale.
G. Benedek
Luciano Fonda: His Life
and Scientific Achievements
G.C. Ghirardi (Editor)
SocietaÁ Italiana di Fisica,
Bologna, 2006; pp. XXII +
366; U 40,00
Gian Carlo Ghirardi has made a very
careful and beautiful job in collecting
not only the scientific papers and topics
that Luciano Fonda has addressed in his
scientific career, but also interviews and
testimonials of people who knew him
and worked with him, building an outline
of his personality and his life which is, in
the same time, very vivid and very informative.
The book has an introductory first
chapter of recollections by his friends and
colleagues, which give many details of the
person, against the changing, and sometimes difficult, landscape of an Italy striving
to get out of the aftermath of the second
world war, which, in his case, implied
emigrating from the hometown in what is
now Croatia but also becoming involved,
from the beginning, in the development of
the «Trieste City of Science» as a reaction
against the isolation given by the new
borders, and finally realizing its major
project, the Trieste Synchrotron.
The second part has a selection of the
scientific papers, enriched with comments
by the co-autors, who have been able to
place them into the updated historical and
scientific perspective. This part is organized along the five main fields in which
Luciano Fonda has been active: Elementary particle physics; Threshold effects, resonance reactions and multichannell collisions; Scattering, unstable
RECENSIONI
systems and symmetries; Rotational states
in nuclear physics; and finally Synchrotron radiation: Multiple X-ray scattering
and electron emission holography.
This set of topics is retracing the varying interests of an open and curious
mind, of a man who avoided being trapped
in a specific field and who has dedicated
most of his active life to build something
which is going to last well beyond his own
generation.
C. Rizzuto
lies wave dislocations and this is the subject of Part 2.
Part 3 describes the optical significance of some of the higher-order caustics. Finally Part 4 discusses singularities.
The presentation is clear enough that
the book may be read without ad hoc
preparation and gives the explanation of a
number of effects that everybody can see
in optical life. It recommends itself to optical people, but also to mathematicians,
physicists and engineers.
M. Bertolotti
J. F. Nye
Natural Focusing and Fine
Structure of Light.
G. F. Bassani, L. Cifarelli,
E. De Sanctis, G. Piragino,
R. A. Ricci (a cura di)
Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1999; pp. XII-328;
£ 25.00 - $ 45.00
Il Nuovo Cimento, Scritti
Scelti (1855 ± 1944)
The book describes the phenomena
that occur when light is focused by natural
processes. In this case light caustics are
produced which have a systematic behaviour. Examples of these processes are f.i.
the bright caustic line which can be seen
in a coffee cup hold in a suitable way in a
sunny day, the light structures at the bottom of a swimming pool or the rapidly
moving pattern generated by sunlight reflected in rippling water on the side of a
boat.
All these phenomena and many other
more can be studied in a unified way. The
theoretical foundations for this study were given by R. Thom and his colleagues in
France in the late 1960's and by V. I. Arnold in Russia. Great work has been done
by Nye and colleagues in the Physics Department of the University of Bristol (UK)
since 1972, discovering that the structures
possess complex nature, and it is the main
subject of the book.
The book presents therefore an account of how the catastrophe theory systematizes focusing phenomena in optics
describing the deeper structures that are
concentrated in natural light patterns.
These patterns produce naturally when
light from a distant source passes through
a refracting medium resulting in the concentration of rays and to bright ``caustic''
surfaces which have a rather complex
structure.
The book is divided into four main
parts: the first one devoted to the study of
caustics which have, according to a theorem due to Thom, only five distinctly different forms in three dimensions. Looking
on a finer scale, one discovers structurally
stable diffraction patterns within which
SocietaÁ Italiana di Fisica,
Bologna, 2006.
In occasione dell'Anno Mondiale della
Fisica (2005), la SocietaÁ Italiana di Fisica,
ricorrendo il 150ë anniversario della fondazione della Rivista ufficiale della SocietaÁ, ha ritenuto utile ripresentare in un
volume celebrativo, alcuni dei contributi
pubblicati su Il Nuovo Cimento dalla sua
fondazione, appunto nel 1855, al 1944.
Infatti, proprio Il Nuovo Cimento fu la
palestra dove i fisici italiani ebbero modo
di incontrarsi e conoscersi, e da lõÁ nacque
la SocietaÁ Italiana di Fisica nel 1897. Naturalmente, la Rivista fu aperta ad autorevoli contributi di fisici stranieri.
Nel volume che recensiamo viene raccolta, quindi, una selezione, necessariamente incompleta e limitata, di lavori significativi, apparsi dalla fondazione del
giornale alla seconda guerra mondiale.
Si puoÁ constatare cosõÁ una produzione
scientifica di grande rilievo, che fa capo a
figure illustri e significative, tra cui spiccano nell'Ottocento i nomi di Ottaviano
Fabrizio Mossotti, Stanislao Cannizzaro,
Carlo Matteucci, Riccardo Felici, Augusto
Righi, Galileo Ferraris, e nella prima metaÁ
del Novecento Vito Volterra, Tullio Levi
Civita, Ettore e Quirino Majorana, Bruno
Rossi, Emilio Segre , Bruno Pontecorvo,
Enrico Fermi. Oltre ad alcuni scienziati
stranieri di grande rilievo, quali Heinrich
Hertz, Gustav Wiedemann, Woldemar
Voigt, Hendrik Lorentz, Hermann Minkowski, Edwin Hall, William Ramsay, Arnold Sommerfeld.
Una rapida ricognizione dei lavori apparsi su Il Nuovo Cimento dalla sua fondazione offre, quindi, un'idea non solo
della fisica italiana e del suo sviluppo, ma
dell'intero panorama culturale europeo
nel campo delle scienze fisiche.
Basti pensare al chimico Stanislao
Cannizzaro (uno dei padri fondatori della
chimica moderna) e al suo lavoro (1858) in
cui comparve la sua originale formulazione di una teoria atomica (``filosofia chimica'', scrive Cannizzaro) basata sul
principio di Avogadro.
Di Antonio Pacinotti viene riprodotto il
famoso articolo pubblicato su Il Nuovo
Cimento nel 1864, in cui eÁ descritto l'ingegnoso generatore da lui inventato per
produrre corrente elettrica: la ``macchinetta elettro-magnetica''. L'autore vi
espone in dettaglio il principio di funzionamento del suo dispositivo ad anello,
oggi noto con il nome di dinamo, calcolandone il rendimento e mettendone in
evidenza la caratteristica di reversibilitaÁ.
La fine del secolo, in Italia, deve molto
alla poderosa opera di Augusto Righi, ai
suoi lavori sperimentali di elettricitaÁ ,
elettromagnetismo e fisica dello stato solido, di cui viene offerto un classico
esempio (1884). A lui si devono, in particolare, risultati fondamentali sugli effetti
Hall e Kerr in vari tipi di materiali, e, dopo
la scoperta da parte di Hertz delle onde
elettromagnetiche, una serie di celebri
esperimenti di verifica della teoria di
Maxwell, che anticiparono l'invenzione
della telegrafia senza fili da parte di Guglielmo Marconi.
Galileo Ferraris fu un altro celebre inventore italiano. EÁ sua l'idea del motore a
induzione a campo magnetico rotante. Dei
suoi scritti su Il Nuovo Cimento viene
pubblicata un'interessante memoria nella
quale l'autore applica un nuovo metodo
per la trattazione dei vettori rotanti allo
studio di ``un motore elettrico sincrono in
corrente alternativa'' (1894).
Per quanto riguarda Henrich Hertz Il
Nuovo Cimento propose nel 1889, ossia
solo un anno dopo il famoso esperimento
in cui egli dimostroÁ l'esistenza della radiazione elettromagnetica, un ampio riassunto in italiano di diversi lavori pubblicati su riviste tedesche in lingua originale. Il riassunto, di notevole interesse
storico-scientifico, descrive anche gli
esperimenti effettuati da Hertz sui fenomeni di induzione elettromagnetica e la
loro interpretazione alla luce della teoria
di Maxwell. Quel testo viene riproposto in
questa occasione.
Passando alle pubblicazioni del Novecento, il primo autore scelto eÁ l'illustre
fisico matematico Vito Volterra. Il suo
nome eÁ legato principalmente alla teoria
dei funzionali e alle equazioni integrali e
integro-differenziali, ma anche alla teoria
dell'elasticitaÁ (teoria delle dislocazioni nei
cristalli), l'articolo riprodotto (l'originale
eÁ del 1906) tratta in maniera molto significativa la questione dell'equilibrio dei
corpi elastici doppiamente connessi. Volterra si dedicoÁ, inoltre, alla biologia matematica (equazione del problema predapredatore).
Orso Mario Corbino, fervido animatore
79
IL NUOVO SAGGIATORE
80
e leader della fisica italiana dei primi decenni del Novecento, piuÁ volte Ministro,
Presidente della SocietaÁ Italiana di Fisica
dal 1915 al 1918, viene ricordato nel libro
per i lavori di magneto-ottica, elettricitaÁ (e
sue applicazioni industriali), elettro-magnetismo e spettroscopia. La breve memoria che viene riproposta eÁ del 1911 e riguarda l'interpretazione, ``secondo la teoria elettronica della conduzione metallica'', dei risultati sperimentali sull'effetto
Hall di cui l'effetto Corbino, scoperto in
quel periodo, era una particolare variante.
Non poteva venir meno in questo volume l'omaggio a Tullio Levi-Civita, uno dei
maggiori matematici del XX secolo, noto
per i suoi fondamentali contributi al calcolo tensoriale (insieme al suo maestro e
inventore di quel potente metodo di calcolo, Gregorio Ricci Curbastro), alla teoria della relativitaÁ generale e allo sviluppo
della moderna geometria differenziale.
L'articolo che viene riproposto, pubblicato originariamente nel 1918, tratta
con grande eleganza della propagazione
della luce nell'ambito della teoria di Einstein e del principio di Fermat.
Vi sono poi due scritti di notevole rilevanza, che ben si inquadrano nella fase di
sviluppo delle basi fisiche e matematiche
della teoria della relativitaÁ e si devono rispettivamente a Hendrik Lorentz e a Hermann Minkowski. Il primo, pubblicato in
lingua francese, eÁ del 1908 e tratta della
ripartizione dell'energia tra la materia
ponderabile e l'etere. EÁ una conferenza
fatta da Lorentz al 4 e CongreÁs International des MatheÂmaticiens. Il secondo scritto eÁ dell'anno successivo e reca un titolo
estremamente affascinante: ``Spazio e
Tempo''. EÁ una fedele trascrizione in italiano del celebre e storico discorso pronunciato da Minkowski all'ultimo congresso scientifico al quale partecipoÁ prima
della morte.
La data del 1932, come molti hanno
scritto, segna la nascita della fisica nucleare. Il Nuovo Cimento entra nella sua
fase aurea poiche pubblica i principali articoli dei maggiori studiosi italiani di questo nuovo settore di ricerca. Infatti, a
partire dagli anni venti, grazie all'impareggiabile appoggio di Corbino, intorno a
Fermi a Roma, si sviluppa un ragguardevole gruppo di fisici teorici e sperimentali.
Sul fronte teorico, tra i collaboratori e allievi di Fermi troviamo, oltre a Enrico
Persico ed Ettore Majorana, Gian Carlo
Wick, Giulio Racah, Giovanni Gentile jr.,
Ugo Fano, Bruno Ferretti, Piero Caldirola;
sul fronte sperimentale, oltre a Franco
Rasetti, Emilio SegreÂ, Oscar D'Agostino,
Edoardo Amaldi, Bruno Pontecorvo e
Bruno Rossi. Scrive Enrico Persico:
``L'insegnamento, diretto o indiretto, di
Fermi, e l'esempio del suo personalissimo
stile di lavoro, hanno, in poco piuÁ di dieci
anni, portato la scuola di Fisica Italiana
ad un livello che da gran tempo sembrava
esserle precluso, ed hanno lasciato in
Italia, anche dopo la sua partenza, una
traccia profonda e duratura''.
Una simile ricchezza di autori, e dunque di contributi su Il Nuovo Cimento a
partire dal 1932, ha inevitabilmente costretto gli estensori del Volume a ricorrere
a una stringente selezione.
Dei trenta lavori di Enrico Fermi (di
fisica quantistica, fisica statistica, spettroscopia atomica e molecolare, fisica
nucleare, ecc.) pubblicati su Il Nuovo Cimento tra il 1921 e il 1938, eÁ riprodotto in
questo volume quello epocale dal titolo:
``Tentativo di una teoria dei raggi g''. La
pubblicazione eÁ del 1934. In essa Fermi
descrive in modo del tutto innovativo (ricorrendo alla teoria quantistica dei campi), e con una rigorosa ed esauriente trattazione matematica, la produzione di radiazione beta da parte di un nucleo atomico come un processo elementare. In
questo processo, all'interno del nucleo
atomico, un neutrone (la cui esistenza era
stata suggerita da Ettore Majorana, ma
effettivamente scoperta e dimostrata sperimentalmente da James Chadwick, per
l'appunto nel 1932) si trasforma in protone, con l'emissione di un elettrone accompagnato dalla particella neutra, leggera e invisibile ipotizzata da Wolfgang
Pauli e poi battezzata neutrino proprio da
Enrico Fermi. ``Questa teoria rappresenta
certamente la creazione teorica piuÁ importante e originale di Fermi, che da sola
sarebbe bastata per immortalare un fisico'', commenteraÁ molti anni dopo Franco
Rasetti.
Oltre la metaÁ dei pochi lavori di Ettore
Majorana, il geniale teorico del Gruppo
di Enrico Fermi, comparvero su Il Nuovo
Cimento. EÁ ben noto che gli scritti di
Majorana di fisica atomica e nucleare,
relativitaÁ e fisica delle particelle, bencheÂ
in numero esiguo, furono tutti di altissi-
ma qualitaÁ. Quello riprodotto nel volume
che qui si presenta eÁ l'intramontabile
scritto del 1937 (che Majorana, sempre
molto poco incline a pubblicare, invioÁ in
stampa grazie all'intervento di Fermi),
dal titolo: ``Teoria simmetrica dell'elettrone e del positrone''. In questo scritto
Majorana parte dalla teoria di Paul Dirac
e formula una nuova teoria dei fermioni
di spin 1/2, basata sui cosiddetti spinori
di Majorana, nella quale introduce l'ipotesi di un diverso tipo di neutrino (coincidente con il suo antineutrino): neutrino
di Majorana. A riprova dell'importanza di
questo lavoro, aggiungeremo solo che il
fatto che i neutrini siano particelle di
Dirac o particelle di Majorana costituisce
ancora oggi uno dei problemi piuÁ avvincenti della fisica.
In chiusura dei gloriosi anni trenta, il
volume contiene una selezione degli atti di
un famoso convegno internazionale, organizzato dalla SocietaÁ Italiana di Fisica a
Bologna nei giorni 18-21 Ottobre 1937, per
la ``Celebrazione del Secondo Centenario
della Nascita di Luigi Galvani''. In quell'occasione parteciparono ai Congressi di
Fisica, Radiobiologia e Biologia, una dozzina di Premi Nobel.
Per quanto riguarda l'ultimo periodo,
Marcello Conversi e Oreste Piccioni pubblicarono su Il Nuovo Cimento durante la
guerra alcuni fondamentali lavori sulla rilevazione diretta dei ``mesotroni'' o ``mesoni'' (che oggi sappiamo essere non piuÁ
mesoni, bensõÁ muoni) rilevati nella radiazione cosmica dura e sulla loro vita media.
La nota selezionata nel libro eÁ del 1944 e
descrive il celebre apparato sperimentale
``con la disposizione dei contatori, degli
schermi di piombo e dell'assorbitore di
ferro'', l'altrettanto celebre ``complesso
registratore'', basato sulle coincidenze ritardate tra gruppi di contatori, nonche i
risultati delle misure effettuate nel processo di disintegrazione dei mesoni lenti
frenati nel ferro.
Nel complesso, riteniamo che si tratti
di una serie di lavori che riassumono, in
maniera compatta e mediante la riproduzione integrale degli originali, il
meglio di quanto la fisica ha fatto nell'ambito temporale di quasi un secolo.
Questo singolo Volume eÁ quindi prezioso quanto un'intera Biblioteca.
G. Dragoni
