Il Picco del Petrolio come una Bomba a Stecchetti

Dal Blog “The Seneca Effect” 24 agosto 2026

Aurora, la mia nipotina di sette anni, con una versione a cinque bastoncini della bomba a stecchetti utilizzata negli esperimenti qui descritti. Notate i segni sui bastoncini. Li ha fatti per renderli distinguibili durante le misurazioni. Questo è il suo primo progetto di ricerca sui sistemi dinamici!

A volte la ricerca inizia con uno strumento costoso, un cospicuo finanziamento e un programma sperimentale pianificato con cura. Questa volta, è iniziata con sei bastoncini di legno e una nipotina di sette anni che si è divertita a partecipare a un progetto di ricerca.

Si trattava di un semplice esperimento concepito per dimostrare come il comportamento di “Hubbert”, noto come la base del concetto di “picco del petrolio”, sia comune nei sistemi complessi. Un mix di entusiasmo, curiosità e pazienza ha permesso di trasformare il risultato in un vero e proprio articolo scientifico, attualmente disponibile come preprint su Qeios .

L’idea alla base dell’esperimento con la bomba a stecchetti viene dalla curva di Hubbert. Questa curva fu sviluppata negli anni ‘50 per descrivere la produzione di petrolio greggio da una risorsa finita. La produzione di petrolio inizia lentamente, accelera, raggiunge un massimo e poi diminuisce. La curva risultante ha la ben nota forma a campana. Da essa deriva il termine “picco del petrolio”, coniato da Colin Campbell, che divenne popolare negli anni 2000.

La spiegazione è semplice. All’inizio, la produzione è ridotta perché l’industria è di piccole dimensioni. Man mano che l’estrazione del petrolio genera profitti, parte di questi viene reinvestita nello sfruttamento dei pozzi e la produzione cresce. Alla fine, però, subentra l’esaurimento. Potrebbero esserci ancora molte pompe e piattaforme di perforazione, ma c’è meno petrolio accessibile da estrarre. I profitti diminuiscono e con essi la produzione. Tra queste due fasi, deve esserci un massimo. È il picco.

Questa è una valutazione qualitativa di ciò che accade. Ma esistono metodi rigorosi per descriverlo. Per i sistemi semplici, la curva di Hubbert può essere descritta dal modello Single-Cycle Lotka–Volterra , o SCLV, sviluppato da Alessandro Lavacchi, Ilaria Perissi e io. Abbiamo scoperto che funziona in molti altri casi, oltre al settore petrolifero. Descrive molto bene, ad esempio, il sovrasfruttamento delle risorse ittiche.

Qualche anno fa, Ilaria Perissi ed io abbiamo testato il modello con un esperimento meccanico basato sulle trappole per topi. Ci siamo ispirati a un’idea concepita per la prima volta da Sutton negli anni ‘40 e poi presentata al mondo da Walt Disney nel loro film “ Il nostro amico, l’atomo” (1956). L’idea originale dell’esperimento con la trappola per topi era quella di simulare il meccanismo di un’esplosione nucleare, ma il meccanismo è molto generale.

Abbiamo quindi realizzato il nostro esperimento con 50 trappole per topi che immagazzinavano energia elastica e lanciavano due palline di legno in aria quando venivano attivate. Le palline in caduta attivavano altre trappole e il meccanismo di feedback entrava in funzione. L’impulso risultante ha seguito in modo sorprendentemente preciso la cinetica di tipo Hubbert prevista.

Va bene per le trappole per topi, ma lo stesso comportamento potrebbe manifestarsi in un dispositivo meccanico completamente diverso? Ed ecco che arriva la bomba a bastoncino.

Una bomba artigianale è una struttura realizzata intrecciando bastoncini di legno flessibili in modo che rimangano in tensione. Una volta rilasciato un elemento, la struttura si disintegra rapidamente ed esplode. I bastoncini schizzano in aria, a volte con notevole impeto. Nell’immagine qui sopra, si vede una bomba a sei bastoncini che viene “detonata” con un cacciavite.

È divertente, ma cosa possiamo dire in termini quantitativi sulla cinetica dell’esplosione? Qualcosa che, a quanto pare, nessuno aveva mai provato a misurare, almeno non nella forma del comportamento di una singola trappola (è stata studiata l’“onda cobra” di diverse trappole collegate). Così, in una calda estate a Firenze, mi sono proposto di farlo, con l’aiuto e l’entusiasmo di una nipotina di sette anni che si divertiva molto a far esplodere le bombe a bastoncino.

Insieme, ci mettemmo all’opera per eseguire gli esperimenti. Aurora si dimostrò un’assistente di laboratorio competente, interessandosi ben presto a utilizzare l’apparato, sebbene a volte requisisse i bastoncini per scopi diversi dall’analisi matematica di un processo di dissipazione energetica. Tra le altre cose, era responsabile della marcatura dei bastoncini in diversi modi, in modo che fossero riconoscibili durante l’esplosione.

Dopo diversi tentativi e molti bastoncini persi negli anfratti dei mobili del soggiorno, siamo finalmente riusciti a registrare al rallentatore otto esplosioni utilizzabili con un telefono Samsung.

Abbiamo allineato gli otto esperimenti attorno al punto di esaurimento a metà e abbiamo combinato i 48 eventi di rilascio misurati. Nonostante l’inevitabile incertezza sperimentale, e nonostante l’apparato sia stato assemblato sul pavimento del soggiorno con l’aiuto di una bambina (si notino i piedi di Aurora a sinistra delle immagini), il risultato è stato piuttosto chiaro.

Il tasso di rilascio aumenta, raggiunge un massimo e poi diminuisce. Una derivata logistica fornisce una buona approssimazione empirica. Ancora più interessante, i dati possono essere adattati direttamente al modello di Lotka-Volterra a ciclo singolo (maggiori dettagli nell’articolo su Qeios ).

I bastoncini ancora incastrati tra loro rappresentano le risorse disponibili . Nell’analogia con il petrolio, sono il petrolio sotterraneo. I bastoncini che si staccano dalla struttura, misurati in funzione del tempo, rappresentano il flusso di produzione . Questo è analogo all’estrazione del petrolio.

I bastoncini in movimento o volanti possono essere interpretati come lo stock di capitale generato dal rilascio della risorsa. Rimangono attivi per un certo periodo e poi colpiscono il suolo, dove la loro energia si dissipa.

L’impulso di produzione impostato ha una frequenza massima di circa 130 impulsi al secondo e una durata a metà altezza di circa 40 millisecondi.

Naturalmente, nessuno produce effettivamente 130 bastoncini al secondo. L’intero stock contiene solo sei bastoncini. Il numero indica la velocità istantanea durante un evento molto breve, molto più breve di un secondo.

Inizialmente, lo stock di capitale è troppo esiguo per liberare gran parte della risorsa. Poi il processo diventa autocatalitico: il collasso attivo genera altro collasso attivo. Alla fine, l’esaurimento delle risorse diventa dominante. Ci sono molti elementi in movimento, ma non rimane quasi nessuna struttura vincolata da cui liberarli.

La produzione diminuisce. Questo è il meccanismo di Hubbert nella sua forma più pura.

A prima vista, l’estrazione del petrolio, le cascate di trappole per topi e le strutture a bastoncino esplosivo sembrano avere ben poco in comune.

Ma a un livello di astrazione sufficientemente elevato, tutti e tre i sistemi condividono la stessa struttura:

1. una riserva limitata di potenziale;

2. un agente attivo in grado di sfruttarlo o rilasciarlo;

3. feedback positivo durante la fase di crescita;

4. esaurimento durante la fase di declino;

5. eventuale dissipazione.

La “risorsa” non deve necessariamente essere una risorsa materiale nel senso ordinario del termine. Può trattarsi di petrolio nel sottosuolo, molle compresse, energia chimica libera, deformazione elastica, connessioni instabili o qualsiasi altra forma di potenziale termodinamico immagazzinato.

La curva di Hubbert potrebbe quindi essere molto più generale di un semplice modello di produzione petrolifera. Può essere interpretata come un modello cinetico comune che si verifica quando il potenziale immagazzinato viene rilasciato attraverso un meccanismo autocatalitico.

Ciò non significa che ogni collasso segua una curva di Hubbert. I sistemi possono frammentarsi, oscillare, bloccarsi o fallire in modo asimmetrico. Forzanti esterne possono alterarne la forma. Scale temporali diverse possono generare picchi multipli.

Tuttavia, l’umile bomba artigianale dimostra che il meccanismo di Hubbert non richiede un’economia, un’industria petrolifera o persino predatori e prede viventi. Bastano sei pezzi di legno.

Il meccanismo che ho chiamato Effetto Seneca è un po’ più complesso del ciclo di Hubbert qui descritto. Ma gli elementi di base sono gli stessi: un potenziale energetico che si dissipa a gradini. Questo piccolo esperimento è un’ulteriore dimostrazione del fatto che l’universo è frattale e si ripete su scale molto diverse. Ogni cosa, compresa l’umanità, è soggetta al destino che Seneca aveva intuito già 2000 anni fa e che espresse con le parole: “la crescita è lenta, ma il declino è rapido”.

Ringraziamenti: Ringrazio Aurora Suleimanovic (*), di sette anni, per aver contrassegnato i bastoncini, aver contribuito all’assemblaggio delle strutture, aver avviato gli esperimenti e aver richiesto periodicamente l’attrezzatura scientifica per forme alternative di ricerca. L’estrazione dei dati dai filmati e l’adattamento dei dati sperimentali sono stati eseguiti da ChatGPT 5.6 Sol.

Link all’articolo su Qeios

(*) Nota: ho valutato se fosse opportuno includere Aurora come coautrice a pieno titolo, ma ho pensato che avrei esteso il suo ruolo oltre le capacità di una bambina di sette anni. Non so cosa farà da grande, ma se diventerà una scienziata, questo primo passo per lei è di buon auspicio.