Gli stormi di uccelli hanno sempre affascinato scienziati e curiosi, ma ora un gruppo di fisici ha trovato il modo di spiegare qualcosa che sembrava impossibile: come fanno questi sistemi collettivi a “violare” la terza legge di Newton? La risposta arriva da Dresda e coinvolge un’idea tanto elegante quanto sorprendente, quella di creare partner immaginari per ogni elemento del sistema.

Partiamo da un fatto semplice. Quando un uccello vola in uno stormo, presta attenzione solo a chi gli sta accanto o davanti. Non si cura di chi vola dietro. Questo comportamento crea un problema teorico enorme, perché la terza legge di Newton dice che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. È il principio che permette di correre (i piedi spingono il terreno, il terreno spinge indietro), di remare, di far volare un palloncino quando l’aria esce dalla sua apertura. Per oltre 300 anni, questo principio è stato uno dei pilastri della fisica classica. Ma gli stormi di uccelli, gli sciami di batteri, le folle di persone e persino i gruppi di cellule nei tessuti viventi sembrano raccontare una storia diversa. In questi sistemi, le interazioni non reciproche fanno sì che azione e reazione non siano più bilanciate.

L’uccello immaginario che risolve tutto

Il team guidato da Marín Bukov e Roderich Moessner, nell’ambito del Cluster di Eccellenza ct.qmat di Dresda, ha sviluppato una teoria che permette di descrivere e simulare con precisione questi sistemi apparentemente ribelli. Il trucco è tanto geniale quanto controintuitivo: per ogni componente reale del sistema viene costruito un partner fittizio, una sorta di variabile matematica che non esiste in natura ma che trasforma le interazioni a senso unico in qualcosa di analizzabile con gli strumenti tradizionali.

Nel caso pratico degli stormi di uccelli, funziona così: davanti a ogni uccello reale viene collocato un uccello immaginario, orientato nella direzione opposta. Questo espediente matematico consente di trattare il sistema come se fosse reciproco, anche quando non lo è affatto. Come spiega il biofisico Ricard Alert, le interazioni non reciproche originali vengono sostituite da interazioni reciproche con questi gradi di libertà ausiliari.

La cosa notevole è che usare variabili ausiliarie non è una novità in fisica. La vera innovazione sta nell’applicarle ai sistemi con interazioni non reciproche, aprendo la porta a simulazioni molto più accurate di fenomeni biologici complessi, dal comportamento delle folle al movimento collettivo degli animali.

Verso nuove frontiere della fisica quantistica

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Physics nel giugno 2026, non si limitano a risolvere un problema teorico annoso. Aprono scenari del tutto nuovi. Moessner, direttore dell’Istituto Max Planck per la Fisica dei Sistemi Complessi, ha sottolineato come la domanda più eccitante riguardi ora la materia quantistica: queste eccezioni alla terza legge di Newton potrebbero dare origine a forme completamente inedite di comportamento quantistico collettivo? È un territorio in gran parte inesplorato.

Quello che fino a ieri sembrava un paradosso, uno stormo che sfida le leggi della fisica, oggi diventa una chiave per comprendere fenomeni che vanno ben oltre il volo degli uccelli. E la cosa più affascinante, come spesso accade nella scienza, è che la soluzione era nascosta in qualcosa che non esiste: un uccello che nessuno potrà mai vedere.

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