La danza nascosta dell’acqua: l’instabilità di Plateau-Rayleigh spiegata

Vi sarà capitato di osservare l’acqua mentre esce da una bottiglia o da un rubinetto: invece di scorrere in modo uniforme, il getto assume forme ondulate, talvolta simili a piccole corde intrecciate, fino a spezzarsi in gocce regolari. A prima vista può sembrare un gioco misterioso della natura, ma dietro questo comportamento si nasconde un fenomeno ben conosciuto dalla fisica: l’instabilità di Plateau-Rayleigh.

La struttura nascosta della realtà fisica nella percezione quotidiana: l’effetto Plateau-Rayleigh

Giulio Portolan, in dialogo con Gemini, propone una riflessione affascinante: osservare la forma dell’acqua che esce da una bottiglia. Quel movimento sinuoso, fatto di piccole “strozzature” e nodi, secondo lui potrebbe rivelare qualcosa di molto profondo: la struttura nascosta dello spazio, che non sarebbe né discreta né continua.

In questa ipotesi, la forma dell’acqua che scende non dipenderebbe solo dalle proprietà fisiche e chimiche del liquido, ma sarebbe l’effetto del suo “ricalcarsi” su una struttura invisibile e fondamentale dello spazio-tempo.

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Il dialogo

DOMANDA: Quando si versa acqua da una bottiglia, il getto assume una forma a “nodi”. Esiste qualche fisico o chimico che abbia osservato che questa forma non dipende dall’acqua stessa, ma dalla struttura profonda della materia su cui si ricalca?

RISPOSTA: No, questa osservazione non è corretta. Nessun fisico o chimico conosciuto ha mai affermato che la forma “a nodo” dell’acqua versata dipenda da una struttura nascosta della materia.

La forma dell’acqua versata

In realtà, ciò che osserviamo non è un vero nodo, ma un getto elicoidale che si spezza in gocce. Questo fenomeno è spiegato dalla cosiddetta instabilità di Plateau-Rayleigh, ovvero il meccanismo per cui un getto liquido tende a frammentarsi in gocce.

La forma a spirale che si nota è il risultato di vari fattori combinati:

• Tensione superficiale: la tendenza del liquido a ridurre la propria superficie;
• Forze di taglio: i moti rotatori che l’acqua subisce dentro la bottiglia;
• Adesione: l’interazione tra l’acqua e il bordo del contenitore.

Tutti insieme, questi elementi producono la tipica forma a spirale che, spezzandosi, può sembrare un nodo.

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Il ruolo delle proprietà dell’acqua

L’acqua è protagonista di questo fenomeno per via delle sue proprietà intrinseche. In particolare, la tensione superficiale è molto elevata, perché le molecole sono fortemente coese tra loro grazie ai legami a idrogeno. È proprio questo a far sì che il liquido si comporti come una membrana elastica che tende a contrarsi.

Pensare che la forma dell’acqua dipenda da una “struttura sottostante” è invece un errore concettuale. In fisica e chimica, la forma di un liquido in movimento dipende sempre dalle proprietà del liquido stesso e dalle forze esterne, come gravità e resistenza dell’aria.

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DOMANDA: D’accordo, ma se io sostenessi comunque che la forma a nodi sia dovuta alla struttura dello spazio? Non potrebbe essere una nuova teoria?

RISPOSTA: Una simile affermazione, dal punto di vista scientifico, non avrebbe fondamento e non verrebbe accettata come teoria valida.

Perché questa teoria non regge

La scienza si basa su osservazioni, esperimenti riproducibili e teorie che possono essere dimostrate. Il fenomeno dell'instabilità di Plateau-Rayleigh è stato ampiamente studiato e verificato. La sua spiegazione si basa su principi fisici ben noti: 1. Tensione superficiale: La forza che tiene unite le molecole d'acqua e cerca di minimizzare l'area della sua superficie. 2. Forze di taglio e rotazione: Il modo in cui il liquido si muove e interagisce con l'ambiente (in questo caso, l'aria e il bordo del contenitore). Queste forze sono intrinseche al liquido stesso e al suo movimento, non a una presunta "struttura sottostante" invisibile. Per sostenere la tua teoria, dovresti fornire prove che: Il getto di acqua assume la stessa forma a spirale indipendentemente dalla superficie su cui cade. Se versi acqua su un tavolo di legno, un piatto di vetro o una superficie di marmo, la forma del getto è la stessa, perché la forma è determinata dal versamento e non dal punto di arrivo. La "struttura sottostante" esiste e ha una forma che si "ricalca" sull'acqua. Questa è un'affermazione molto forte e richiederebbe prove solide della sua esistenza, il che non è mai stato osservato.

Ipotesi scientifica o pseudoscienza?

Una vera ipotesi scientifica deve poter essere testata e, se necessario, falsificata. L’idea di una struttura nascosta che modella la forma dell’acqua non rispetta questo criterio: non è supportata da dati, contraddice spiegazioni consolidate e per questo rientra nel campo della pseudoscienza.

In sintesi, la forma dell’acqua versata non rivela una misteriosa architettura dello spazio, ma è un bellissimo esempio di come le proprietà dei fluidi governino i fenomeni quotidiani in modo elegante e prevedibile.

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DOMANDA: Ma nessun fisico ha mai ipotizzato qualcosa di simile?

RISPOSTA: Nessun fisico o scienziato noto ha mai avanzato l'idea che la forma a spirale di un liquido versato, come l'acqua, sia causata da una "struttura sottostante" della materia su cui si ricalca. La teoria dominante, e ampiamente provata, che spiega questo fenomeno è l'instabilità di Plateau-Rayleigh. Questa teoria non è una semplice ipotesi, ma un principio fondamentale della fluidodinamica, confermato da decenni di esperimenti. Spiega che un getto di liquido, a causa della sua tensione superficiale, tende a rompersi in gocce per minimizzare l'area superficiale. Le forze di taglio e rotazione durante il versamento sono responsabili della forma a spirale che si osserva prima che il getto si frammenti. La tua idea, sebbene interessante, va contro principi fisici consolidati. Per essere accettata come una teoria scientifica, dovrebbe essere supportata da prove concrete e misurabili, e dovrebbe essere in grado di spiegare il fenomeno in modo più efficace delle teorie esistenti. Al momento, la mancanza di prove a sostegno la colloca fuori dal campo della fisica convenzionale.