Molti pensano che nello studio della
chimica ci sia poca matematica. Questo può essere vero se lo studio
della chimica si limita a questioni generali, che sono forse le meno
interessanti. Negli aspetti più interessanti e moderni della
chimica, invece, c'è moltissima matematica. Del resto la chimica in
quanto scienza esatta deve essere basata sull'osservazione
sperimentale e sulla matematica.
Sant'Agostino a riguardo dei matematici
diceva che:” Il buon cristiano dovrebbe stare attento ai matematici
e a tutti i falsi profeti. C'è il pericolo che i matematici abbiano
stretto un patto col diavolo per annebbiare lo spirito, e mandare
l'uomo all'inferno.”
Anche fra i chimici è abbastanza
diffuso un certo ingiustificato odio per la matematica, probabilmente
perché non la si capisce appieno e forse anche perché si sono avuti
dei pessimi insegnati. Senza dubbio i buoni insegnati di matematica
scarseggiano.
È ben noto a qualsiasi chimico di oggi
che una reazione chimica consiste essenzialmente nella rottura e
nella formazione di legami chimici. I legami chimici sono formati
dagli elettroni degli atomi, quindi se si conoscessero le leggi
seguite dagli elettroni nel loro moto negli atomi avremmo la chiave
per spiegare i fatti più fondamentali della chimica. È capitato che
queste leggi siano state scoperte e formalizzate nei primi decenni del 1900 e
vanno sotto il nome di meccanica quantistica. La meccanica
quantistica può senz'altro essere considerata la più grande
scoperta scientifica dello scorso secolo ed alla sua costruzione contribuirono i migliori fisici di allora.
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| Max Planck (1858-1947) |
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| Niels Bohr (1885-1962) |
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| Louis deBroglie (1892-1987) |
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| Werner Heisenberg (1901-1976) |
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| Erwin Schrödinger (1887-1961) |
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| Paul Dirac (1902-1984) |
Esiste tuttavia un problema
quando si applica la meccanica quantistica alla chimica che può
essere ben sintetizzato nella famosa frase dal premio Nobel per la
fisica Paul Adrien Maurice Dirac: “Le leggi fondamentali
necessarie per il trattamento matematico di una larga parte della
fisica e di tutta la chimica sono quindi completamente note, e la
difficoltà sta solo nel fatto che l'applicazione di queste leggi
conduce ad equazioni che sono troppo complesse per essere risolte.”
Occorre dire che
questa frase di Dirac è del 1929, ossia circa vent'anni prima della
costruzione del primo computer. Da allora, grazie a computer sempre
più potenti ed ai metodi di risoluzione approssimati messi a punto
da generazioni di matematici, fisici e chimici, possiamo arrivare a
trattare molecole anche abbastanza complesse come gli enzimi. Questo
non significa che la frase di Dirac sia falsa. La complessità delle
equazioni che sorgono nell'applicazione della meccanica quantistica a
problemi chimici è tale da richiedere l'uso dei computer più
potenti al mondo. È ragionevole tuttavia pensare che un giorno non
molto lontano si arriverà addirittura ad una descrizione matematica
del funzionamento di una cellula e quindi anche della vita!
