Lewis Fry Richardson e la matematica della meteorologia e delle guerre
Richardson (1881-1953), fisico inglese, è particolarmente noto per essere stato un pioniere della moderna meteorologia. Il suo interesse per le applicazioni della matematica a casi concreti e fino ad allora poco studiati nasce presto: uno dei suoi primi impieghi è con la appena nata National Peat Industries Ltd (Industria nazionale delle teorbiere) che ha tra i suoi scopi dichiarati quello di "studiare le torbiere e i loro vari prodotti e usi in maniera scientifica". Nel cercare di risolvere un problema relativo ai tombini di drenaggio dell'acqua piovana, Richardson sviluppa sofisticate tecniche per la risoluzione numerica approssimata di un sistema di equazioni differenziali. Questo esercizio sviluppa nello scienziato un enorme interesse per le applicazioni della matematica, interesse che avrebbe segnato la nascita della moderna meteorologia.
Difatti Richardson, lasciato l'incarico al National Peat Industries, diventa sovrintendente nell'Ufficio Meteorologico dell'Osservatorio Eskdalemuir, in una remota zona del sud della Scozia. E' in questo periodo che egli capisce che gli avvenimenti meteorologici non capitano per caso, ma sono governati dalle leggi fisiche che regolano il moto delle masse d'aria. Comincia a raccogliere enormi quantità di dati e si interessa ai modelli matematici, espressi con equazioni differenziali, che studiano i fenomeni legati al moto dei fluidi. Per risolvere, numericamente, queste equazioni Richardson applica le tecniche perfezionate al tempo del suo interesse per le torbiere. Nel frattempo scoppia la prima guerra mondiale e lo scienziato diventa autista di ambulanze in Francia. L'incarico non gli impedisce di portare con sé tutto il materiale di dati che aveva raccolto, con l'intento di proseguire le ricerche. Cosa che puntualmente avviene. Con un impressionante lavoro di calcolo manuale, armato di carte geografiche e di un righello da 25 cm, comincia a "quadrettare" le mappe dell'Europa e a cercare di prevedere il tempo in una zona sulla base del tempo noto nelle zone vicine, usando i dati in suo possesso per verificare l'attendibilità delle previsioni a tavolino. Questo e altro lavoro successivo porta, nel 1922, alla pubblicazione di Weather Prediction by Numerical Process, che può essere considerato uno dei punti di partenza della moderna meteorologia.
Dopo la guerra Richardson gradualmente sposta la sua attenzione verso questioni legate alle guerre e alle relazioni internazionali, e anche qui, raccolta una grande quantità di dati, cerca di sistemarli e di modellizzarli con opportune equazioni al fine di poter fare previsioni. In particolare costruisce dei modelli che si adattano bene alle corse agli armamenti e riesce anche a valutare quali sono le variabili che influenzano più o meno profondamente questi fatti. I risultati più importanti del suo lavoro in questo campo si trovano in due opere, pubblicate postume, dai titoli Arms and Insecurity e Statistics of Deadly Quarrels. Una interessante lezione che si può apprendere dai lavori di Richardson in questo campo è quanto sia difficile estrarre attendibili informazioni quantitative dal materiale storico: è molto più facile contare inaccessibili galassie o invisibili neutrini che reperire dati su guerre che hanno toccato intere nazioni non più di cent'anni fa.
Durante questi studi Richardson si imbatte nel problema di calcolare la lunghezza delle frontiere degli stati, e qui ha l'occasione per una affascinante digressione. Lavorando con mappe geografiche a varie scale (come aveva già fatto ai tempi dell'interesse per la meteorologia), egli si accorge che il risultato della misura dipende dalle dimensioni del regolo: per esempio se per misurare una costa con un regolo da 10 millimetri si deve riportare 100 volte il regolo, non è affatto detto che se si usa un regolo da 1 millimetro, il numero passi da 100 a 1000, può essere molto di più. Questo risultato apparve in una pubblicazione poco conosciuta e solo per caso Benoit Mandelbrot ne venne a conoscenza. E' sostanzialmente l'idea che suggerì allo stesso Mandelbrot la teoria dei frattali.
Un personaggio davvero singolare questo Richardson nella storia della scienza moderna!!