La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Homo geometricus: evoluzione delle forme

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Homo geometricus: evoluzione delle forme"— Transcript della presentazione:

1 Homo geometricus: evoluzione delle forme
Silvia Morante Dipartimento di Fisica Università di Roma “Tor Vergata” DARWINISMO ARCHITETTONICO NUOVE GEOMETRIE ARCHITETTONICHE 13 Giugno 2009 Limonaia di Palazzo Ruschi Pisa

2 Le leggi della fisica forme “naturali” Cosa plasma le forme? forme “artificiali” L’uomo Realizzazione (rapida) di forme altamente “improbabili”

3 Probabilità di realizzazione spontanea Energia libera
-TS U - termine entropico + energia interna fluttuazioni termiche campo di forze destabilizzanti condizionante forma = struttura “stabile” (in quel tempo, in quel luogo)

4 All’inizio c’era nebula primordiale
L’evoluzione della materia dal Big Bang (t=0) a oggi (t~12x109 anni) determinata da: leggi di simmetria e di conservazione gravità, elettromagnetismo, interazioni deboli, interazioni forti All’inizio c’era Un plasma di quark gluoni leptoni protoni e neutroni nebula primordiale idrogeno, deuterio ...

5 All’inizio c’era La nebulosa Orione è una fucina di polvere e
gas rotanti dove si stanno formando migliaia di stelle L’evoluzione della materia dal Big Bang (t=0) a oggi (t~12x109 anni) determinata da: leggi di simmetria e di conservazione gravità, elettromagnetismo, interazioni deboli, interazioni forti All’inizio c’era Un plasma di quark gluoni leptoni protoni idrogeno Le giovani stelle cariche di energia trasformano l’ambiente attorno ad esse emettendo getti di gas caldo e rilasciando onde d’urto supersoniche e venti stellari

6 Galassia a spirale Spirali Due galassie in interazione

7 forze gravitazionali e
stabilità dinamica: equilibrio tra forze gravitazionali e forze di velocità crescita per espansione Spira mirabilis (Torricelli)

8 Spirale logaritmica

9 subunità poligonali di dimensione crescente
spirale logaritmica approssimata

10 ...e sfere Spirali

11 tempo di formazione di un sistema solare ~ 3.000.000.000 anni

12 Cambiamenti di scala l’evoluzione dell’evoluzione tempi
dall’evoluzione del cosmo all’evoluzione dei sistemi viventi le forme evolvono ad una velocità inversamente proporzionale alle loro dimensioni tempi

13 decimi di secondo (normalizzando l’età dell’Universo
Da A decimi di secondo (normalizzando l’età dell’Universo ad un anno solare) Big Bang Formazione della Terra Prime forme di Vita Mammiferi Homo sapiens Oggi 200

14 tempo di formazione di una stella ~ 3.000.000.000 anni
tempo di formazione di un umano ~ 20 anni tempo di formazione di una cellula 20 minuti  20 ore

15 ordine di grandezza (m)
Ø oggetto dimensioni (m) ordine di grandezza (m) Terra = 107 Giove = 108 Sole 109 aScorpii 1012 VY Canis Majoris 3x1012 Via Lattea anni luce (al)* 1021 Universo al 1.5x1026 virus (0.01 0.1) mm# 10-8  10-7 batterio (0.1 1000) mm 10-7  10-3 cellule eucariotciche (10  ) mm 10-5  10-1 altezza uomo 1 lunghezza balena blu 15 10 altezza albero più alto 100 102 il più grande organismo vivente 5000 5x103 Cambiamenti di scala * 1 al = m ~ 1016m # 1 mm = m = 10-6m

16 dimensioni di una stella ~ 1.000.000.000.000 m
dimensioni di un umano ~ 1 m dimensioni di una cellula ~ 0.1 m  m

17 ma se gli oggetti sono “piccoli”* non la gravità è rilevante, ma
L’evoluzione della materia dal Big Bang (t=0) a oggi (t~12x109 anni) determinata da: leggi di simmetria e di conservazione gravità, elettromagnetismo, interazioni deboli, interazioni forti ma se gli oggetti sono “piccoli”* non la gravità è rilevante, ma la tensione superficiale * “piccoli” = composti da poche molecole e di dimensioni paragonabili al mezzo in cui si muovono

18 Tensione superficiale:
contrazione fino alla superficie di area minima* Forma sferica: forma con superficie minima per un dato volume La forma sferica appare dove il corpo è soggetto solo (prevalentemente) alle forze di interazione molecolare * naturalmente “minima” è da intendersi in senso relativo (relativamente alle forze in gioco)

19 Una molecola in contatto (legata) ad un’altra si trova in uno stato di energia minore rispetto ad una molecola non in contatto Una molecola all’interno ha tutti i possibili contatti che non sono possibili per una molecola alla superficie Lo stato di energia minima in un liquido corrisponde allo stato di superficie minima  qualsiasi increspatura sulla superficie ne aumenta l’area  la superficie tende ad essere “liscia” (come una massa tende a scendere a valle in un campo gravitazionale)

20 ma le cellule virali hanno bozzi e crateri
sulla loro superficie (capside) quasi-sferica

21 Un singolo tipo di proteina
Virus: potenziale genetico limitato  scarso livello di complessità leggi di simmetria Capside: composto da molte copie di una singola (poche) proteina tenuto insieme da interazioni proteina-proteina Un singolo tipo di proteina  tipi di interazione limitati Geometrie favorite: identico intorno per ogni molecola di proteina (~ cristallo) Un singolo tipo di proteina elica

22 forma quasi-sferica  moto browniano
Il capside della maggior parte dei virus è di forma icosaedrica. L’icosaedro regolare è il modo migliore di formare una shell chiusa con subunità identiche. Un icosaedro è una superficie le cui facce sono 20 triangoli equilateri identici (a). Nella maggior parte dei capsidi icosaedrici ciascuna faccia triangolare è formata di tre subunità identiche (b). Il capside è quindi formato da 60 subunità. forma quasi-sferica  moto browniano

23 moto verso un obiettivo
forme fluido-dinamiche... ...e cambiamenti dinamici di forma

24 pianta lievito in riproduzione globulo rosso protozoo fibroblasto cellula nervosa bastoncello

25 # di costituenti elementari (atomi)
I sistemi viventi sono sistemi complessi Sono costituiti da molti elementi # di costituenti elementari (atomi) atomo 1 amino acido 10 proteina 103105 cellula 1010 . corpo umano 5x1028 (nucleoni)

26 Sono costituiti da molti tipi di elementi
(~ 300 amino acidi) ● Proteine possibili sequenze diverse! (solo ~107 espresse) 106 reale repertorio di Ab ● Sistema immunitario 107 il repertorio disponibile 108 linfociti 1010 neuroni ● Cervello x 103104 sinapsi 3x109 basi (DNA umano) ● Genoma 4n con n = 3x109 possibili genomi (solo mut/sec) Eigen La variabilità più che la numerosità (gas perfetto) caratterizza un sistema complesso

27 Le strutture “vive” devono organizzarsi in forme contro
la naturale tendenza al disordine

28 mare di materia cellula aumento di disordine aumento di ordine

29 LO SFORZO ORGANIZZATIVO RICHIEDE ENERGIA
REAZIONE “SPONTANEA” al passare del tempo LO SFORZO ORGANIZZATIVO RICHIEDE ENERGIA

30 evoluzione dell’evoluzione
L’evoluzione della materia dal Big Bang (t=0) a oggi (t~12x109 anni) determinata da: leggi di simmetria e di conservazione gravità, elettromagnetismo, interazioni deboli, interazioni forti L’evoluzione delle forme “artificiali” determinata da: necessità pratiche (utensili, vestiti, rifugi, armi, attrezzature scientifiche, mezzi di trasporto...) esigenze estetiche (arti figurative, strumenti musicali, architettura...) evoluzione dell’evoluzione esigenze economiche l’uomo artefice

31 Ricetta (nient’affatto rapida) per fare un uomo
Ingredienti: 15 kg di carbonio 4 Kg di azoto 1 Kg di calcio 500 g di fosforo 200 g di sodio 150 g di potassio 150 di cloro un pizzico di altri quindici elementi (selenio, litio e vanadio in quantità minima) Sciogliere il tutto in circa 40 litri d’acqua (per preparare l’acqua si devono combinare 5Kg di idrogeno e 35 Kg di ossigeno). Aspettare qualche miliardo di anni. Si raccomandano ingredienti di origine controllata in particolare: idrogeno e litio dal big-bang (15 miliardi di anni) carbonio costruito dentro una stella nella fase terminale della sua vita, unendo 3 atomi di elio ossigeno dalla fusione di carbonio ed elio nel nòcciolo di stelle caldissime ferro dalla cenere di stelle esaurite calcio, fosforo, zolfo, cloro, sodio e azoto da caldissime fucine stellari. tracce di elementi più pesanti dalle supernove Liberamente tratto da “Nati dalle stelle” di Piero Bianucci, responsabile del supplemento "Tuttoscienze" della Stampa

32 Gli artefatti: dall’imitazione alla sfida ... e ritorno

33 dall’imitazione...

34 alla sfida...

35 e ritorno!

36 ma ci sono anche forme che l’uomo ha imitato senza
nessuna consapevolezza...

37 flagello dell’E.coli

38 batteriofago

39 ma ci sono anche forme che l’uomo ha imitato senza
nessuna consapevolezza perchè... ... dato un problema due individui (!?) intelligenti (!?) troveranno la stessa soluzione la più funzionale economica elegante


Scaricare ppt "Homo geometricus: evoluzione delle forme"

Presentazioni simili


Annunci Google