Architettura organica e teoria della morfogenesi di D'Arcy W. Thompson di Carlo Sarno

 

Architettura organica e teoria della morfogenesi di D'Arcy Wentworth Thompson

di Carlo Sarno

Il libro di D'Arcy Wentworth Thompson, Crescita e Forma (On Growth and Form), ha influenzato l'architettura organica moderna dimostrando che le forme naturali sono il risultato di forze fisiche e processi matematici, fornendo un fondamento scientifico e geometrico per gli architetti che cercavano l'ispirazione nella natura. 

L'Influenza sull'Architettura Organica

• Principi Fisici e Matematici: Thompson ha sostenuto che le forme degli organismi viventi non sono solo il risultato della selezione naturale, ma anche l'esito diretto di leggi fisiche (come la gravità, la tensione superficiale e la pressione) e processi matematici. Questa prospettiva ha offerto agli architetti un nuovo modo di guardare alla natura, non solo come fonte di ispirazione estetica, ma come un sistema logico e strutturale da emulare.
• Superamento dell'Estetica Pura: A differenza di un'interpretazione puramente mimetica dell'architettura organica (che si limita a copiare le forme naturali), il lavoro di Thompson ha incoraggiato gli architetti a comprendere e applicare i principi generativi della natura. Gli architetti hanno iniziato a esplorare sistemi strutturali basati su forze di tensione e compressione, come i sistemi a tensostruttura (tensegrity), che rispecchiano l'efficienza strutturale osservata in natura.
• Concetto di Scala e Proporzione: Thompson ha sottolineato come la natura rispetti le scale e le giuste dimensioni per garantire la funzionalità strutturale. Questo ha rinforzato l'idea nell'architettura organica che la forma e la funzione devono essere intrinsecamente collegate e proporzionate. 

Rapporto con Architetti Specifici

Sebbene Thompson non fosse un architetto e i maestri dell'architettura organica come Frank Lloyd Wright e Alvar Aalto abbiano sviluppato le loro idee in gran parte indipendentemente o con influenze diverse, le loro opere risuonano con i principi esposti in Crescita e Forma. 

• Frank Lloyd Wright: Considerato il padre dell'architettura organica, Wright si concentrava sull'integrazione armoniosa dell'edificio con l'ambiente circostante e sull'uso di materiali naturali, come dimostra la celebre Fallingwater (Casa sulla cascata). La sua enfasi sull'unità tra forma, funzione e contesto naturale è parallela all'approccio olistico di Thompson.
• Alvar Aalto: L'architettura di Aalto, con le sue linee curve e l'uso espressivo di materiali naturali come il legno, mostra un'attenzione simile alla dialettica tra forma e costruzione, ispirata da una visione organica del fare architettura. 

In sintesi, Crescita e Forma ha fornito un quadro intellettuale e scientifico che ha legittimato e arricchito la ricerca di un'architettura che non solo sembrasse "naturale", ma che funzionasse secondo le leggi fondamentali della fisica e della biologia. 

L'influenza di Crescita e Forma si estende oltre i pionieri dell'architettura organica, fornendo le basi intellettuali e metodologiche per l'architettura generativa e computazionale contemporanea.

I Principali Punti di Approfondimento

1. La Forma come "Diagramma di Forze"

Il concetto chiave di Thompson è che la forma di un organismo è essenzialmente un "diagramma di forze". Egli sosteneva che la materia in sé non crea nulla, ma agisce come sede di energia e centro di forza. In architettura, ciò si traduce nell'idea che la forma di un edificio non debba essere solo un'imposizione estetica, ma il risultato visibile ed efficiente delle forze strutturali (gravità, tensione, compressione, vento) che agiscono su di essa. 

2. L'Efficienza Strutturale della Natura

Thompson dedicò molto spazio all'analisi di strutture naturali incredibilmente efficienti, come le diafanidee alari delle libellule o le geometrie delle conchiglie e delle bolle di sapone. Queste analisi hanno ispirato lo sviluppo di strutture leggere e a guscio sottile: 

• Frei Otto: L'architetto tedesco, pioniere delle tensostrutture e delle coperture a membrana (come lo Stadio Olimpico di Monaco), fu direttamente ispirato dal lavoro di Thompson sulle superfici minime e sulle bolle di sapone, che minimizzano l'energia e il materiale necessario.
• Buckminster Fuller: Anche le sue cupole geodetiche, basate sull'efficienza geometrica, sono in linea con il pensiero di Thompson. 

3. Il Metodo delle Trasformazioni Geometriche

Thompson ha introdotto la "teoria delle trasformazioni", un metodo matematico che mostra come le differenze tra le forme di specie correlate possano essere rappresentate attraverso semplici distorsioni in un sistema di coordinate. Questo ha avuto due grandi conseguenze per il design: 

• Ha fornito un metodo quantitativo per analizzare e generare variazioni formali, superando l'imitazione puramente visiva.
• Nell'architettura contemporanea, questo principio è emerso con forza nell'uso della progettazione parametrica e digitale. Gli architetti utilizzano software per "modellare il processo naturale di generazione della forma" piuttosto che la forma stessa, generando configurazioni complesse che rispondono a vincoli specifici (climatici, strutturali, programmatici). 

4. Oltre il "Biomorfismo"

L'eredità di Thompson permette di distinguere tra un semplice biomorfismo (copiare le sembianze esteriori della vita, comune negli anni '50 e '60) e l'architettura animata o generativa. Quest'ultima cerca di emulare i processi e le leggi che danno origine alle forme naturali. L'architetto non imita più la natura, ma ne modella i principi, utilizzando la tecnologia informatica avanzata per simulare le forze attive che plasmano la forma biologica. 

In conclusione, il libro di Thompson ha offerto un linguaggio comune tra biologia, matematica e design, rendendo la natura una fonte di principi strutturali e generativi, non solo estetici. 

L'idea che Crescita e Forma offra una grammatica generativa per l'architettura organica risiede nel fatto che Thompson ha fornito gli strumenti concettuali e matematici per comprendere le regole (la grammatica) con cui la natura produce forme (generativa), anziché limitarsi a catalogare le forme finite (il vocabolario).

Ecco i modi specifici in cui il suo lavoro funge da grammatica generativa:

1. Dalla Forma Finita al Processo

La grammatica generativa in architettura, ispirata a Thompson, si sposta dal prodotto al processo.

• Approccio tradizionale/mimetico: Un architetto osserva una conchiglia e ne riproduce la curva in un tetto. Questa è imitazione della forma finita.
• Approccio generativo (Thompson): Un architetto analizza le forze che creano la conchiglia (tensione superficiale, crescita differenziata) e applica quelle regole per generare la geometria di una cupola o di una struttura a guscio, le cui proporzioni e curve saranno ottimali per le forze in gioco nel progetto specifico.

Thompson ha fornito la "ricetta" (l'algoritmo naturale), non solo il "piatto finito".

2. Le Leggi della Fisica come Regole Sintattiche

Thompson ha identificato le leggi fisiche come le regole fondamentali che "scrivono" la forma.

• Esempio delle bolle di sapone: La geometria esagonale che si forma in un aggregato di bolle non è casuale, ma è la soluzione più efficiente per minimizzare l'energia superficiale. Queste "regole" fisiche diventano la sintassi dell'architettura organica. Gli architetti che seguono questa grammatica (come Frei Otto) usano queste leggi per generare forme strutturalmente valide, efficienti nei materiali e intrinsecamente "organiche".

3. Il Metodo delle Trasformazioni come Strumento di Variazione

Il "metodo delle trasformazioni" di Thompson è l'esempio più chiaro di uno strumento generativo.

Egli dimostra che forme biologiche apparentemente diverse sono spesso variazioni parametriche della stessa forma di base, ottenute stirando o comprimendo una griglia di riferimento.

• Applicazione in architettura: Questo metodo è il precursore della progettazione parametrica digitale. Gli architetti contemporanei non disegnano più una forma fissa, ma definiscono una serie di parametri (variabili: luce, carico, esposizione solare) e regole (equazioni matematiche derivate dalla natura). Il computer "genera" quindi una famiglia di forme possibili che obbediscono a quelle regole, permettendo all'architetto di scegliere la soluzione ottimale per il contesto specifico.

In Sintesi

Thompson offre una grammatica generativa perché sposta l'attenzione dalla mimesi estetica alla mimesi logica e processuale. L'architettura organica, letta attraverso la lente di Crescita e Forma, smette di essere uno stile e diventa un metodo razionale e scientifico per progettare forme efficienti, adattive e complesse, esattamente come fa la natura stessa.

La teoria di Thompson intende il processo come modello per la progettazione organica attraverso un radicale spostamento di paradigma: non si tratta più di imitare la forma finita di un organismo, ma di emulare le cause e i processi fisici e matematici che l'hanno generata. Questo approccio fornisce una base scientifica e razionale per l'architettura organica.

Ecco i modi specifici in cui il processo diventa il modello guida:

1. La Causalità Fisica come Principio Guida

Thompson sposta l'attenzione dalla biologia evolutiva (il "perché" una forma si è evoluta in quel modo) alla fisica e alla meccanica (il "come" la forma è stata costruita in quel momento).

• Il modello del processo: Il processo di progettazione organica, secondo Thompson, deve partire dalla comprensione delle forze in gioco: gravità, pressione dei fluidi, tensione superficiale, ecc. La forma finale non è predeterminata dall'architetto, ma emerge come la soluzione più efficiente all'interazione di queste forze.
• Esempio in architettura: Progettare una copertura non significa farla "sembrare una foglia", ma usare le leggi fisiche che rendono la foglia efficiente. Si pensi alle strutture a guscio sottile che distribuiscono uniformemente i carichi, minimizzando lo spessore e il materiale, emulando l'efficienza delle uova o delle conchiglie marine.

2. Il Concetto di "Equilibrio Morfogenetico"

La crescita e la forma degli organismi sono il risultato di un delicato equilibrio tra processi di crescita interna e forze esterne.

• Il modello del processo: Il processo naturale è dinamico e adattivo. La forma "perfetta" è quella che raggiunge l'equilibrio.
• Esempio in architettura: Questo si traduce in una progettazione che considera il contesto non come uno sfondo, ma come una forza attiva che modella l'edificio. La forma di un edificio organico è il risultato di un equilibrio tra fattori interni (funzione, struttura) ed esterni (clima, luce solare, materiali locali, topografia). L'edificio "cresce" in risposta al suo ambiente, proprio come un organismo.

3. La "Modellazione Materiale" (Physical Modeling)

Thompson ha spesso usato esperimenti fisici, come le bolle di sapone o le membrane tese, per dimostrare come i materiali si auto-organizzino nelle forme più efficienti sotto l'effetto delle forze.

• Il modello del processo: Il processo di progettazione diventa un'esplorazione materiale.
• Esempio in architettura: Architetti come Frei Otto hanno utilizzato modelli fisici (tessuti bagnati immersi in soluzioni saponose, reti di catene appese) per trovare la forma ottimale delle loro coperture. In questo approccio, il materiale stesso, guidato dalla gravità e dalla tensione, genera la forma ideale, agendo come un processo naturale. L'architetto orchestra il processo, non impone la forma.

4. La Progettazione Parametrica come Eredità del Processo

Il metodo delle trasformazioni di Thompson è il precursore diretto degli strumenti digitali moderni che modellano il processo.

• Il modello del processo: La progettazione parametrica definisce una serie di regole e vincoli (i "parametri") che, quando eseguiti da un computer, generano una forma complessa e ottimizzata. Si modella il processo di crescita e adattamento.
• Esempio in architettura: L'architettura organica contemporanea utilizza algoritmi che simulano la crescita ossea (ottimizzazione topologica) o la ramificazione degli alberi (sistemi L-System) per generare facciate complesse o strutture portanti efficienti, dove la forma è il risultato del processo computazionale.

In sintesi, per Thompson, il processo è il modello perché la natura è l'ingegnere definitivo dell'efficienza. Adottando i suoi principi, l'architettura organica abbandona l'imitazione superficiale per abbracciare una metodologia che garantisce che la forma sia razionale, efficiente, ed emergente dalle condizioni specifiche del progetto.

Padiglione a Kuala Lumpur, di Manfredi Nicoletti

L'architetto italiano Manfredi Nicoletti ha sviluppato la teoria morfogenetica di D'Arcy Thompson integrando i principi matematici e fisici della natura con le nascenti preoccupazioni per l'ecologia e la sostenibilità urbana e architettonica. Per Nicoletti, l'architettura organica non era uno stile, ma un metodo scientifico per garantire l'armonia tra l'habitat umano e l'ambiente. 

Ecco i modi specifici in cui Nicoletti ha sviluppato questa teoria:

1. Fondamenti Scientifici ed Esperienze Internazionali

Nicoletti ha avuto una formazione che gli ha permesso di colmare il divario tra biologia/matematica e architettura:

• Ha studiato con figure chiave come Pier Luigi Nervi (ingegneria strutturale) in Italia e, grazie a una borsa Fulbright, al MIT con Buckminster Fuller, Eero Saarinen e Louis Kahn. Queste esperienze gli hanno fornito una profonda comprensione dell'efficienza strutturale e della geometria applicata.
• Ha frequentato lo studio di Giacomo Balla, dove ha assorbito l'interesse per la dinamica e la rappresentazione del movimento, che si collegava al concetto di crescita e trasformazione di Thompson. 

2. L'Architettura come "Ecosistema Urbano"

Nicoletti è stato un pioniere del concetto di ecosistema urbano, termine che ha coniato nel suo libro omonimo degli anni '70. 

• A differenza di Thompson, che si concentrava principalmente sulla forma biologica individuale, Nicoletti ha scalato questi principi all'intera città, intesa come un organismo complesso e interconnesso.
• La progettazione organica, per lui, richiedeva che gli edifici e gli spazi urbani stabilissero relazioni simbiotiche con l'ambiente circostante e si adattassero a vari scenari, proprio come gli organismi viventi si adattano al loro habitat. 

3. Applicazione del Metodo delle Trasformazioni a Grandi Scale Urbane

Nicoletti ha utilizzato tecniche simili a quelle di Thompson per analizzare le "irriducibili relazioni che determinavano ogni forma", ma le ha applicate a giganteschi agglomerati urbani che combinavano diverse scale di movimento in un terreno ispessito. 

• I suoi progetti, spesso utopici ma concettualmente potenti, prevedevano strutture verticali che sembravano "crescere dall'energia" del luogo, utilizzando la geometria per rappresentare la crescita e i cambiamenti di forma.
• L'uso della spirale logaritmica in progetti non realizzati, come il suo "Helicoidal Skyscraper" a Manhattan, mirava a sfruttare principi aerodinamici naturali (come la resistenza al vento) per creare stabilità, dimostrando una comprensione profonda delle leggi fisiche applicate all'architettura su larga scala. 

4. Morfogenesi come Generazione di Forme Funzionali

Per Nicoletti, la morfogenesi (la generazione della forma) non era solo un esercizio estetico, ma un imperativo funzionale ed ecologico. 

• La forma "elicoidale", ad esempio, non era scelta per la sua bellezza, ma perché funzionava meglio di altre geometrie nel deviare la forza del vento, massimizzando la stabilità dell'edificio.
• L'architettura, quindi, doveva essere un'interpretazione rigorosa dei principi della natura manifestati in edifici che fossero in armonia con il mondo intorno a loro, non un'imposizione di uno stile preconfezionato. 

In sintesi, Manfredi Nicoletti ha preso l'analisi matematica e fisica di Thompson e l'ha proiettata nel campo dell'urbanistica e dell'architettura bioclimatica, trasformando la teoria della morfogenesi in una metodologia olistica per la creazione di ambienti umani sostenibili e integrati con le leggi naturali. 

Complesso residenziale Giomein, Valtournenche, di Mario Galvagni

L'architetto Mario Galvagni ha sviluppato la teoria morfogenetica di D'Arcy Thompson attraverso il concetto di "Ecologia della Forma" (o Gestalt Ecologia), un approccio che fondeva l'architettura organica di Frank Lloyd Wright con la scienza rinascimentale (Leonardo da Vinci) e l'integrazione delle arti e delle scienze. 

Sviluppo della Teoria Morfogenetica

Galvagni ha inteso la morfogenesi come il processo attraverso il quale le forme architettoniche emergono naturalmente dal contesto, dalle forze fisiche e dalle esigenze umane, anziché essere imposte arbitrariamente.

1. L'Integrazione tra Scienze e Arti

Per Galvagni, la progettazione architettonica richiedeva una "cultura morfologica" acquisita attraverso la ricerca pittorica, plastica e scientifica. Non si trattava solo di scienza o solo di arte, ma della loro integrazione sinergica. Le sue costruzioni seguono la morfologia della terra e integrano le discipline scientifiche e artistiche in un unico processo creativo. 

2. L'Ecologia della Forma (Gestalt Ecologia)

Il nucleo della sua teoria è l'Ecologia della Forma. Galvagni criticava gli approcci progettuali che portavano modelli prefabbricati da riprodurre serialmente, come dimostrato nel bando per la "Località per le Vacanze" in Liguria negli anni '50. Invece, proponeva: 

• Adattamento al Sito: La forma non nasce dal nulla, ma dalle condizioni specifiche del luogo (topografia, clima, luce, contesto culturale). L'edificio deve "attecchire" e crescere in armonia con il sito, come un organismo nel suo habitat.
• Forme Energetiche Dinamiche: Ispirato dalle rappresentazioni del movimento nel futurismo (avendo lavorato con Balla), Galvagni ha concepito forme architettoniche dinamiche che rappresentavano l'energia e il movimento, non forme statiche e concluse. Le sue architetture, come la famosa Torre del Mare, utilizzano geometrie complesse per gestire le forze naturali (vento, gravità) in modo efficiente ed espressivo.
• Complessità e Mutazione: Galvagni ha sviluppato la "teoria della complessità (sostituzione per mutazione)" per far convivere passato e presente nel progetto, creando un'architettura che si evolve e si adatta nel tempo, come un processo biologico continuo. 

3. Superamento del Biomorfismo

Come Thompson, Galvagni ha superato il semplice biomorfismo (imitazione visiva delle forme naturali). La sua architettura è "organica" perché si basa sui principi generativi della natura, non sull'estetica superficiale. Il "motore geometrico", avvertiva Galvagni, non produce arte senza una profonda cultura morfologica e un'indagine estetica e scientifica. 

In sintesi, Mario Galvagni ha sviluppato la teoria di Thompson trasformando la morfogenesi in una metodologia progettuale che vede l'architettura come un sistema vivente, in costante dialogo con l'ambiente e guidato da principi scientifici ed ecologici rigorosi, culminando nell'idea dell'Ecologia della Forma.

Diversi architetti, oltre a Nicoletti e Galvagni, hanno applicato e sviluppato i principi morfogenetici di D'Arcy Thompson, in particolare nell'ambito delle strutture leggere, della progettazione parametrica e dell'architettura computazionale. 

Ecco alcuni dei nomi più influenti:

1. Frei Otto (e l'Institute for Lightweight Structures - IL)

Frei Otto, architetto e ingegnere tedesco, è una delle figure chiave che ha tradotto i principi di Thompson in architettura su larga scala. 

• Principio di Thompson applicato: L'analisi di Thompson sulle forme generate dalla minimizzazione dell'energia, come le bolle di sapone e le membrane sotto tensione, ha ispirato direttamente la ricerca di Otto. Thompson ha dimostrato che queste forme non sono casuali, ma seguono leggi fisiche precise per ottenere la massima efficienza strutturale con il minimo materiale.
• Processo progettuale: Otto ha utilizzato un approccio sperimentale e di "ricerca della forma" (form-finding) tramite modelli fisici. Usava membrane tese, reti di catene e film di sapone per generare le geometrie ottimali per le sue strutture a tensostruttura e a guscio.
• Opere chiave: Il tetto dello Stadio Olimpico di Monaco (con Günther Behnisch) è l'esempio più celebre, una vasta struttura a tenda che minimizza lo stress e il materiale, emulando l'efficienza delle strutture naturali. 

2. Buckminster Fuller

Inventore, architetto e designer visionario, Buckminster Fuller ha condiviso l'approccio di Thompson sull'efficienza geometrica e strutturale della natura. 

• Principio di Thompson applicato: L'interesse per l'efficienza meccanica e la geometria intrinseca delle forme naturali, in particolare la relazione tra volume e superficie.
• Processo progettuale: Fuller ha sviluppato la cupola geodetica, una struttura basata su principi geometrici che massimizza lo spazio interno minimizzando l'uso di materiali e resistendo efficacemente alle forze esterne. Questa ricerca dell'efficienza strutturale rispecchia direttamente l'idea di Thompson della forma come "diagramma di forze". 

3. Jørn Utzon

L'architetto danese, noto per la Sydney Opera House, ha utilizzato principi che riecheggiano la morfogenesi, sebbene in modo forse meno diretto e più intuitivo rispetto a Otto.

• Principio di Thompson applicato: L'uso di geometrie complesse e di forme che sembrano emergere da un processo naturale di crescita o scultura. Le iconiche "vele" dell'Opera House non sono forme libere, ma derivano da sezioni di una sfera, dimostrando un controllo geometrico rigoroso per generare forme organiche e complesse. Questo è in linea con la teoria delle trasformazioni geometriche di Thompson. 

4. Pier Luigi Nervi

L'ingegnere italiano, mentore di Manfredi Nicoletti, ha utilizzato principi strutturali che Thompson avrebbe approvato, concentrandosi sull'integrazione tra forma, performance e costruzione. 

• Principio di Thompson applicato: L'uso dell'efficienza strutturale come principio estetico. Nervi utilizzava la geometria, in particolare la spirale equiangolare in alcuni progetti, per bilanciare le forze e creare strutture in cemento armato leggere ed eleganti. 

5. Architetti Contemporanei della Progettazione Computazionale

L'eredità di Thompson è oggi più viva che mai nell'architettura parametrica e computazionale. Architetti e teorici come Michael Weinstock, Jenny Sabin, Achim Menges e Philip Beesley richiedono ai loro studenti di leggere On Growth and Form. 

• Principio di Thompson applicato: Questi architetti utilizzano algoritmi e software per simulare i processi di crescita, auto-organizzazione e reazione alle forze fisiche (morfogenesi digitale) per generare forme architettoniche complesse che sarebbero impossibili da progettare manualmente. La forma emerge dal codice e dai parametri, emulando il processo naturale. 

L'esempio più chiaro ed emblematico dell'applicazione dei principi morfogenetici di Thompson in architettura è il tetto dello Stadio Olimpico di Monaco, progettato da Frei Otto e dal suo team.

L'Esempio: Lo Stadio Olimpico di Monaco (1972)

Il progetto della copertura per le Olimpiadi del 1972 a Monaco di Baviera è un'applicazione diretta dell'idea di Thompson secondo cui le forme naturali sono il risultato di forze fisiche che cercano l'efficienza.

Il Principio di Thompson Applicato: Le Superfici Minime

Thompson dedicò ampio spazio nel suo libro all'analisi delle "superfici minime" (come quelle create dalle bolle di sapone). Queste superfici sono la forma geometrica che minimizza l'area superficiale per un dato contorno, ottenendo la massima efficienza strutturale con la minima quantità di energia e materiale.

Il Processo Progettuale Morfogenetico (Form-Finding)

Frei Otto e il suo team non hanno disegnato la forma della copertura su carta. Hanno utilizzato un processo generativo che emulava la natura:

1. Modellazione Fisica: Hanno costruito un modello in scala della planimetria dello stadio utilizzando fili e supporti rigidi che rappresentavano i bordi della copertura.
2. Simulazione delle Forze: Hanno immerso questo modello in una soluzione saponosa.
3. Generazione della Forma: La pellicola di sapone che si è formata tra i fili ha assunto naturalmente la forma della superficie minima. L'azione della tensione superficiale ha agito come l'algoritmo generativo della natura.
4. Digitalizzazione e Costruzione: Il team ha congelato o fotografato queste forme e le ha digitalizzate, utilizzandole come base per il progetto esecutivo della copertura in cavi d'acciaio e plexiglas.

Il Risultato: Efficienza e Organicità

Il risultato è una struttura iconica che è intrinsecamente "organica" non perché assomiglia a un organismo specifico, ma perché è stata generata dalle stesse leggi fisiche che plasmano le forme in natura.

• Efficienza: La forma minimizza lo spreco di materiale ed è eccezionalmente stabile, proprio come le forme efficienti descritte da Thompson.
• Dinamismo: La copertura sembra fluida e leggera, in armonia con il paesaggio e il movimento, incarnando l'idea di crescita e forma in divenire.

Questo esempio mostra come la teoria di Thompson, che vede la forma come un diagramma di forze, sia stata usata da Otto come un modello di processo per creare un'architettura che è sia scientificamente razionale che esteticamente sublime e naturale.

Certamente, oltre agli esempi classici di Frei Otto, la teoria di Thompson trova applicazione in progetti architettonici più recenti che sfruttano la progettazione computazionale e i "materiali intelligenti" per emulare i processi morfogenetici.

1. Il Padiglione HygroSkin-Meteorosensitive (Achim Menges)

 

Questo progetto dell'architetto e ricercatore tedesco Achim Menges è un esempio lampante di come la morfogenesi naturale possa essere integrata direttamente nel comportamento del materiale. 

• Principio di Thompson applicato: Thompson ha studiato l'instabilità dimensionale e la reazione dei materiali (come il legno che si deforma con l'umidità). Menges ha utilizzato questa proprietà naturale, anziché combatterla, per creare un sistema reattivo.
• Processo progettuale e l'opera: Il padiglione ha una "pelle" composta da pannelli di compensato che si aprono e chiudono autonomamente in risposta ai cambiamenti di umidità dell'aria. Quando l'aria è secca, le aperture si chiudono; quando è umida, si aprono. Questo movimento avviene senza l'uso di sensori elettronici o energia meccanica: è il materiale stesso la macchina che "calcola" la risposta ambientale.
• Risultato: Un'architettura che non solo ha una forma organica, ma si comporta come un organismo vivente, adattandosi al suo ambiente in tempo reale attraverso processi fisici intrinseci, proprio come descritto da Thompson. 

2. "Luminaria" e Progetti Bio-digitali (Jenny Sabin)

 

L'architetto e scienziata Jenny Sabin, direttrice del programma di architettura e design computazionale alla Cornell University, si concentra sull'integrazione di dati biologici e materiali intelligenti.

• Principio di Thompson applicato: L'uso di sistemi di auto-assemblaggio, l'efficienza a livello cellulare e la capacità di un sistema di riorganizzarsi per rispondere a stimoli esterni (trasformazioni).
• Processo progettuale e l'opera: I suoi progetti, come l'installazione temporanea "Luminaria" al MoMA PS1, utilizzano maglie fotoluminescenti e materiali a maglia che si deformano e si illuminano in risposta alla luce e al movimento delle persone. Il processo progettuale è computazionale e si basa sull'emulazione di processi biologici per creare strutture leggere e interattive.
• Risultato: Architetture che sono definite non da un progetto statico, ma da un comportamento dinamico che cambia in base all'interazione umana e ambientale, una vera e propria architettura generativa. 

3. Il Padiglione di Fibre Ibride di Lino (Achim Menges, ICD/ITKE)

Un altro esempio dall'Institute for Computational Design (ICD) di Stoccarda mostra l'applicazione dei principi di Thompson nell'uso efficiente delle risorse.

• Principio di Thompson applicato: L'uso di materiali naturali, come il lino e il legno, per le loro proprietà intrinseche e l'ottimizzazione strutturale (rapporto resistenza/peso).
• Processo progettuale e l'opera: Il padiglione è costruito utilizzando un sistema ibrido di legno sottile e corpi di fibra di lino avvolti roboticamente. La forma della struttura è il risultato di un'ottimizzazione computazionale che sfrutta la resistenza e la rigidità direzionale di questi materiali bio-based.
• Risultato: Un edificio leggero ed efficiente che imita l'organizzazione gerarchica e materiale delle strutture biologiche (come le ossa o gli steli delle piante), dove la forma è direttamente legata alla performance materiale e all'efficienza ecologica. 

Lo sviluppo teorico attuale del processo morfogenetico di D'Arcy Thompson in architettura si è evoluto in modo significativo nell'era digitale, passando dall'imitazione analogica delle forze fisiche all'uso di algoritmi computazionali avanzati e materiali intelligenti per simulare e generare la forma. 

Il focus principale si è spostato sulla progettazione parametrica e computazionale, dove i principi della natura sono codificati come regole generative piuttosto che come modelli da copiare. 

1. Dalla "Teoria delle Trasformazioni" alla Progettazione Parametrica

Il "metodo delle trasformazioni" di Thompson, che utilizzava griglie cartesiane deformate per mostrare le relazioni tra forme biologiche correlate, è il precursore diretto della progettazione parametrica. 

• Sviluppo Teorico Attuale: Oggi, gli architetti non disegnano più a mano queste griglie, ma usano software come Grasshopper per Rhino per definire parametri e relazioni matematiche (simili alle "leggi di crescita" di Thompson) che generano una vasta gamma di forme possibili.
• Focus: L'enfasi è posta sulla variabilità e l'adattabilità della forma in risposta a vincoli specifici (climatici, strutturali, funzionali), permettendo al progettista di esplorare un intero "spazio morfologico" anziché una singola soluzione fissa. 

2. Dalla "Forma come Diagramma di Forze" alla Simulazione Digitale

L'intuizione di Thompson secondo cui la forma è un "diagramma di forze" è ora il principio fondamentale dell'ingegneria e dell'architettura computazionale. 

• Sviluppo Teorico Attuale: I moderni strumenti di progettazione integrano la simulazione fisica in tempo reale. Si utilizzano algoritmi basati su sistemi a particelle (particle systems) e metodi agli elementi finiti per "trovare la forma" (form-finding) digitale che risponde in modo ottimale a carichi, vento e gravità. La forma che emerge è una conseguenza dell'ottimizzazione delle prestazioni strutturali, proprio come in natura. 

3. Morfogenesi e Complessità (Auto-organizzazione)

Thompson ha anticipato l'idea che forme complesse possano emergere da semplici regole locali (auto-organizzazione).

• Sviluppo Teorico Attuale: Questo concetto ha portato all'uso di sistemi multi-agente (agent-based modeling) e automata cellulari in architettura. Gli architetti definiscono il comportamento di base di "agenti" virtuali (simili a cellule o individui in una folla) e osservano come le loro interazioni generano spontaneamente configurazioni urbane o modelli di facciata complessi e non predeterminati. 

4. Integrazione con la Biologia Sintetica e i Materiali Intelligenti

Lo sviluppo più all'avanguardia va oltre la simulazione per entrare nella realtà fisica, attingendo ai recenti progressi nella biologia dello sviluppo e nell'ingegneria dei materiali.

• Sviluppo Teorico Attuale: La teoria si spinge verso la "morfologia sintetica", dove i materiali stessi sono progettati per reagire fisicamente all'ambiente (ad esempio, aprendosi e chiudendosi con l'umidità) senza bisogno di elettronica. L'architettura non è più un oggetto statico, ma un sistema dinamico e reattivo, un "organismo" artificiale. 

In sintesi, la teoria di Thompson ha fornito il linguaggio e i concetti fondamentali che hanno reso possibile il passaggio dall'architettura "organica" intesa come stile a una progettazione "generativa" e "performativa" basata su un rigoroso approccio scientifico e computazionale, dove la forma è indissolubilmente legata al comportamento e all'efficienza.

La teoria morfogenetica di D'Arcy Thompson interagisce con i concetti di armonia e bellezza in modo profondo e controintuitivo rispetto alle visioni estetiche tradizionali: per Thompson, l'armonia e la bellezza emergono come conseguenze dirette dell'efficienza strutturale e dell'adattamento funzionale, non come obiettivi estetici predeterminati. La bellezza è una manifestazione della razionalità fisica e matematica della natura.

Ecco i modi specifici in cui interagiscono questi concetti:

1. La Bellezza come Risultato dell'Efficienza

Il punto centrale della teoria di Thompson è che le forme naturali sono ottimizzate per la loro funzione e per le forze fisiche a cui sono sottoposte.

• Efficienza = Bellezza: Una conchiglia è bella non per un capriccio estetico della natura, ma perché la sua geometria a spirale logaritmica offre la massima resistenza con il minimo materiale. La bellezza, in quest'ottica, è la percezione umana dell'efficienza strutturale e dell'economia dei materiali. Un edificio che applica questi principi è armonioso perché è strutturalmente "onesto" e funzionalmente ottimale.

2. Armonia tra Forma e Forza (Equilibrio)

L'armonia, per Thompson, risiede nell'equilibrio tra le forze che plasmano un oggetto e la forma che ne risulta.

• L'Armonia è Equilibrio Fisico: Quando un architetto usa il form-finding (come Frei Otto per le tensostrutture), la forma che emerge è intrinsecamente armoniosa perché rappresenta un punto di equilibrio tra la gravità e la tensione. Non c'è nulla di superfluo o fuori posto. Questa armonia fisica si traduce in un'armonia visiva che l'occhio umano percepisce come naturale e corretta.

3. La "Giustezza" delle Proporzioni Matematiche

Thompson ha rivelato la presenza di principi matematici e geometrici (come la sezione aurea in alcune crescite a spirale, o le geometrie esagonali nelle bolle di sapone) che sottendono le forme naturali.

• Matematica = Proporzione: Questi principi matematici sono gli stessi che, fin dall'antichità classica e nel Rinascimento, sono stati considerati i fondamenti dell'armonia architettonica (Vitruvio, Leonardo, Palladio). Thompson ha fornito la prova scientifica che queste proporzioni "armoniose" sono universali e radicate nelle leggi della fisica, non solo in canoni estetici umani.

4. L'Armonia con l'Ambiente (Ecologia della Forma)

L'approccio morfogenetico porta a un'architettura che si fonde con il contesto naturale ed ecologico, come sviluppato da architetti come Manfredi Nicoletti e Mario Galvagni.

• Integrazione = Armonia Ecologica: Un'architettura generata dai vincoli del sito (clima, topografia, materiali) è in armonia con il suo ambiente perché ne rispetta e ne riflette le dinamiche. La bellezza nasce dal fatto che l'edificio "appartiene" a quel luogo, in contrasto con un'architettura che impone una forma estranea al contesto.

In conclusione, la teoria di Thompson de-mistifica i concetti di bellezza e armonia, ancorandoli saldamente alla razionalità scientifica e all'efficienza funzionale. La bellezza è la manifestazione visibile di una forma che ha raggiunto la sua ottimizzazione naturale, offrendo agli architetti organici un fondamento scientifico per le loro aspirazioni estetiche.