"Lavorare è codificare" e il filato è programmabile in questo laboratorio di fisica

Per Elisabetta Matsumoto la teoria dei nodi è la teoria della maglia.

Elisabetta Matsumoto tiene in mano un Jitterbug cubottaedrico a ingranaggi che ha progettato con il matematico Henry Segerman.Credit...Johnathon Kelso per The New York Times

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Di Siobhan Roberts

BOSTON – Alla vigilia della riunione annuale di marzo dell’American Physical Society, una sessione domenicale “stitch ’n bitch” si è riunita durante l’happy hour in un bar della hall dell’hotel Westin Boston Waterfront.

Karen Daniels, fisica della North Carolina State University, aveva twittato l'avviso dell'incontro quel giorno: "Sei un fisico appassionato di lavoro a maglia, uncinetto o altre arti della fibra?" lei chiese. "Sarò io a lavorare a maglia un toro." (Un toro è una ciambella matematizzata; la sua è stata ispirata da una figura nell'articolo scientifico di un amico.)

Al bar, tra tavoli ingombri di gomitoli, il dottor Daniels ha assorbito i consigli di progettazione di un gruppo di knitters specializzati, tra cui Elisabetta Matsumoto, matematica applicata e fisica presso il Georgia Institute of Technology e co-conduttrice dell'incontro.

Per il dottor Matsumoto, il lavoro a maglia è più di un hobby artigianale con benefici per la salute. Si sta imbarcando in un progetto quinquennale, "What a Tangled Web We Weave", finanziato dalla National Science Foundation, per indagare la matematica e la meccanica dell '"antica tecnologia conosciuta come lavoro a maglia".

Alcuni degli esempi più antichi risalgono all'XI secolo in Egitto. Ma nonostante generazioni di conoscenze pratiche ed esperienziali, le proprietà fisiche e matematiche dei tessuti a maglia raramente vengono studiate in modo da produrre modelli predittivi sul comportamento di tali tessuti.

Il dottor Matsumoto sostiene che "lavorare a maglia è codificare" e che il filato è un materiale programmabile. I potenziali dividendi della sua ricerca spaziano dall’elettronica indossabile alle impalcature sui tessuti.

Durante l'incontro dell'happy hour, ha lavorato a maglia un campione che illustra una tecnica di chirurgia plastica chiamata plastica Z. Il campione era per un discorso che avrebbe tenuto mercoledì mattina alle 8, intitolato "Grovigli topologici contorti". Decine di fisici si sono presentati, nonostante una sessione parallela in competizione su "La meccanica estrema dei palloncini".

"Lavoro a maglia da quando ero bambino", ha detto la dottoressa Matsumoto al suo pubblico (per lo più maschile). "Questa è stata la cosa che ho fatto per andare d'accordo con mia madre quando ero adolescente. È stato semplicemente un sogno prendere tutte queste cose che ho imparato e con cui giocavo da bambino e trasformarle in qualcosa di scientificamente rigoroso."

Come primo passo, il suo team sta enumerando tutti i possibili punti lavorabili: "Sarà un numero infinito numerabile. Stiamo lavorando ora su come classificarli".

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L'indagine è informata dalla tradizione matematica della teoria dei nodi. Un nodo è un cerchio aggrovigliato, un cerchio incastonato con incroci che non possono essere districati. (Un cerchio senza incroci è un "nodo.")

"Il punto a maglia è costituito da tutta una serie di nodi slip, uno dopo l'altro", ha detto il dottor Matsumoto. Righe e colonne di nodi scorrevoli formano uno schema reticolare così regolare da essere analogo alla struttura cristallina e ai materiali cristallini.

Attraverso la teoria dei nodi, il dottor Matsumoto sta essenzialmente sviluppando una teoria della maglia: un alfabeto di punti a cellula unitaria, un glossario di combinazioni di punti e una grammatica che governa la geometria e la topologia della maglia: l'elasticità del tessuto, o la sua "elasticità emergente". "

Quando discute delle proprietà emergenti del lavoro a maglia, il dottor Matsumoto a volte fa riferimento a una farfalla, il vibrante morfo blu. Il suo colore è otticamente emergente, risultato non di pigmento chimico ma di struttura. In effetti, ogni ala è un metamateriale: ricoperta da strati di scaglie nanometriche, disposte in uno schema chiamato superficie giroide, l'ala assorbe la maggior parte delle lunghezze d'onda della luce, ma riflette il blu.