Il battito d'ali della farfalla e l'uragano: scopri la fisica della complessità
Scienza e Fisica Quantistica
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Si può davvero prevedere l’andamento della borsa, o quello che penseremo da qui a dieci minuti? O come ecolverà 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.
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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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