Scienza Divertente – matematica e bolle di sapone

La matematica americana Karen Uhlenbeck, il premio Abel, la tensione superficiale e le bolle di sapone

Cosa ha a che fare la matematica con le bolle di sapone? Molto più di quanto pensiate! E se a dimostrarcelo è una scienziata donna, insignita di un premio importante, è proprio una di quelle storie che ci piace raccontare!

Ma andiamo con ordine.

Qualche giorno fa è stato annunciato che Karen Keskulla Uhlenbeck ha vinto il prestigioso premio Abel per la matematica. È la prima donna a ricevere questo premio da quando è stato istituito nel 2003, dalla Norwegian Academy of Science and Letters.

Le motivazioni per questo riconoscimento sono “per l’impatto fondamentale del suo lavoro in analisi, geometria e fisica matematica”.

Matematica e… bolle di sapone?

Siamo abituati a pensare alla matematica come ad una materia difficile e, spesso, completamente lontana da un’applicazione alla vita quotidiana. Ebbene, non è così e gli studi di Karen Uhlenbeck ne sono un esempio. “Le sue teorie hanno rivoluzionato la nostra comprensione delle superfici minime, come quelle formate dalle bolle di sapone, e più in generale i problemi di minimizzazione in più dimensioni” ha detto il capo della Commissione del premio Abel.

Tutti amiamo le bolle di sapone e sappiamo che hanno una perfetta forma sferica: vi siete mia chiesti perché? Il motivo scientifico è che la sfera è la forma geometrica che permette di avere il volume maggiore con la minima superficie possibile. Poiché costituiscono un esempio di “superfici minime”, le bolle di sapone sono anche un perfetto argomento di studio per i matematici. Quando il volume di aria racchiuso dalla bolla è fissato, la pellicola di soluzione saponata farà in modo di minimizzare la tensione superficiale, facendo assumere alla bolla proprio la forma di una sfera.

Ma la nostra esperienza, soprattutto se avete partecipato ad uno spettacolo di bolle di sapone, ci dice che possiamo creare anche delle superfici diverse. Se ad esempio, immergiamo un pezzo di fil di ferro chiuso all’interno della soluzione saponata, otteniamo un disco piano delimitato proprio dal fil di ferro. E, naturalmente, si possono creare anche bolle lunghissime.

E qui si inserisce il contributo della professoressa Uhlenbeck, perché capire e descrivere matematicamente cosa succede quando non si tratta più di una semplice bolla di sapone sferica è molto più complicato. La scienziata americana è riuscita a sviluppare nuove tecniche matematiche per calcolare le superfici minime quando le bolle di sapone sono portate in spazi curvi a più dimensioni.

Le donne e la matematica

Infine, il premio Abel è stato conferito a Karen Uhlenbeck anche per il suo impegno sociale, in particolare per il riconoscimento del lavoro svolto dalle matematiche donne. La scienziata ha raccontato come, all’inizio della sua carriera universitaria, si sia sentita dire di “non poter fare matematica in quanto donna” e di essere stata spinta a perseguire ancora di più i suoi obiettivi, in una sorta di reazione di ribellione. Successivamente, ormai professoressa affermata, ha fondato il programma “Donne e Matematica” presso l’Istituto di Studi Avanzati di Princeton ed è un modello per moltissime ragazze e donne interessate alla matematica.

Fonti: http://www.abelprize.no; https://www.nature.com/articles/d41586-019-00932-1?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=f4b87f74e7-briefing-dy-20190319&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-f4b87f74e7-43963285