A cura di @ulrich.

All’inizio del 1953 forse Enrico Fermi ancora non sapeva di essere condannato da un cancro allo stomaco, causato probabilmente dalle passeggiate all’interno del reattore da lui stesso costruito. Ma era interessato a un problema di fisica che gli sembrava fondamentale: quello della freccia del tempo. Affascinato dai primi computer a disposizione, decise di eseguire, insieme ai suoi collaboratori Pasta e Ulam, quel che forse è il primo esperimento di simulazione numerica. Fermi, quasi sicuramente l’ultimo fisico che fu sia un grande teorico e un grande sperimentale, inventò anche le simulazioni numeriche.

Prendete un cristallo unidimensionale, i cui atomi siano legati tra loro da forze armoniche. Se preparate lo stato iniziale, per esempio, nel primo modo di Fourier, il cristallo rimarrà in quello stato per sempre. Sistemi esattamente integrabili non conoscono il principio di equipartizione dell’energia. Nessuna freccia del tempo: il sistema rimane eternamente “immobile”, per così dire. Fermi era convinto che una piccola anarmonicità avrebbe portato all’equipartizione dell’energia. Poiché con l’introduzione di anarmonicità non è possibile integrare analiticamente le equazioni del moto, Fermi si decise a un esperimento numerico: avrebbe integrato le equazioni del modo numericamente. Coinvolse Pasta e Ulam e usarono il MANIAC, il computer più potente dell’epoca, per investigare il sistema. Con loro grande sorpresa scoprirono che una piccola non anarmonicità non è sufficiente a portare il sistema all’equilibrio; si osservano invece cicli di ricorrenza e di superricorrenza. Tutto ciò, nel tempo, portò allo sviluppo della teoria del caos e allo studio di soluzioni d’onda di quasi-particella, chiamate “solitoni”. Una parte molto importante della fisica di oggi.

L’articolo originale è firmato Fermi, Pasta, Ulam. A pagina 2 dell’articolo, in una nota a piè di pagina, si legge:

We thank Miss Mary Tsingou for efficient coding of the problem and for running the computations on the Los Alamos MANIAC machine.

Cioè, Miss Mary Tsingou ha fatto tutto il lavoro numerico e non ha neanche firmato l’articolo originale.

Questo articolo del 2008 su Physics Today ha contribuito a ristabilire la verità, tanto che adesso il paradosso FPU (Fermi-Pasta-Ulam) viene chiamato paradosso FPUT (Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou).

 

Immagine da Wikimedia Commons.