Astrarte: la forma del fiocco di neve

Alla scoperta delle configurazioni della natura

All’Arcobaleno prosegue e si fa sempre più affascinante, il viaggio tra le meraviglie della natura e dell’universo da cui essa ha avuto origine. Con il progetto “Astrarte”, ispirato all’artista Renzo Bergamo, che amava definirsi “figlio della galassia”, abbiamo iniziato ad investigare ed osservare il cosmo e le forze che lo regolano, e ad imbrigliarne l’armonia e le vibrazioni attraverso la pittura e la creatività. Abbiamo contemplato le manifestazioni più belle della natura di cui siamo parte integrante. E siamo ancora a metà della nostra avventura.. Ed è proprio così, a forza di scrutare ed esplorare, che siamo divenuti sempre più curiosi e bramosi di conoscere, fino a scoprire che la natura cela strutture profonde e schemi ben definiti.

Possiamo intravederle e riconoscerle nella maggior parte degli elementi , sia organici che inorganici e sia animali che vegetali. Ve ne sono dappertutto. Schemi che si ripetono e che fanno sì che forme viventi e non, si somiglino ed abbiano un comune denominatore, pur nella straordinaria biodiversità che caratterizza la vita sulla Terra. E questo accade su piccola come su grande scala. Nel microcosmo come nel macrocosmo..

Infatti, basta volgere lo sguardo anche verso il cielo, per scoprire che persino i vortici d’aria e le formazioni delle nuvole ed ancora più su,  persino il moto dei pianeti ed il modo in cui si formano e si sviluppano le galassie, hanno qualcosa in comune con gli elementi della natura quaggiù.. Con particolari tipi di conchiglia, con la disposizione dei semi all’interno dei girasoli, con i granellini di sabbia, con la disposizione delle scaglie nelle pigne, con il ritmo e la modalità di crescita di una pianta ed altro ancora..

Questi comuni denominatori si chiamano “configurazioni naturali” o “schemi nascosti”. Ecco, tra queste, c’è una straordinaria magia che fa la natura, cui abbiamo avuto la fortuna di assistere proprio in questo periodo e che ha fatto sollevare di meraviglia le sopracciglia dei bambini.. Un piccolo prodigio che con una sola nevicata crea milioni e milioni di piccole, effimere opere d’arte: i fiocchi di neve. Planano soavemente e silenziosamente sul suolo e compongono il manto nevoso.  Da lontano, ci mostra la sua bellezza, severa e maestosa ma, a distanza ravvicinata, ci rivela la sua struttura fatta di minuscoli gioiellini geometrici che sembrano creati da un progettista misterioso, o da un artista con molto estro. Un indizio vitale per comprendere la complessità e la bellezza delle forme naturali.

Chiunque si trovi a contemplare questi candidi corpuscoli, od a godere dei bellissimi paesaggi innevati, di certo non si può sottrarre alla stessa meraviglia dei più piccoli.  Ma forse pochi sanno che un fiocco di neve, o meglio, un cristallo di ghiaccio, rappresenta molto di più della bellezza della sua forma. Esso è il teatro in cui le leggi fisiche si esplicano e producono le regolarità matematiche con cui la natura si manifesta ai nostri occhi..

Ma anche l’aver scoperto questo, non basta a spiegare la sua struttura, perché le leggi sono matematiche al livello degli atomi e delle galassie, mentre le forme che vediamo tutt’intorno a noi hanno una scala umana. Come possiamo conciliare allora, l’incredibile varietà delle sue forme con le regolarità matematiche? Dalla domanda iniziale nascono molti altri quesiti..

I bambini non conoscono le leggi della fisica. Ma stimolare continuamente la loro innata indole esplorativa e propensione alla percezione dell’”estetico della natura”, rappresenta una sorta di laboratorio maieutico ispirato alla filosofia socratica (dal greco τέχνη μαιευτική, técne maieutichè, “arte ostetrica”) attraverso cui aiutarli nel processo di scoperta e, nel tempo, a costruirsi le proprie competenze, fino a cercare dentro di sé la “verità” intesa in senso greco. Ma non prima di porsi la domanda fondamentale che è propria dei bambini e che muove il mare della conoscenza da adulti: Come funziona tutto?

Insieme ai bambini abbiamo scoperto che cercare d’investigare sui fiocchi di neve non solo è bello ma è fondamentale, perché i concetti scientifici e matematici che li spiegano, derivano da interrogativi ancora più grandi, ai quali sono inestricabilmente collegati.. Ecco perché abbiamo scelto di studiarli e di raccontarli..

Questi gioielli di ghiaccio hanno una sconcertante combinazione di caratteristiche. Da una parte, rivelano una simmetria uguale a quella dell’esagono della matematica, ma molto più elaborata. Le ramificazioni hanno una struttura simile ad un albero e, così si dice, non esistono due fiocchi di neve uguali. Come funziona questo strano miscuglio di regolarità e d’infinita varietà? Se la regolarità è la conseguenza di leggi matematiche, da dove viene la varietà? Il concetto fondamentale è quello di simmetria. Essa definisce le configurazioni, non in base a come emergono e perché emergono, ma in base al loro tipo. Da sola, la simmetria, è troppo rigida per spiegare tutte le regolarità della natura, però in combinazione con altri concetti, quali il caos e la complessità, fornisce una cornice di riferimento unificata per una gamma sorprendente  di regolarità naturali. Ed anche per quelle che ci appaiono essere irregolarità..

Ecco, questo è un punto cruciale, si può dire filosofico.. A volte, qualcosa che appare casuale,  ha un ordine nascosto e la matematica è lo strumento mentale che usiamo per coprire quale potrebbe essere tale ordine.  E’ attraverso le forme della natura che la matematica si fa bella perché è proprio dalla natura, che abbiamo ottenuto la matematica..

Il nostro fiocco di neve a volte ha una forma precisa. Un’immagine mozzafiato: è simile ad una felce, una felce di puro cristallo. Anzi, somiglia a sei felci, identiche ed unite alle radici. Il nostro fiocco di neve è veramente uno sconcertante miscuglio di regolarità e di casualità, di ordine e disordine, di configurazioni precise e di baraonda sconclusionata. A volte ha una simmetria esagonale quasi perfetta ma è una figura che non si trova nella geometria euclidea. Non è casuale, eppure nessun dizionario riporta il suo nome. Quello che possiamo trovare su un dizionario, e che abbiamo trovato su internet presso l’aula multimediale, è la parola “dendrite”, che è il termine usato dagli scienziati per descrivere questo genere di figura ma non definisce in toto questo prodigio della natura.  E, come accade nel gioco delle “scatole cinesi”, nel quale ogni scatola che si apre ne nasconde un’altra da aprire e così via, i nostri alunni hanno fatto un’altra scoperta, che non riguarda i meandri della natura ma quelli della lingua in cui ci esprimiamo. Hanno imparato che molte parole della lingua italiana, soprattutto quelle della scienza, derivano da una lingua antica, che ha dato origine, insieme al latino, alla nostra, bellissima e musicale.. Ed ogni qualvolta ci esprimiamo, seppur inconsapevolmente, usiamo parole greche o latine. “Dendrite” infatti, deriva dal greco δένδρον, (dèndron) e significa “albero”..

Che forma ha l’albero? Una forma ad albero. Un fiocco di neve non è un albero, né una felce, né una piuma. Eppure, quando nella suo processo di formazione prevalgono gli elementi caotici, ne diviene simile..

Che genere di universo crea forme come quelle dei fiocchi di neve!? E’ un bel mistero.. Di sicuro, ha a che fare con il ghiaccio. I fiocchi di neve sono fatti di ghiaccio. Ed è certo che  nel cielo non esistono stampi per fiocchi di neve.. Sembra che il ghiaccio ami creare tutto da solo queste configurazioni simili a felci. Gli basta qualcosa di freddo su cui svilupparsi. Ma non basta a spiegare le innumerevoli e meravigliose forme che assume..

L’abbiamo scoperto da poco tempo, quanto sia importante capire la forma, o configurazione, del fiocco di neve.  La sua bellezza non è casuale e non serve solo a riempire di meraviglia i nostri occhi. La bellezza del fiocco di neve è come un invito che ci porge la natura.. L’invito ad aprire il suo libro, dove pagina dopo pagina,  scoprire e cercare di capire “come funziona tutto”. E così è stato per i bambini..

Che stupore poi, sapere che uno dei più sublimi astronomi del passato, Keplero (Johannes Kepler), iniziò proprio così. La sua curiosità di bambino lo indusse a ricercare incessantemente gli schemi nascosti della natura e, divenuto adulto, scoprì leggi matematiche nei semi della melagrana e nei movimenti dei pianeti. Ma la cosa ancor più sorprendente è il suo studio approfondito ed appassionato del fiocco di neve.. Tanto che, nel 1611, scrisse “Strena seu de nive sexangula” (Strenna, ossia della neve esagonale) il libro dove propose quello che rappresenta un vero enigma della natura: “Deve esistere una causa precisa per la quale, ogni qual volta cominci a cadere la neve, le sue formazioni iniziali presentano inevitabilmente la forma di una stellina a sei punte. Se ciò accade per caso, infatti, perché non ne cadono anche a cinque, o a sette, punte? Perché sempre a sei, a patto che non si scompiglino e si aggroviglino in masse per accumulazione irregolare, ma continuino a rimanere sparse e diffuse?” Keplero risolse in parte l’enigma ed alcune delle leggi da lui scoperte aprirono il campo alle leggi sulla gravitazione universale formulate in seguito da Isaac Newton e poi ritoccate da Albert Einstein.

Ecco, dopo aver scoperto quanto sia sorprendente un fiocco di neve, abbiamo voluto rendere onore alla sua bellezza ed alla sua importanza, istituendo un’elaborata e lunga unità didattica sulla prima tra le configurazioni della natura e sull’inverno. Così, dopo aver esplorato ed osservato, da piccoli scienziati, ci siamo trasformati in artisti e con la nostra fantasia e creatività, abbiamo rappresentato la stagione invernale in un modo divertente, con la costruzione e la vestizione del nostro personaggio introduttivo delle stagioni “Messer Gelo”, ed al contempo suggestivo, allestendo uno scenario a tema, con un cartellone dalla foggia fiabesca, realizzato con i gessetti colorati e la neve in 3D, in uno degli atrii sottostanti le classi. In seguito abbiamo giocato con dei bottoncini di vetro con cui comporre forme simmetriche. L’ultima opera è la più evocativa e simbolica: una tela dipinta di cielo sulla quale campeggia una meravigliosa struttura, la cui trasparenza ed eleganza, è stata resa realizzando un calco delle foglie del nostro giardino. I bambini sono rimasti sorpresi, nello scoprire che spalmando della colla sulla superficie della foglia, ed aspettando che si asciughi, si forma un film trasparente od opalescente che una volta sollevato, ne rivela le strutture più intricate: una sorta di “avatar” della foglia, atta a diventare parte di un prezioso cristallo di ghiaccio..

Siamo partiti per un viaggio alla ricerca dei segreti più profondi dell’universo. Keplero sarebbe stato sorpreso di sapere quanto le risposte siano collegate al suo amato fiocco di neve..