Narinder Singh Kapany nel suo laboratorio negli anni '50 tiene in mano fasci di fibre ottiche illuminate mentre dimostra la trasmissione della luce curva
Nel 1953 Narinder Singh Kapany trasmise immagini di alta qualità attraverso fasci di fibre di vetro curvate, sfidando l'idea che la luce viaggiasse solo in linea retta. Coniò il termine fiber optics nel 1960. Fondò aziende, ottenne 120 brevetti, ma Fortune lo definì eroe dimenticato.
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Un ragazzo curioso ai piedi dell'Himalaya
Narinder Singh Kapany nacque il 31 ottobre 1926 a Moga, cittadina del Punjab in India, in una famiglia sikh della classe media. Crebbe a Dehra Dun, cittadina ai piedi dell'Himalaya dove l'aria limpida delle montagne permetteva osservazioni astronomiche straordinarie e dove suo padre lo incoraggiava a coltivare la curiosità scientifica. Durante gli anni della scuola superiore, un episodio apparentemente banale cambiò il corso della sua vita: il professore di scienze gli spiegò che la luce viaggia sempre in linea retta, affermazione accettata come verità indiscutibile dalla fisica classica. Kapany non accettò questa limitazione. Se un fiume poteva scorrere curvando intorno agli ostacoli, perché la luce non avrebbe potuto fare lo stesso? Questa domanda infantile divenne la sua ossessione scientifica.
Nel 1948 Kapany si laureò in fisica all'Università di Agra, oggi Dr. Bhimrao Ambedkar University, nello stato dell'Uttar Pradesh. L'India aveva appena conquistato l'indipendenza dalla Gran Bretagna l'anno precedente, un periodo di fermento e speranza in cui i giovani scienziati indiani vedevano opportunità senza precedenti per contribuire allo sviluppo del paese. Tuttavia Kapany comprese che per realizzare il suo sogno di far curvare la luce aveva bisogno di una formazione più avanzata e di accesso a laboratori attrezzati che l'India non poteva ancora offrire. Nel 1951 lasciò l'India per Londra con una borsa di studio per specializzarsi in ottica all'Imperial College, uno dei centri di eccellenza mondiale per la fisica sperimentale. Non sapeva che non sarebbe mai più tornato a vivere nel suo paese natale.
L'incontro con Harold Hopkins e la scoperta rivoluzionaria
A Londra Kapany iniziò a lavorare al fianco di Harold Hopkins, fisico britannico che stava studiando applicazioni mediche dell'ottica. Hopkins era interessato a sviluppare un endoscopio migliorato, strumento che permettesse ai medici di guardare dentro il corpo umano senza chirurgia invasiva. Il problema degli endoscopi tradizionali era che utilizzavano lenti e specchi montati su tubi rigidi, limitando gravemente le aree del corpo accessibili. Serveva un modo per trasmettere l'immagine attraverso un tubo flessibile che potesse seguire i contorni del corpo. Hopkins aveva intuito che fibre di vetro sottilissime avrebbero potuto trasportare la luce, ma non riusciva a ottenere immagini di qualità accettabile. Kapany si buttò nel problema con l'entusiasmo del ventitreenne che voleva dimostrare che la luce poteva curvare.
Il principio fisico che permette alla luce di viaggiare attraverso fibre di vetro curve si chiama riflessione interna totale. Quando un raggio di luce viaggia attraverso un materiale trasparente come il vetro e incontra la superficie che separa il vetro dall'aria, se l'angolo di incidenza è superiore a un valore critico, la luce non esce ma rimbalza completamente all'interno del materiale. Questo fenomeno era già noto dal 1854 quando il fisico irlandese John Tyndall aveva dimostrato che la luce poteva seguire un getto d'acqua curva, ma nessuno era riuscito a trasformare questo principio in un sistema pratico per trasmettere immagini. Nel 1953 Kapany e Hopkins riuscirono finalmente nell'impresa: assemblarono un fascio di migliaia di fibre di vetro sottilissime, ciascuna con diametro inferiore a un centesimo di millimetro, disposte in modo ordinato così che ogni fibra occupasse la stessa posizione relativa alle due estremità del fascio.
Il fibroscopio e la rivoluzione medica
Quando Kapany puntò una luce su un'estremità del fascio di fibre e guardò dall'altra parte dopo averlo curvato, vide qualcosa che nessuno aveva mai visto prima: un'immagine nitida e dettagliata. La luce aveva letteralmente curvato seguendo il percorso tortuoso delle fibre. Funzionava. Nel settembre 1955 la rivista Popular Mechanics pubblicò un articolo sensazionale intitolato The Fibrescope descrivendo l'invenzione di Hopkins e del ventisettenne punjabi Kapany. L'articolo mostrava fotografie straordinarie: un fibroscopio flessibile che trasmetteva l'immagine di una lampadina attraverso curve e spirali impossibili per la luce tradizionale. Il mondo medico comprese immediatamente le implicazioni rivoluzionarie.
I primi fibroscopi permettevano ai chirurghi di esaminare lo stomaco, i polmoni, i reni e altri organi interni inserendo un tubo flessibile attraverso orifizi naturali o piccole incisioni. Eliminare la necessità di aprire completamente il corpo del paziente riduceva drasticamente i rischi, il dolore postoperatorio e i tempi di recupero. Negli anni successivi la tecnologia dei fibroscopi migliorò costantemente: le fibre divennero più sottili permettendo strumenti più flessibili, furono aggiunti canali per inserire strumenti chirurgici miniaturizzati, vennero sviluppate sorgenti luminose più potenti. Nel 1955 Kapany conseguì il dottorato in fisica all'Università di Londra con una tesi che sistematizzava la teoria e la pratica delle fibre ottiche. Aveva ventinove anni e aveva già cambiato la medicina per sempre.
Scientific American e la nascita del termine fiber optics
Tra il 1955 e il 1960 Kapany pubblicò decine di articoli scientifici sulle fibre ottiche, diventando l'autorità mondiale riconosciuta nel campo. Ma il momento cruciale arrivò nel novembre 1960 quando la prestigiosa rivista Scientific American gli chiese di scrivere un articolo divulgativo sulla sua tecnologia. L'articolo intitolato Fiber Optics iniziava con una frase semplice ma rivoluzionaria: Quando la luce viene diretta in un'estremità di una fibra di vetro, emergerà dall'altra estremità. Fasci di tali fibre possono essere usati per condurre immagini. Fu la prima volta che il termine fiber optics apparve stampato. Kapany aveva coniato l'espressione che avrebbe definito un intero campo scientifico e industriale. Prima di quell'articolo si parlava genericamente di trasmissione della luce attraverso fasci di fibre, dopo quell'articolo si parlò sempre di fiber optics.
L'articolo di Scientific American catturò l'immaginazione di scienziati e ingegneri in tutto il mondo. Kapany spiegava con chiarezza cristallina come funzionava la riflessione interna totale, mostrava fotografie spettacolari di immagini trasmesse attraverso fibre curve, delineava le applicazioni future che andavano ben oltre la medicina: telecomunicazioni, illuminazione, sensori, decorazione. Nel 1967 Kapany pubblicò il primo libro comprensivo sull'argomento intitolato semplicemente Fiber Optics. Il volume di quattrocento pagine diventò la bibbia del campo, utilizzato come testo di riferimento da ricercatori e studenti in tutto il pianeta. Kapany aveva sistematizzato una disciplina scientifica partendo da zero, dalla curiosità di un ragazzo che voleva far curvare la luce.
Il trasferimento in America e l'esplosione imprenditoriale
Nel 1955 Kapany si trasferì negli Stati Uniti accettando una posizione come ricercatore all'Università di Rochester nello stato di New York. L'America degli anni Cinquanta era il paese delle opportunità per gli scienziati brillanti, specialmente nell'era della competizione tecnologica con l'Unione Sovietica durante la Guerra Fredda. A Rochester Kapany continuò le ricerche sulle fibre ottiche supervisionando il lavoro di cinque studenti di dottorato e producendo una raffica di pubblicazioni scientifiche. Ma sentiva che l'ambiente accademico era troppo lento, troppo vincolato dalle procedure burocratiche. Voleva trasformare le sue invenzioni in prodotti commerciali che potessero cambiare concretamente la vita delle persone.
Nel 1959 Kapany si trasferì a Chicago dove assunse la direzione del Dipartimento di Ottica dell'Illinois Institute of Technology, supervisionando il lavoro di trenta scienziati e ingegneri. Furono gli anni più produttivi della sua vita: dozzine di brevetti, pubblicazioni su tutte le principali riviste scientifiche, collaborazioni con le industrie più innovative. L'istituto offriva un bonus mensile a chiunque inventasse qualcosa di brevettabile, e Kapany con il suo gruppo sfornava invenzioni in continuazione. Fu a Chicago che sviluppò applicazioni delle fibre ottiche nei campi più diversi: sistemi di illuminazione per ospedali, sensori per monitoraggio industriale, dispositivi per trasmissione dati, decorazioni artistiche. Nel 1959 Kapany decise il passo successivo: fondare la propria azienda per commercializzare le sue invenzioni.
Optics Technology Inc. e la Silicon Valley
Nel 1960 Kapany fondò Optics Technology Inc. trasferendosi definitivamente a Woodside in California, nel cuore di quella che sarebbe diventata la Silicon Valley. Fu uno dei primi scienziati indiani a fondare un'azienda tecnologica in California, aprendo la strada che migliaia di imprenditori indiani avrebbero seguito nei decenni successivi. Optics Technology sviluppava e produceva dispositivi basati sulle fibre ottiche per applicazioni mediche, industriali e militari. Kapany fu presidente, direttore della ricerca e chairman del consiglio di amministrazione per dodici anni, costruendo l'azienda da zero fino a trasformarla in un player significativo del settore. Nel 1967 portò l'azienda in borsa con il simbolo OTC, diventando il primo imprenditore sikh indiano a quotare una compagnia a Wall Street.
Il successo finanziario gli permise di investire in acquisizioni e joint ventures negli Stati Uniti e all'estero, espandendo rapidamente l'impero commerciale delle fibre ottiche. Nel 1973 fondò una seconda compagnia, Kaptron Inc., specializzata in componenti optoelettronici avanzati. Guidò Kaptron come presidente e CEO fino al 1990 quando vendette l'azienda ad AMP Incorporated per una cifra che lo rese definitivamente ricco. Nel corso della sua carriera imprenditoriale Kapany ottenne oltre centoventi brevetti, coprendo ogni aspetto della tecnologia delle fibre ottiche: produzione delle fibre, assemblaggio dei fasci, accoppiamento con sorgenti luminose, applicazioni specifiche. Fu membro del National Inventors Council e fellow di numerose società scientifiche tra cui la Royal Academy of Engineering britannica, la Optical Society of America e l'American Association for the Advancement of Science.
La rivoluzione delle telecomunicazioni nascosta
Mentre Kapany costruiva il suo impero commerciale, altri scienziati stavano sviluppando l'applicazione delle fibre ottiche che avrebbe cambiato il mondo più profondamente: le telecomunicazioni. Nel 1966 il fisico britannico Charles Kao della Standard Telecommunications Laboratories di Harlow in Inghilterra pubblicò un articolo rivoluzionario dove calcolava che se le fibre di vetro potessero essere purificate sufficientemente da ridurre drasticamente l'assorbimento della luce, sarebbe possibile trasmettere segnali ottici su distanze di chilometri invece che centimetri. Il problema era che le fibre disponibili perdevano troppa luce a causa delle impurità nel vetro. Kao propose che con tecniche di purificazione adeguate si potesse ridurre l'attenuazione a livelli accettabili per le telecomunicazioni.
Nel 1970 i ricercatori della Corning Glass Works guidati da Robert Maurer, Donald Keck e Peter Schultz riuscirono finalmente a produrre fibre di vetro ultrapure con perdite sufficientemente basse. Era l'inizio della rivoluzione delle telecomunicazioni ottiche. Le compagnie telefoniche iniziarono negli anni Settanta a sperimentare la trasmissione di segnali telefonici attraverso fibre ottiche invece che cavi di rame. I vantaggi erano enormi: una singola fibra sottile come un capello poteva trasportare decine di migliaia di conversazioni telefoniche simultaneamente, mentre un cavo di rame trasportava solo poche decine. Le fibre non soffrivano di interferenze elettromagnetiche, non si corrodevano, pesavano molto meno dei cavi metallici. Negli anni Ottanta iniziò la posa dei primi cavi sottomarini in fibra ottica attraverso gli oceani.
Internet viaggia sulla luce
Oggi praticamente l'intera infrastruttura globale di internet si basa sulle fibre ottiche. Quando inviate un'email, guardate un video su YouTube, fate una videochiamata, scaricate un file, i vostri dati viaggiano sotto forma di impulsi luminosi attraverso fibre di vetro sottili come capelli che corrono sul fondo degli oceani, sotto le strade delle città, tra i continenti. Le dorsali principali di internet, chiamate backbone, sono costituite da fasci di fibre ottiche che trasportano terabyte di dati al secondo. I cavi sottomarini in fibra ottica collegano tutti i continenti: il cavo TAT-8 completato nel 1988 fu il primo a collegare America ed Europa con tecnologia completamente ottica, seguito da decine di altri progetti sempre più ambiziosi. Il cavo MAREA completato nel 2018 collega Virginia Beach negli Stati Uniti a Bilbao in Spagna con otto paia di fibre capaci di trasportare 200 terabyte al secondo.
Senza fibre ottiche non esisterebbe l'internet moderno. La velocità della luce nel vetro è circa duecento milioni di metri al secondo, permettendo comunicazioni praticamente istantanee tra qualsiasi punto del pianeta. La banda ultra larga che arriva nelle case attraverso i cavi FTTH utilizza fibre ottiche fino all'ultimo miglio. I data center dove risiedono fisicamente i server di Google, Amazon, Facebook, Netflix sono interconnessi da reti di fibre ottiche ad altissima capacità. Il cloud computing, lo streaming video ad alta definizione, le videoconferenze, i social network, tutto funziona grazie alle fibre ottiche. Kapany aveva previsto queste applicazioni già nel suo articolo del 1960 su Scientific American, anche se allora sembravano fantascienza.
Il professore e il filantropo
Nonostante il successo imprenditoriale, Kapany non abbandonò mai il mondo accademico. Dal 1977 al 1983 fu Regents Professor all'Università della California a Santa Cruz, insegnando ottica e optoelettronica. Nel 1979 fondò il Center for Innovation and Entrepreneurial Development presso UC Santa Cruz, centro dedicato a promuovere la cultura imprenditoriale tra studenti e ricercatori universitari. Fu il primo direttore del centro, organizzando conferenze che riunivano leader accademici, industriali e governativi per discutere il ruolo dell'innovazione e dell'imprenditorialità nell'università. Kapany credeva fermamente che gli scienziati non dovessero limitarsi alla ricerca pura ma dovessero anche impegnarsi a trasformare le scoperte in prodotti utili alla società.
La generosità filantropica di Kapany fu straordinaria. Nel 1999 donò cinquecentomila dollari per stabilire la Narinder Singh Kapany Chair in Optoelectronics nella Baskin School of Engineering di UC Santa Cruz. Nel 2012 istituì la Narinder Kapany Endowed Chair in Entrepreneurship sempre a Santa Cruz. Nel 1998 finanziò una cattedra di Sikh Studies all'Università della California a Santa Barbara. Nel 2017 creò la Sundar Singh Kapany Book Collection nella biblioteca universitaria di Santa Cruz. Complessivamente le sue donazioni alle università californiane superarono i tre milioni di dollari. Nel 2008 ricevette il Fiat Lux Award dalla UC Santa Cruz Foundation in riconoscimento dei suoi contributi straordinari ai programmi dell'università.
L'arte sikh e l'identità culturale
Kapany fu un sikh profondamente devoto che dedicò gran parte della sua vita e delle sue risorse a preservare e promuovere l'arte e la cultura sikh. Nel 1967 fondò la Sikh Foundation, organizzazione senza scopo di lucro dedicata a sostenere studi accademici, pubblicazioni e mostre d'arte sikh. Per oltre cinquant'anni fu il principale finanziatore della fondazione, che divenne il punto di riferimento mondiale per gli studi sikh. Kapany assemblò personalmente una delle più importanti collezioni private di arte sikh al mondo, acquisendo dipinti, manoscritti, armi ceremoniali, gioielli, tessuti e oggetti religiosi che risalivano dal sedicesimo al ventesimo secolo.
Nel 1999 la sua collezione fu esposta nella mostra Arts of the Sikh Kingdoms al Victoria and Albert Museum di Londra, una delle mostre più ambiziose mai dedicate all'arte sikh. La mostra poi viaggiò all'Asian Art Museum di San Francisco dove Kapany aveva donato cinquecentomila dollari per creare una galleria permanente dedicata all'arte sikh nel nuovo edificio del museo. Fu la prima galleria permanente di arte sikh negli Stati Uniti. Kapany prestò opere della sua collezione a istituzioni museali in tutto il mondo, contribuendo a far conoscere la ricchezza culturale della tradizione sikh. Scriveva articoli su arte e storia sikh, organizzava conferenze, sponsorizzava pubblicazioni accademiche. Per lui preservare l'identità culturale sikh era importante quanto la ricerca scientifica.
L'eroe dimenticato e i riconoscimenti tardivi
Nonostante i contributi straordinari, Kapany non ricevette mai il Premio Nobel per la Fisica. Nel 1999 la rivista Fortune lo inserì nella lista dei sette eroi dimenticati che avevano enormemente influenzato la vita nel ventesimo secolo nel numero speciale Businessmen of the Century. La definizione eroe dimenticato era dolorosamente accurata: mentre nomi come Marconi, Edison, Bell erano universalmente noti, Kapany rimaneva sconosciuto al grande pubblico nonostante le sue fibre ottiche avessero cambiato il mondo forse più profondamente dell'elettricità o del telefono. Nello stesso periodo Time Magazine lo inserì nella lista dei dieci scienziati più influenti del ventesimo secolo, riconoscimento importante ma non sufficiente a compensare decenni di oblio.
Nel 2004 ricevette il Pravasi Bharatiya Samman Award dal governo indiano, massimo riconoscimento conferito agli indiani residenti all'estero che hanno dato contributi eccezionali nei loro campi. Nel 2019 ricevette l'Asia Game Changer West Award. Ma il riconoscimento più importante arrivò postumo: nel 2021 il governo indiano gli conferì il Padma Vibhushan, seconda più alta onorificenza civile dell'India dopo il Bharat Ratna. L'annuncio fu fatto pochi mesi dopo la sua morte avvenuta il 4 dicembre 2020 a Redwood City in California all'età di novantaquattro anni. Kapany morì circondato dall'affetto del figlio Rajinder, della figlia Kiran e dei quattro nipoti. Sua moglie Satinder era morta nel 2016 dopo una lunga battaglia contro il Parkinson.
L'eredità luminosa e l'artista accidentale
Oltre che scienziato, imprenditore e filantropo, Kapany fu anche un artista. Durante una passeggiata intorno al suo ufficio notò nel cestino dei rifiuti un'estrusione fallita di fibre ottiche che formava una scultura astratta casuale. Aggiunse delle luci e la trasformò in un'opera d'arte che espose nel suo ufficio. Nei decenni successivi creò dozzine di sculture luminose utilizzando fibre ottiche scartate o appositamente modellate, opere che furono esposte in gallerie d'arte come eccezionali esempi di fiber art. La luce che curvava attraverso le fibre creava effetti visivi ipnotici, cascate luminose che sfidavano la percezione. Per Kapany l'arte e la scienza non erano separati ma due modi complementari di esplorare la bellezza del mondo.
Nel marzo 2020, mentre la pandemia di COVID-19 iniziava a diffondersi globalmente, Kapany completò la sua autobiografia intitolata The Man Who Bent Light, l'uomo che piegò la luce. Il libro racconta con stile vivace e spiritoso la sua vita straordinaria, dalle montagne del Punjab ai laboratori londinesi, dalla Silicon Valley alle gallerie d'arte. Otto mesi dopo aver finito il manoscritto, Kapany morì serenamente nella sua casa di Woodside. Lasciava un'eredità scientifica, imprenditoriale e filantropica che pochi possono eguagliare. Ma soprattutto lasciava una lezione: la curiosità infantile che rifiuta i dogmi può cambiare il mondo. Un ragazzo che non accettò che la luce viaggiasse solo in linea retta creò la tecnologia che oggi connette l'umanità intera.
Narinder Singh Kapany dimostrò che la luce poteva curvare, inventò le fibre ottiche, fondò aziende, ottenne centoventi brevetti, scrisse il primo libro sul campo, coniò il termine fiber optics. Le sue invenzioni permisero la medicina endoscopica moderna e rese possibile internet. Eppure Fortune lo definì eroe dimenticato. Non ricevette il Nobel. Morì nel 2020 a novantaquattro anni riconosciuto tardivamente come uno dei grandi del ventesimo secolo. La sua storia ci ricorda che i veri rivoluzionari spesso rimangono nell'ombra mentre il mondo gode dei frutti delle loro invenzioni. Ogni volta che navighiamo su internet, la luce curva attraverso le fibre di vetro portando i nostri dati alla velocità della luce, realizzando il sogno di un ragazzo del Punjab che voleva piegare la luce.
