Qi-Wa, il futuro che viene dalla Cina (antica)

Giornata di bucato, l'altro ieri. E così mi toccò appendere gli asciugamani bagnati per farli asciugare al sole... L'avete mai notato? Quando appendete gli asciugamani (soprattutto quando sono bagnati, ovvero più pesanti), i due bordi verticali si “arricciano” verso la parte interna dell'asciugamani, così che in sezione si forma una specie di U, invece di un tratto diritto. Mi venne in mente, allora, che anche altre volte si può osservare qualcosa del genere. Ad esempio, se prendete un tratto non troppo corto di carta igienica – che è molto leggera – e la tirate con le mani per il tratto lungo (a simulare la forza peso dell'acqua negli asciugamani, che “tira” verso il basso il tessuto), avviene la stessa cosa: la carta si “arriccia” come se volesse prendere una forma cilindrica, con l'asse lungo la direzione verso cui tirate. O anche negli schermi bianchi “portatili” (ovvero: che si ripiegano, arrotolando lo schermo) che si usano per proiettare. A cosa è dovuto?

Se la domanda vi sembra poco appassionante – cosa c'è di interessante in un asciugamani o nella carta igienica? –, potreste ricredervi se pensate che il problema dell'arricciatura è molto più serio in ben altri fogli di carta appesi... da millenni. A quanto pare, infatti, il problema si presenta ogniqualvolta avete qualcosa di abbastanza lungo che tenete arrotolato, come per esempio le pergamene arrotolate tipiche dell'arte cinese e giapponese, vecchie – appunto – di millenni. Nella foto qui sotto si vede proprio una di queste pergamene, dove si può meglio riconoscere l'effetto guardando alla “radiografia” fatta con un profilometro.

 

Il problema per questi capolavori della pittura orientale non è affatto solo di natura estetica (non si vedono bene i disegni, ecc.), poiché tale fenomeno può provocare degli strappi nelle fibre del manufatto e causare delle perdite di pigmenti colorati che danneggiano le pitture. Capire, allora, come intervenire per prevenire tale effetto è cruciale per la conservazione delle preziose pergamene.

Tali manufatti sono degli oggetti abbastanza complessi, essendo formati da più componenti (seta su cui si dipinge, che viene attaccata su carta e poi su piccole asticelle di legno), e questo ha fatto pensare a diverse cause del fenomeno indesiderato, come la scarsa qualità della carta su cui viene montata la seta, la consistenza dei molteplici supporti, le tensioni delle fibre quando si eliminano le pieghe (tipo “stiratura”), le procedure di essiccazione, le condizioni climatiche di conservazione, ecc. In realtà, dagli esempi quotidiani forniti sopra si capisce come la causa deve essere concettualmente più semplice. D'altra parte, queste pergamene non furono fatte per essere esposte permanentemente srotolate, e la maggior parte del tempo esse sono conservate arrotolate e legate. Questo farebbe supporre che la causa del Qi-Wa – così come viene chiamato dalla tradizione cinese ciò che potremmo tradurre con “effetto tegola” – nella curvatura intrinseca che viene comunicata dall'involucro di deposito.

Recentemente, alcuni ricercatori cinesi di Taiwan, ben convinti di tale fatto, hanno studiato a fondo il problema, eseguendo anche appositi esperimenti su pellicole sottili di plastica PET, ottenendo dei risultati molto interessanti. Innanzitutto è stato evidenziato che, durante il tempo in cui il rotolo è nel suo involucro, la fascia esterna è plasticamente allungata rispetto alla fascia interna che invece è compressa. Quando esso viene srotolato in verticale, la fascia che prima era quella più esterna va a finire verso il fondo, e viene quindi “schiacciata” dagli strati sovrastanti, mentre la fascia prima più interna si trova ora in alto e viene quindi “allungata” dagli strati sottostanti. Tutto ciò comporta, allora, una deformazione trasversale della pergamena. L'arricciatura serve allora al sistema per allentare tale deformazione, ma provoca un allungamento dei bordi laterali, che viene compensata da una compressione delle fasce interne che tendono a rimanere piatte. La “competizione” tra diverse e opposte forze è, dunque, alla base dell'effetto Qi-Wa.

I ricercatori cinesi sono riusciti, poi, perfino a prevedere di quanto si arriccia una data pergamena, ma, come ogni buona teoria fisica, tutto ciò non basta se non si prevedono anche altri effetti, precedentemente non notati. La prima cosa più semplice da notare è che, se la spiegazione di cui sopra è vera, l'effetto di arricciatura non dovrebbe presentarsi se la pergamena viene capovolta (dal basso verso l'alto): questo è esattamente quello che si osserva facilmente, e lo potreste fare anche voi, con un foglio di carta abbastanza lungo, arrotolato lungo una direzione e poi... Se, però, il foglio non è arrotolato molto “strettamente” (in modo che la curvatura diventi molto non-uniforme), la teoria prevede che l'arricciatura di Qi-Wa si sposti verso la parte del foglio che originariamente si trovava nel cerchio più interno dell'arrotolamento, dove più grande era la curvatura. Altre “strane” previsioni riguardano dei possibili rimedi “ingenui” all'effetto. Ad esempio, se si preme nei quattro angoli del foglio, pensando di far diminuire l'arricciatura, si ottiene l'effetto di produrre un'altra coppia di arricciatura, lungo gli altri due bordi (orizzontali). Infine – e forse in maniera più intrigante – se si arrotola il foglio in modo da formare un arco convesso anziché concavo (ovvero lo arrotolate nella direzione opposta a quella utilizzata inizialmente), si può osservare che l'arricciatura che normalmente avviene a metà circa della lunghezza del foglio tende sì a scomparire, ma gradualmente se ne vanno formando altre due nel primo quarto e nell'ultimo quarto della lunghezza del foglio. Stranezze del fenomeno...

Capita, allora, la causa del Qi-Wa, quali suggerimenti si potrebbero dare ai conservatori delle pergamene cinesi? Quella più ovvia è di utilizzare dei contenitori di deposito più grandi, in modo da indurre minori curvature intrinseche alle pergamene, ma quando ciò si rivela poco pratico, ci sono altre soluzioni. Quella più efficace è di allineare la direzione principale della fibra del supporto cartaceo secondo la lunghezza verticale: se ciò è contrario alla tradizione cinese, viene invece già usato da quella giapponese, nelle cui pergamene artistiche si nota un effetto di Qi-Wa molto meno pronunciato. In alternativa, si potrebbero aggiungere ulteriori strati di carta ai bordi laterali dove è presente l'arricciatura, oppure passare una spazzola rigida nella zona interessata, in modo da “allentare” le tensioni. Tanti rimedi, dunque, per cercare di eliminare un effetto tanto indesiderato (e pericoloso per la conservazione di questi oggetti d'arte).

 

 

Tutta qui, dunque, la lezione che si impara dalle antiche arti cinesi e giapponesi? Niente affatto! Se ripassate tra qualche anno, vedrete che problemi simili (ugualmente perniciosi) si riproporranno per schermi di computer e di cellulari che possono essere ripiegati e arrotolati per conservarli, oppure qualsiasi arrotolamento di pellicole polimeriche, come quelle usate negli schermi delle celle solari presenti sui satelliti, o sulle ali di oggetti volanti, o “carta elettronica” flessibile a base di polimeri, o... Fantascienza? Molte cose sono già prodotte, e le altre sono allo studio da tempo, per cui tenetevi pronti: la soluzione a problemi futuri già è disponibile dal passato. E non c'è neanche bisogno di imparare il cinese o il giapponese!

S. Esposito, fisico