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L’analogia comportamentale di eventi inquadrati in discipline distinte desta da sempre la curiosità di filosofi e scienziati. Curiosità accompagnata dalla tensione di risolvere tali analogie in un quadro concettuale comune. Ciò è tanto più vero per le manifestazioni della “complessità” che non hanno piena comprensione nemmeno nei rispettivi ambiti di indagine.

In considerazione delle limitazioni insite in una visione a comparti della realtà, il ‘900 ha visto fiorire una serie di proposte di teorie unitarie, quali la Tectologia di A. Bogdanov, la Teoria Generale dei Sistemi di L. von Bertalanffy (a cui si deve la primigenia idea di “autopoiesi”), la Cibernetica sviluppata da W. Ashby, H. von Foerster, N. Wiener e J. von Neumann, la Teoria delle Strutture Dissipative di I. Prigogine nel caso particolare dei fenomeni di “autorganizzazione” (termine che viene fatto risalire ad Ashby) dei sistemi collettivi della fisica e della chimica.

 

 

Un contributo importante alla visione interdisciplinare è stato dato dallo sviluppo della Teoria dei Sistemi Dinamici, branca della matematica applicata che, mediante un approccio geometrico anche qualitativo e con il crescente supporto informatico, evidenzia le proprietà comuni ai sistemi di diversa estrazione, purchè matematizzabili. Partendo dai pionieristici lavori di J. Poincarè, A. Lyapunov e H. Hopf, l’analisi non lineare applicata ai sistemi reali ha trovato, dagli anni ‘60, una efficace sistemazione teorica, specialmente a cura del matematico russo V. Arnold. La Teoria ha un ruolo importante anche nel modellare la complessità poiché,  sebbene quest’ultima afferisca a sistemi collettivi (aperti e con elementi interconnessi in modo non lineare), nella rappresentazione “modale” i regimi stabili di tali sistemi sono descrivibili con poche variabili (si parla di “compressione dell’informazione”, come abbiamo visto in una precedente nota).

Veniamo alla Sinergetica. La fisica del ‘900 rappresentava le transizioni di fase della materia (es.: acqua vs ghiaccio) mediante modificazioni repentine di specifici descrittori del sistema, i parametri d’ordine, all’approssimarsi a un valore critico di uno o più parametri di controllo. L’evento veniva modellato in un opportuno spazio termodinamico e le sperimentazioni effettuate mediante processi quasi statici (per simulare trasformazioni di equilibrio) confortavano la metodologia. Le transizioni dette “di seconda specie”, come ad esempio le variazioni di struttura di alcuni reticoli cristallini, seppure globalmente descrivibili con metodologia termodinamica, nella realtà evidenziavano una iniziale inerzia al cambiamento (“rallentamento critico”) e forti fluttuazioni dei parametri d’ordine in prossimità del punto di transizione. Negli anni ’60, il fisico tedesco H. Haken, lavorando sui laser, si accorse delle analogie esistenti fra la suddetta fenomenologia e la transizione della luce da incoerente a coerente se forzata da un opportuno campo elettromagnetico esterno. La novità consisteva nel fatto che il laser è un sistema aperto in condizioni lontane dall’equilibrio termodinamico. Si trattava, quindi, di transizioni “dinamiche” generate dalla competizione di più forze concorrenti. Estrapolando, Haken si pose il quesito se fossero descrivibili come transizioni dinamiche anche le autorganizzazioni manifestate da molti sistemi collettivi aperti della fisica e della chimica e, al limite, se potessero essere considerate tali le mutazioni repentine che si riscontravano anche nei comportamenti animali, singoli o collettivi, e nei costrutti umani come, ad esempio, l’economia.

L’interrogativo fu posto proprio a studiosi delle più diverse discipline e, nel tempo, è stata collezionata un’ampia casistica di descrizioni matematiche di transizioni eterogenee che evidenziano la sorprendente affinità delle rispettive equazioni evolutive. Tali descrizioni vengono tuttora riportate nella “Springer Series in Synergetics” curata da Haken stesso. In esito ai primi risultati, agli inizi degli anni ’70, Haken propose il modello concettuale della Sinergetica ovvero della “scienza degli effetti combinati” per descrivere i fenomeni di autorganizzazione di generici sistemi collettivi (vedere, ad esempio, Haken H., Sinergetica. Il segreto del successo della natura, ed. Boringhieri, 1985, oppure il più recente Haken H., Nel senso della sinergetica, ed. Hofmann J., 2005).

L’epistemologia della Sinergetica si basa sull’osservazione abbastanza comune che, in ogni collettività, sulla spinta di specifiche finalità, nella forma di pressioni ambientali (in tal caso, consideriamo “finalità” anche l’obbedienza ai princìpi fisici) o di aspettative interiori (ad es., di ottimizzazione o razionalizzazione), nasce una esigenza, interna alla stessa collettività, tendente a colmare il gap e raggiungere una nuova stabilità (anche temporanea). Si avvia, pertanto, la “ricerca” della strategia adeguata al soddisfacimento dell’esigenza (fase del rallentamento critico) e, una volta definita, emergono spontaneamente, attraverso processi “autopoietici”, azioni, proprietà o caratteristiche globali condivise dall’intera collettività a cui Haken ha dato il nome di ordinatori della collettività, in similitudine ai parametri d’ordine delle transizioni di fase ordinarie.

Le azioni collettive adeguate all’esigenza possono essere molteplici e sovente quelle attuate non sono le “migliori” (in senso lato) ma prevalgono grazie ad una successione di eventi casuali (in esito alla fase delle fluttuazioni), nella più classica delle combinazioni evolutive ovvero necessità/caso.

Nei sistemi aperti, l’ordinatore, più che indicare il mero stato strutturale del sistema, ne evidenzia l’organizzazione spaziale, temporale o funzionale. Nel caso dei sistemi complessi, l’ordinatore, ad una analisi di insieme, non è deducibile analiticamente dalle interconnessioni tra i singoli elementi ma è “proprietà emergente” di una struttura relazionale interna; essa è distribuita su diverse scale ed ha caratteristiche autonome, ancorchè sia il frutto del rapporto dinamico con l’ambiente. La dinamica è tale che tra l’ordinatore che emerge e i singoli elementi si instaura spontaneamente un rapporto di “causalità circolare”: l’ordinatore emerge dalla “cooperazione sincronica” (sinergia) tra i singoli ma, questi, da esso sono asserviti. Haken lo ha definito Principio dell’asservimento e traduce l’esperienza fenomenologica della sopra citata fase della compressione dell’informazione.

In sintesi, secondo la Sinergetica, finalità/esigenza/strategia/ordinatore, sotto la guida del principio dell’asservimento, costituiscono le fasi fondamentali dei processi di riorganizzazione dei sistemi collettivi.

 

A titolo di esempio, guardiamo alla collettività umana: per essa la finalità è la sopravvivenza e/o la ricerca del benessere. Un obiettivo necessario alla realizzazione di tale aspirazione è la “conoscenza” della realtà e del suo divenire (l’esigenza primaria). L’obiettivo di “conoscere” fa nascere all’interno della collettività diverse esigenze secondarie, in particolare, quella di “comunicare” in modo efficace. Tale esigenza attiva una serie di processi interni che porta, nel tempo, alla formazione di un linguaggio condiviso (l’ordinatore). Il linguaggio è indispensabile alla sopravvivenza e al benessere dei singoli (asservimento) ma, al contempo, è emanato e continuamente aggiornato dalla collettività stessa, secondo le mutevoli esigenze (cooperazione e adattamento). Naturalmente, come si è detto, l’ordinatore instauratosi non è il più efficace ma è quello che per varie circostanze favorevoli, anche casuali, si è organizzato per primo.

In una prossima nota si farà un sorvolo sulla metodologia della Sinergetica. Essa si basa su una tecnica molto utilizzata nelle scienze applicate ovvero la descrizione modale. Con essa la dinamica di un processo di autorganizzazione, ancorchè articolato, diventa intuitiva e anche suggestiva nella sua analogia con la dinamica darwiniana della selezione adattativa. 

 

Ermanno Veccia

L’autore, da tempo appassionato ai temi della complessità e dell’evoluzionismo, è fisico delle atmosfere stellari per studi accademici e fisico dell’atmosfera terrestre per professione, nel Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare. In tale ambito, si è occupato di modellistica numerica, di previsioni probabilistiche e del sistema di gestione qualità del ciclo previsionistico. Su questi ultimi argomenti è stato per anni il referente italiano dell’European Center for Medium-range Weather Forecast (Reading, GB). Ha collaborato con le Università di Milano e Roma sulle tematiche della dinamica del clima, della meteorologia a scala locale e sulle applicazioni delle reti neurali alla fisica dell’atmosfera.
                                        

 


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