Poi si muove solo il vento

Una farfalla nasce da petali e neve. Lascia un cielo dipinto, attraversa lo spazio, una tempesta e un buco nero, rinasce da un lampo e torna a posarsi su un fiore di mandorlo. È il video di Ad Astra: sette scene, il viaggio e il ritorno.

Ogni fotogramma è calcolato da modelli fisici, simulati con software scientifico e codice sviluppato ad hoc, sotto la mia direzione. Nessuna immagine è stata generata da un'IA. Per questo la risoluzione è arbitraria, limitata solo dalla potenza di calcolo: la versione pubblicata è in 8K reali, calcolati pixel per pixel. Il testo latino e la musica sono miei; la voce di Alma Hale, il coro e l'orchestra sono resi da un'IA.

Per un fisico teorico è entrare in un sogno. Mi sono dato una regola sola: la fisica deve mettere in luce i concetti, non diventare sfoggio di sapere. A me ha fatto pensare a una versione moderna, e fisica, di Fantasia, il film di Walt Disney.

Prima delle immagini viene la musica. Il brano è stato misurato contro la partitura: ogni accordo col suo istante, la linea del basso, le frasi cantate, le onde del volume. Le scene cominciano dove la musica respira, e dentro ogni scena i gesti cadono sulle note.

0:00 · La partenza

Si parte da un mandorlo in fiore e si cammina in un solo paesaggio che cambia stagione: i girasoli, un campo di grano coi corvi, la neve, una notte stellata col suo cipresso. Sono quadri di Vincent van Gogh, reinterpretati liberamente.

Il cielo è un fluido: turbolenza in due dimensioni, lasciata evolvere finché i vortici piccoli si fondono in vortici grandi. Le stelle stanno nel cuore dei vortici. Lo stesso vento porta i petali e la neve.

I corvi sono i pensieri cupi che se ne vanno. La farfalla è il contrario. Nasce nel centro di massa dei petali, che cadono verso quel punto girandogli attorno: come un pianeta che si forma dalla materia informe, per accumulazione gravitazionale.

0:28 · Le meteore

La farfalla lascia il cielo dipinto ed esce nello spazio, sempre più veloce. Qui la fisica è la relatività ristretta. Chi viaggia a una frazione importante della velocità della luce vede le stelle raccogliersi davanti a sé, e le vede farsi più chiare e più azzurre: aberrazione ed effetto Doppler. Nel video si arriva al 72 per cento della velocità della luce, sull'acuto più alto della voce.

Tranne uno, i colori delle meteore sono quelli delle meteore vere, uno per elemento: sodio, magnesio, calcio, ferro, l'azoto e l'ossigeno dell'aria. E la deriva del volo segue un attrattore di Lorenz: la curva del caos, che ha la forma di una farfalla.

0:57 · La tempesta

Un mare in burrasca, di notte. Le onde che si arricciano sono un'instabilità di Kelvin-Helmholtz: nasce quando due strati di fluido scorrono uno sull'altro a velocità diverse, ed è la stessa che arriccia certe nuvole.

Il basso scende per semitoni, e il mare scende con lui: una fila di onde e un gradino per ogni accordo. Una scala cromatica, a guardarla bene, è un'elica.

I due fulmini cadono sui due Re bemolle. Ognuno è una scarica vera: cresce passo dopo passo dove il campo elettrico è più forte, e per questo si ramifica.

Una confessione. Il mare non è simulato in tre dimensioni: ogni fila di onde è una sezione dello stesso fluido, a una distanza diversa. Le quinte di un teatro, come nella multiplane camera di Fantasia.

1:28 · Il buco nero

In fondo alla ragnatela cosmica c'è un buco nero. Volevo che si capisse come la gravità piega lo spazio-tempo, e perché l'immagine che Interstellar ha reso celebre ha proprio quella forma.

Qui la luce è calcolata in modo esatto, per un buco nero che non ruota: di ogni raggio si segue il cammino attorno alla massa. Ne escono da sole l'ombra, l'anello di fotoni, e la parte posteriore del disco sollevata sopra l'ombra.

Quando la farfalla gli passa dietro, la gravità ne piega l'immagine: prima due archi, poi, quando è allineata, un anello intero. È un anello di Einstein.

La ragnatela è materia oscura: particelle che cadono sotto la propria gravità in un universo che si espande, fino a formare vuoti, fili e nodi. La materia oscura è il filo; le galassie sono lampadine appese ai fili.

Il disco invece è sognato. È il fluido della tempesta arrotolato in tre anelli, e ognuno gira col periodo della sua orbita, più svelto verso il centro, come vuole Keplero. Al posto del disco del film, il vortice della Notte stellata.

2:02 · La nascita

C'è chi pensa che il nostro stesso universo possa essere l'interno di un buco nero. La scena comincia lì: buio, poi un lampo, e uno scoppio di scintille fermo nel tempo. Visto da fuori, sull'orizzonte il tempo è fermo. Riparte quando la voce canta tempus.

Come si ricompone una farfalla dalle particelle di un big bang? Non serviva la teoria delle stringhe: serviva che la storia tenesse. La farfalla è fatta di 117 triangoli, e un barione, come il protone, è fatto di tre quark. Così il modello è un plasma che si raffredda. Sopra una temperatura critica le cariche sono libere, in un fluido attraversato da onde sonore; sotto, si legano a tre a tre. Tre punti di luce, un triangolo: così si costruisce la materia.

La luce delle scintille si raffredda come quella di un corpo incandescente, da trentamila a duemilacinquecento kelvin, un gradino per accordo: dal bianco azzurro all'oro.

È un giocattolo, ma ogni suo regime è fisica vera. Con una sola licenza: le particelle vere di questo tipo sono «bianche», neutre di colore. Le sue no.

Te quaero sine nomine, dice il testo. Prima che la simmetria si rompa le particelle sono tutte uguali: senza nome.

2:28 · La pulsar

Un campo profondo: innumerevoli galassie. In una fotografia vera di quel tipo quasi nessuna luce è una stella. Non omnis lux est sidus: non ogni luce è una stella, alla lettera. E fra tutte quelle luci, per lei, stella è una sola.

Non omnis vox est sonus, continua il verso. Per questo la sua stella è una pulsar: un faro che ruota e lampeggia con la regolarità di un metronomo. La prima, scoperta da Jocelyn Bell nel 1967, batte ogni 1,34 secondi. La nostra ogni 1,05: un lampo a ogni battito d'ali.

La farfalla la raggiunge lungo il braccio di una spirale, mentre il basso scende dodici note di fila: un passo di spirale per nota, perché la scala cromatica è una spirale logaritmica. La luce della stella segue la voce.

Poi il vortice della galassia sfuma nel cielo dipinto dell'inizio, e la stella è una delle stelle del quadro.

2:58 · Il ritorno

La farfalla plana verso casa. Volevo un gioco: come se pilotasse un aereo e si divertisse a fare voli radenti. E poi un aliante, che scende sapendo già dove dirigersi, con dolcezza.

Il volo è un modello: una massa con la sua portanza, la sua resistenza, una spinta. Lasciato a sé, un volo così oscilla. Scambia quota e velocità: scende e accelera, risale e rallenta. È la fugoide, descritta da Lanchester più di un secolo fa. Il suo periodo, a quella velocità, è il passo delle note del basso.

La traiettoria non è disegnata: si cercano i comandi che portano le cime e i fondi del volo sulle note. Sfiora l'erba a trentacinque centimetri, risale a due metri e sessanta sulla risoluzione in La minore, e tocca il petalo a quattro centimetri al secondo. Il petalo cede, e torna.

Ciò che oscilla trova il suo riposo.

Poi si muove solo il vento.