Il battito d'ali della farfalla e l'uragano: scopri la
fisica della complessita'
Scienza e Fisica Quantistica
Si può davvero prevedere l’andamento della borsa, o
quello che penseremo da qui a dieci minuti? O come evolverà il volo di uno
stormo di uccelli? E soprattutto cosa ha a che fare tutto questo con la fisica?
Redazione Scienza e Conoscenza - 01/05/2019
Se pensavate che la regina delle scienze si occupasse
solo di energia, particelle e ferree teorizzazioni del mondo vi siete
sbagliati.
Benvenuti in quella che Ignazio Licata ha definito la
“Terra di Mezzo” della fisica: sarà proprio lui, in questa intervista, a farci
da Cicerone tra fisica dei sistemi complessi, dell’emergenza, teoria del caos o
logica fuzzy.
Redazione Scienza e Conoscenza – Oggi si parla sempre più
spesso di complessità e sistemi complessi: nel tuo libro ce ne dai una visione
“semplice”, tanto da poterla tenere stretta in pugno. Come spiegare – e non
dico divulgare, perché so che è un termine che non ami – la complessità e i
sistemi complessi a chi non ne ha mai sentito parlare?
Ignazio Licata – Si tratta della fisica dell’emergenza e
del cambiamento, studia le novità che vengono fuori da un sistema quando
cambiano i suoi rapporti con l’esterno. Il termine novità può indurre qualche
perplessità in chi ha una concezione banalmente algoritmica delle leggi, ma
esistono anche i vincoli specifici, le condizioni al contorno, il qui ed ora
dove un processo retto da certe leggi ha luogo.
La legge fisica andrebbe sempre vista come una griglia di
possibilità, non un destino segnato. Quando i vincoli sono più importanti delle
leggi, abbiamo complessità ed emergenza.
Detto altrimenti, quando cambiano le relazioni
sistema/ambiente, i vincoli sul “confine”, si producono comportamenti
collettivi che richiedono nuove descrizioni, non univocamente deducibili dal
modello prima dell’emergenza, anche se naturalmente compatibili con i livelli
precedenti.
C’è una relazione con la fisica del caos?
Ignazio Licata – Il caos è una piccola isoletta
nell’arcipelago della complessità. I sistemi caotici non-lineari tradizionali
sono retti da pochi parametri, sono sensibili alle condizioni e amplificano le
fluttuazioni. La non-linearità è sempre un ingrediente importante perché il
feedback tra sistema e ambiente è un accoppiamento tipicamente non-lineare. Le
somiglianze si fermano qui.
Per i sistemi caotici com’è noto è possibile scrivere
delle equazioni che caratterizzano classi di soluzioni rappresentabili come
attrattori (il modo specifico di convergere verso un comportamento). Pochi
gradi di libertà, soluzioni analitiche e un certa predicibilità dunque, seppur
step by step (caos deterministico). Nelle zone più estreme della complessità,
quelle dell’emergenza radicale, questi aspetti confortevoli non ci sono più.
Impredicibilità ed incertezza sono dominanti.
Si pensi a quanto suona ridicolo parlare di prevedibilità
nella stragrande maggioranza dei sistemi biologici e ancora di più economici e
sociali? Chi può prevedere davvero l’andamento della borsa o anche soltanto
cosa penseremo da qui a cinque minuti? Ed è qui forse che interviene un modo
diverso di fare scienza.
C’è un titolo esemplare che lo riassume: Design,
Observation, Surprise! A Test of Emergence (di Edmund M. A. Ronald, Moshe
Sipper, Mathieu S. Capcarrère, Artificial Life, Vol. 5, No. 3: 225-239, 1999):
osserviamo il sistema in cerca di pattern, indizio di qualche forma di coerenza
emergente. In questo caso non si tratta più di individuare regolarità “già lì”
e chiuderle in una formula, ma piuttosto di esplorare le storie di un sistema
al variare continuo dei vincoli secondo un design, un intento cognitivo.
Qui l’osservatore ha un inedito ruolo attivo, legato ai
suoi interessi conoscitivi. Non si tratta di “fotografare il mondo” – in realtà
non si è mai trattato di questo, noi siamo costruttori di teorie – ma di
individuare quello che ci interessa in uno scenario dove altri vedono solo
casualità e rumore. La complessità svela il ruolo effettivo dell’osservatore,
che il vecchio modo di vedere collocava fuori dal sistema, dalle parti
dell’occhio di Dio, ma soltanto perché si trattava di sistemi a bassa
complessità che si offrivano alla nostra teorizzazione come sistemi che non
cambiano strutturalmente (sistemi a bassa apertura logica).
Qui invece l’informazione, la struttura e la funzione si
rimescolano continuamente (alta apertura logica). Siamo processi che osservano
processi. Ci siamo dentro fino al collo...
"Dagli stormi di uccelli – un famoso studio di G.
Parisi di qualche anno fa – ai fenomeni socio-economici: è un territorio enorme
che si apre a questo nuovo stile"
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Scienza e Conoscenza n. 68 - Aprile/Giugno 2019 — Rivista
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