Un po’ di nostalgia e particelle: esperimenti di idraulica nel browser

Sabato ero in libreria con mia figlia coi la missione chiara di scegliere un astuccio mini Legami.

Nel frattempo che cercava faccio quello che faccio sempre: inizio a guardare in giro per passare il tempo ed in libreria ci sono libri.

A un certo punto ne vedo uno con un bel titolo:
👉 "Le simmetrie nascoste" di Giorgio Parisi premio Nobel per la Fisica (mai sentito prima).

Lo prendo, sfoglio l’indice, leggo due pagine.
Mi interessa.

Dico a mia moglie la solita frase:
“Se lo compro, sarà il solito libro che compro e poi non leggo.”

(Statisticamente, avevo ragione.)

Lo rimetto giù.
Faccio un giro.
Poi, all’ultimo, torno indietro e lo prendo.

Il pomeriggio, a casa di fianco alla stufa, sulla poltrona concessami da Lily, la nostra cagnolina, ho iniziato a leggerlo davvero.

È un libro divulgativo, comprensibile ma scientifico sul serio.
Parla della fisica matematica come radice di quella che oggi chiamiamo intelligenza artificiale. In particolare, si riferisce spesso ai modelli dei vetri di spin (spin glasses): un concetto tecnico ma affascinante, che descrive sistemi complessi in cui innumerevoli particelle 'litigano' tra loro per trovare una posizione stabile. È proprio questa matematica a permettere alle moderne reti neurali dell'IA di 'imparare', riuscendo a scovare la soluzione migliore tra miliardi di possibilità."

Mentre leggevo mi è successa una cosa inaspettata: si è riaperto un vecchio cassetto. E non per l'entusiasmo verso iperinflazionata IA, ma per la fisica.

Nel libro c’erano fisica statistica, modelli e sistemi complessi: concetti studiati all’università, specie nei primi anni, che hanno riacceso il mio 'neurone di input' su quanto sia stimolante studiare queste cose, capirle e vedere fin dove è arrivata l’intelligenza umana. Le scienze pure e teoriche, benché 'pallose' ai più (me incluso), hanno quel fascino raro di farti sentire piccolo davanti all’infinito, ma allo stesso tempo ti fanno volare con la mente verso l’infinito

E da lì è scattato un immediato collegamento input-output.

Per un periodo, dopo l’università, quella dimensione l’ho vissuta davvero: ho fatto un dottorato e mi sono occupato di ricerca — non fisica teorica, ma ricerca applicata. In particolare, ho lavorato sull'idraulica computazionale e sulla Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), un metodo nato per simulare le interazioni tra galassie, ma utilizzato poi anche per i fluidi. In Italia è stato sviluppato, tra i primi a livello internazionale, dal mio professore Mario Gallati, con cui ho conseguito il dottorato.

Dopo quel percorso sono passato all’ingegneria applicata, alla progettazione e al lavoro quotidiano; sentivo il bisogno di dedicarmi a qualcosa di più pratico. Eppure, quell’esperienza accademica resta per me un pilastro: è stata altamente formativa e fondamentale per i miei lavori e per il mio approccio al nuovo.

Leggendo quel libro mi è venuta voglia di fare una cosa molto semplice:
tornare a fare esperimenti.

Anche a livello di gioco.
Anche senza obiettivi “seri”.

E visto l’hype del momento sull’AI, ho deciso di sfruttarla.
Non per scrivere testi, ma per qualcosa di più interessante:

Cosi', sono partito con i primi prompt.

..ed è nato Lab SPH 👉 https://lab.danielesturla.it: un piccolo laboratorio di simulazioni idrauliche che gira direttamente nel browser.
Niente software strani, niente installazioni. Solo acqua… fatta di particelle.

E la cosa che mi fa sorridere è questa:
questa roba, anni fa, l’avevo programmata durante il dottorato… in Fortran 77 su sistemi UNIX costosi. Ore a inseguire bug invisibili. Interfacce grafiche arcaiche. Simulazione lanciate alla sera per vedere risultati al mattino.

(Parentesi..Se all’epoca ci fosse stata l’AI… probabilmente avrei dormito di più e mi sarei piu' concentrato sulla fisica e meno sulla programmazione...Pensare che prima il codice girava solo su pesanti workstation, mentre ora tutto questo accade addirittura in un browser, seppur in una versione semplificata).

💧 Cosa puoi fare dentro il laboratorio

Non è un gioco. Non è neanche propriamente uno strumento ingegneristico. È… un "giochino scientifico" di simulazione dei fluidi, basato sulle equazioni fondamentali della meccanica dei fluidi: la conservazione della massa e della quantità di moto, riscritte in forma discreta e risolte con il metodo lagrangiano SPH.

Prima di vedere i risultati (meglio andare in laboratorio, comunque), ecco due cenni sul metodo di calcolo in parole semplici: immagina di voler simulare l'acqua che scorre, ondeggia o cade. Il modo classico consiste nel dividere lo spazio in una griglia fissa (come i pixel di un'immagine) e calcolare in ogni casella come si muove il fluido. Funziona bene, ma ha un difetto: gestire le superfici libere — ovvero la superficie dell'acqua che cambia forma — diventa complicato.

L'SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) fa l'esatto contrario: invece di una griglia, usa un insieme di particelle che si muovono insieme al fluido, ognuna con le proprie proprietà (velocità, pressione, densità). È un metodo lagrangiano: le particelle seguono il moto del fluido e la superficie libera emerge naturalmente dalla posizione delle particelle stesse.

Il metodo fu inventato negli anni '70 per simulare fenomeni astrofisici (esplosioni stellari, formazione di galassie) e solo negli anni '90 è stato applicato all'idraulica. Oggi è usato per studiare tsunami, lo sloshing nei serbatoi, le onde frangiflutti e molto altro.

ed ecco i giochi...

🍷 1. Riempire un bicchiere (Vino, Birra, Acqua, Olio)

Versi il liquido, inclini la bottiglia, cambi fluido (dall'acqua all'olio, fino a un Moscow Mule...) e guardi cosa succede.

La cosa affascinante è che:

• Il getto si incurva da solo, seguendo fedelmente le leggi della dinamica.
• Puoi spostare e inclinare la bottiglia mentre versi: il flusso reagisce all'istante alle tue mosse.
• Le onde rimbalzano sulle pareti del bicchiere in modo realistico, creando increspature vere.
• Vedi la fisica "sotto il cofano": puoi visualizzare i vettori di velocità delle particelle e il formarsi dei vortici.
• La sfida? Riuscire a non far uscire nemmeno una goccia dal bordo!

👉 È tutta fisica pura, non una semplice animazione.

🌊 2. Generare onde (come in laboratorio)

C’è un pistone che spinge l’acqua.

Puoi:

• cambiare la frequenza e modalità di generazione onde
• modificare la pendenza della “costa”
• cercare (accidentalmente) la risonanza

👉 Sì, puoi letteralmente creare onde “da ingegnere costiero”… dal browser.

⚡ 3. Il risalto idraulico (quello vero)

Questo è il mio preferito.

Apri una paratoia → il flusso accelera → sbatte su uno stramazzo →
💥 boom: risalto idraulico.

Se hai fatto idraulica, lo riconosci subito.
Se non l’hai fatta… fidati, è bello lo stesso.

🤖 La parte un po’ assurda

Io non ho scritto il codice.

Ho solo detto:

• che equazioni usare, che condizioni iniziali ed al contorno imporre
• che fisica volevo vedere
• quando “non sembrava giusto”

👉 Il resto lo ha fatto un’AI.

E no, non è perfetto.
Ma è molto meglio di quanto mi aspettassi e fatto in poco tempo.

⚠️ Disclaimer (onesto)

• Non è uno strumento certificato.
• Non usarlo per progettare dighe! 😄
• È più simile a un laboratorio-giocattolo intelligente.
• La ricerca e le produzioni scientifiche sono un’altra cosa.

👉 Se vuoi vedere “come funziona davvero”

Ho scritto anche la versione tecnica (SPH, kernel, ghost particles, ecc.)

👉 [link articolo tecnico]