La scienza della complessità

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25/11/2012 16:15 - 10/02/2017 12:06 #18 da M. Pica Ciamarra
M. Pica Ciamarra ha creato la discussione La scienza della complessità
La Scienza della Complessità: piccola nota introduttiva
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Per domande: autore o Domanda a un esperto
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Se chiedi ad uno scienziato, ad un ricercatore, se la sua attività di ricerca può considerarsi complessa, molto probabilmente riceverai una risposta affermativa. D'altronde, se il problema che studia non fosse complesso, lo avrebbe già risolto. In questa accezione, il termine complesso è sinonimo di difficile, complicato. Quando ci si riferisce alla “Scienza della complessità”, tuttavia, il termine complessità viene usato con una particolare accezione, che prova a distinguere cosa è complesso da cosa è complicato.

Per illustrare di cosa si occupa la scienza della complessità, ho deciso di rifarmi all'articolo del premio Nobel P.W. Anderson, More is Different, letteralmente “La moltitudine è differente”, che ha segnato la nascita di questa scienza. Questo perché la scienza della complessità non si occupa di una problema specifico, per cui qualsiasi esempio usato per illustrarla sarebbe parziale ed incompleto. Piuttosto che riportare una traduzione dell'articolo, illustro di seguito il suo percorso logico, semplificandolo ed arricchendolo con esempi attuali.

L'articolo di Anderson è una critica alla ipotesi riduzionista della scienza. Questa ipotesi, ancora largamente accettata, suppone l'esistenza di un ordine gerarchico nelle varie forme del sapere, illustrata in modo schematico in figura. Alla base di questa gerarchia c'è la fisica. Usando le leggi della fisica, si può sviluppare la chimica, mentre a partire dalla chimica, si può sviluppare la biologia. Più in alto nella gerarchia, vi sarebbero le altre scienze, incluse quelle sociali. In questo approccio, tutto è fondato sulla base, la fisica. Più precisamente, su quei rami della ricerca in fisica che provano a determinare le forze di interazione su scala atomica e sub-atomica, che si muovono verso “il più piccolo”. La recente scoperta dell'esistenza del bosone di Higgs al CERN, che avrete sentito chiamare dalla stampa “la particella di Dio”, è un tipico esempio di ricerca riduzionista, che ha portato alla validazione di un modello teorico per le forze fondamentali.


Se si accetta in modo acritico l'ipotesi riduzionista, come è stato fatto per gran parte del ventesimo secolo, si arriva logicamente alla conclusione che l'unica attività di ricerca fondamentale sia quella che prova a determinare le fondamenta sulle quali tutto poggia. La ricerca ad un dato livello della gerarchia riduzionista del sapere è l'applicazione dei risultati trovati al livello immediatamente precedente. Per esempio, la chimica sarebbe fisica applicata, la biologia chimica applicata. La scienza applicata è tremendamente importante, ed infatti la ricerca scientifica è ad oggi principalmente finanziata perché si spera di poter un giorno beneficiare delle sue applicazioni, non per soddisfare la sete umana di conoscenza. Tuttavia, nota Anderson, l'ipotesi riduzionista implica “l'ipotesi costruttivista”, cioè implica l'ipotesi che dati per compresi i fenomeni che occorrono ad un certo livello della gerarchia della scienza, sia facile comprendere i fenomeni che occorrono al livello successivo.

Anderson sostiene che questo non sia vero, e ritiene che per sviluppare la scienza di un certo livello della gerarchia, c'è bisogno di uno sforzo intellettuale di intuizioni e nuove idee, che è comparabile a quello necessario per sviluppare la scienza di un qualsiasi altro livello. Arriva a questa conclusione considerando che:
  1. i fenomeni che occorrono ad un dato livello della gerarchia prevedono l'interazione di una moltitudine degli elementi studiati dal livello immediatamente precedente della gerarchia.
  2. il comportamento di una moltitudine è diverso dal comportamento dai singoli.

Il punto 2 si riferisce al fatto che, quando si mette una moltitudine di elementi insieme, si possono ottenere dei fenomeni, comunemente detti fenomeni emergenti, che non sono facilmente riconducibili alle proprietà dei singoli elementi. Da qui il titolo dell'articolo, More is Different, “La moltitudine è differente” (dai singoli).

Esempi di fenomeni emergenti sono innumerevoli. Un liquido è un fenomeno emergente perché non è semplicemente un insieme di atomi. Per uscire dal mondo della fisica: la folla non si comporta come una singola persona, un formicaio non si comporta come una singola formica, un cervello come un singolo neurone, un stormo come un singolo uccello, un branco di pesci come un singolo pesce. Il tratto caratteristico di questi fenomeni è la presenza di un comportamento coerente dei tanti elementi, come se fossero tanti musicisti diretti da un direttore d'orchestra. Ma questo direttore d'orchestra non c'è. La coerenza emerge spontaneamente dalla moltitudine.

La scienza della complessità si prefigge di comprendere l'origine di questi fenomeni emergenti di auto-organizzazione.

Bibliografia
P.W. Anderson, More is Different, Science 177, 392 (1972).

Ricercatore Consiglio Nazionale delle Ricerche
SPIN-CNR, Dipartimento di Scienze Fisiche
Universita' di Napoli Federico II
Via Cintia, 80126, Napoli, Italy
Ultima modifica: 10/02/2017 12:06 da Paolo.

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