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Il futuro è già determinato? di Ilya Prigogine
di Eliano Pessa
Di Renzo Editore

l'opera

Questo libro affronta una questione fondamentale: il futuro è già predeterminato in anticipo o viene via via costruito dai singoli atti di libera scelta, nostri o di altre persone, che interagiscono con una serie di circostanze casuali e imprevedibili? In altri termini, siamo solo schiavi di un destino rigido e immutabile che governa le nostre vite o siamo, al contrario, artefici del nostro futuro?
Nel libro viene mostrato come, in base ai più recenti sviluppi della fisica moderna, l’alternativa giusta sia la seconda. A dare questa risposta è il Professor Ilya Prigogine, uno dei più celebri scienziati contemporanei, già Premio Nobel per la Chimica nel 1977 e direttore fin dal 1958 dei prestigiosi Istituti Internazionali Solvay per la Fisica e la Chimica di Bruxelles, nonché direttore del Centro, intitolato al suo nome, di studi sulla meccanica statistica e sui sistemi complessi dell’Università di Austin, nel Texas. Il libro raccoglie una serie di conferenze e interviste tenute dal Prof. Prigogine nel 2001, quando ha ricevuto una laurea honoris causa dall’Università Tecnica Nazionale di Atene. Esse contengono un riassunto del suo pensiero e dei risultati delle sue ricerche sul problema della natura del tempo.
Queste ricerche hanno preso le mosse, fin dai primi anni del secondo dopoguerra, dalla constatazione che le leggi della fisica classica, quelle che si studiano nelle scuole superiori e nei primi anni di università, sono assolutamente incompatibili sia con il fatto che la maggior parte dei fenomeni che si verificano nel mondo sono irreversibili (un bicchiere cade a terra e si rompe e non è possibile che spontaneamente torni a diventare intero, com’era prima della caduta), sia con il fatto che molti fenomeni connessi alla vita sono associati a processi di crescita, di specializzazione, di auto-organizzazione. La fisica classica, al contrario, è dominata dal Principio di Conservazione dell’Energia e dal Principio di Aumento dell’Entropia, ovvero del disordine termodinamico. Ne consegue che, dal punto di vista classico, configurazioni differenti dello stesso sistema, ma caratterizzate dallo stesso contenuto energetico (come il bicchiere intero e il bicchiere nel momento in cui si sta rompendo), sarebbero fisicamente equivalenti e quindi dovrebbe esserci la possibilità di passaggi spontanei dall’una all’altra. Tuttavia la fisica classica ammette anche che, se, riconoscendo la nostra incapacità pratica di seguire individualmente le traiettorie di miliardi di miliardi di molecole, adottassimo una descrizione probabilistica, allora la configurazione di equilibrio più probabile sarebbe quella corrispondente alla massima entropia (cioè, dopo la caduta, al bicchiere rotto).
Una tale descrizione è intrinsecamente contraddittoria. Come si concilia il fatto che, probabilisticamente, le configurazioni di massima entropia (il bicchiere rotto) sono le più probabili, mentre, allo stesso tempo, tutte le configurazioni di equilibrio di pari energia sono tra loro fisicamente equivalenti? Celebri paradossi, come quelli di Loschmidt e di Poincaré-Zermelo, hanno evidenziato come, se si accetta la fisica classica, la descrizione probabilistica abbia una validità limitata ad un tempo finito e venga usualmente accettata solo perché questo tempo è di gran lunga superiore a quello della vita umana. In altre parole, è perfettamente possibile che un bicchiere rotto ritorni spontaneamente intero, ma la probabilità di questo evento è talmente bassa, che il tempo medio di attesa perché ciò si verifichi sarebbe pari, se espresso in secondi, ad un numero iniziante con la cifra 1, seguita da circa 10 miliardi di miliardi zeri!
Naturalmente in un contesto del genere non ha alcun senso pratico parlare di processi irreversibili di sviluppo e di auto-organizzazione come quelli che caratterizzano quotidianamente l’esistenza degli esseri viventi, compresa la nostra. Tali processi sono fisicamente impossibili o, al massimo, hanno una probabilità uguale a quella che un bicchiere rotto ritorni spontaneamente intero. Quindi, anche se una fluttuazione casuale li originasse, sarebbero fatalmente destinati a scomparire. Il Caso, insomma, è ammesso, tanto per innescare i processi biologici, ma poi, come ha sostenuto Jacques Monod in un celebre libro, la Necessità prende il sopravvento. Secondo la fisica classica, anche in biologia il futuro sarebbe predeterminato.
Le prime ricerche di Prigogine hanno messo in luce che questo quadro sconfortante e contraddittorio era dovuto al fatto che la fisica classica aveva compiuto due errori fondamentali: 1) si era limitata a studiare le situazioni di equilibrio; 2) aveva ignorato il fatto che molti fenomeni sono non-lineari, ovvero che in essi la somma delle singole cause non produce la somma degli effetti corrispondenti (“il tutto è diverso dalla somma delle parti”, come già avevano affermato agli inizi del secolo XX gli psicologi della Gestalt).
Rimediare a questi due errori è stata una gigantesca impresa, una delle più straordinarie conquiste culturali del nostro tempo, compiuta da Prigogine tra gli anni Cinquanta e gli anni Settanta. Per ovviare al primo errore egli è stato costretto a costruire una disciplina completamente nuova, la termodinamica dei sistemi aperti (o, come si usa anche chiamarla, la termodinamica dei processi irreversibili), ovvero dei sistemi in cui sono possibili, oltre che scambi energetici, anche scambi di materia con l’ambiente esterno. Per ovviare al secondo errore ha dovuto servirsi della complicata e sofisticata matematica dei sistemi non-lineari, iniziata verso la fine dell’Ottocento con gli studi fondamentali di Poincaré e Ljapunov.
Servendosi di questi due strumenti, Prigogine ha potuto studiare il comportamento dei sistemi aperti in condizioni particolarmente semplici, cioè in cui solo l’ambiente esterno influenza il sistema (e quindi non si tiene conto delle reazioni del sistema sull’ambiente stesso) e questa influenza può essere rappresentata dal valore di un parametro (come, ad esempio, la temperatura), che a sua volta controlla le condizioni di funzionamento del sistema stesso. Tale parametro può essere considerato come una grandezza sottoposta a fluttuazioni imprevedibili, liberamente prodotte dall’ambiente esterno.
Il principale risultato ottenuto da Prigogine è consistito nel mostrare che, quando le leggi che governano la dinamica del sistema sono leggi non-lineari aventi una forma opportuna, allora esistono valori critici del parametro (che rappresenta l’influenza dell’ambiente), in corrispondenza ai quali la dinamica del sistema va incontro a biforcazioni. Il termine tecnico “biforcazioni” indica circostanze in cui si ha una transizione tra due situazioni strutturalmente assai differenti: da un lato una evoluzione caratterizzata da un unico stato di equilibrio possibile (associato ad una configurazione di complessità più bassa) e, dall’altro, una evoluzione caratterizzata da una molteplicità di differenti stati di equilibrio possibili (generalmente associati a configurazioni di complessità più elevata).
Quando una fluttuazione del parametro, prodotta dall’ambiente esterno, fa attraversare un valore critico e si ha una biforcazione, la scelta di quale dei nuovi stati di equilibrio possibili debba assumere viene effettuata dal sistema in modo individualmente imprevedibile, anche se la teoria matematica del processo consente di conoscere la probabilità con cui verrà scelto un certo stato di equilibrio piuttosto che un altro. In questo senso si può dire che il futuro di un sistema del genere non è determinato a priori (come lo era nella fisica classica), in quanto dipende dall’azione momentanea di fluttuazioni imprevedibili. Queste fluttuazioni, quando la biforcazione è associata al passaggio da una configurazione di equilibrio a bassa complessità ad una configurazione a complessità più elevata, provocano la comparsa di un maggiore ordine macroscopico nel sistema, e quindi una diminuzione di entropia, proprio come osservato nei processi di crescita e di auto-organizzazione tipici degli esseri viventi.
Si può dunque dire che, in opportuni tipi di sistemi aperti non-lineari, Prigogine ha scoperto un meccanismo di “nascita dell’ordine dalle fluttuazioni”. Naturalmente quest’ordine costa. E questo costo è pagato dall’ambiente esterno, in quanto gli stati di equilibrio di cui parliamo non sono quelli usuali della fisica classica, ma sono stati stazionari, in cui il sistema è mantenuto artificialmente in condizioni lontane dall’equilibrio tradizionale grazie ad un flusso di entropia (questa sì che aumenta), sostenuto dalla dissipazione prodotta dal sistema sull’ambiente stesso.
La grande importanza del risultato di Prigogine consiste nel fatto che esso consente di unificare, nell’ambito della termodinamica dei sistemi aperti, la fisica con la biologia e di permettere lo studio quantitativo dei processi di auto-organizzazione. Ma vi è di più. Questo risultato implica che le leggi di evoluzione della natura contengano, come proprietà oggettive, l’irreversibilità e la probabilità. Diventa dunque possibile definire rigorosamente il concetto di “tempo”, associandolo ad una misura dell’aumento di imprevedibilità via via incontrato durante il monitoraggio dell’evoluzione di un sistema. Nel corso degli ultimi trent’anni Prigogine e i suoi collaboratori si sono dedicati ad una generalizzazione della struttura matematica della meccanica statistica, che ha consentito di introdurre, accanto ad un “operatore di evoluzione” che trasforma via via gli stati di un sistema in nuovi stati, anche un “operatore tempo”, che misura il progressivo aumento del grado di imprevedibilità di questi stati. Ovviamente, per i sistemi classicamente prevedibili, come un pendolo o un pianeta che ruota attorno al Sole, questo “operatore tempo” è banalmente nullo, perché non vi è imprevedibilità. Tuttavia Prigogine ha mostrato che esistono molti altri sistemi complessi (come i sistemi caotici, oggi tanto di moda) che ammettono un “operatore tempo” non nullo.
Questo libro presenta una serie continua di eccitanti suggerimenti per chi abbia un minimo di interessi culturali e il desiderio di pensare con la propria testa. Dopo aver discusso i problemi fondamentali della scienza del nostro tempo e della filosofia di sempre, a partire dalla controversia tra Eraclito e Parmenide, esso lancia un messaggio conclusivo di grande speranza: il futuro non è determinato; contrariamente a quanto lascia supporre la globalizzazione e l’apparente massificazione della società attuale, il comportamento individuale si avvia a diventare sempre più il fattore chiave che regola l’evoluzione del mondo e della società. Tanto più un sistema è complesso, tanto maggiore è il numero di possibili biforcazioni e quindi tanto più importante il ruolo delle fluttuazioni individuali. Ogni azione individuale è quindi importante e mai inutile: infatti può sempre essere amplificata e dare luogo ad un nuovo tipo di ordine, cambiando il mondo.
Un messaggio di tal genere, naturalmente, va direttamente contro quelli maggiormente diffusi, implicitamente o esplicitamente, dai mezzi di comunicazione di massa: l’importanza delle azioni individuali, infatti, implica la riflessione di ognuno sulle responsabilità che ci si assume quando si agisce o si prende una decisione. E questa responsabilità è associata ad una autonomia di pensiero e ad una analisi critica di mode, costumi, idee preconcette, ideologie, imposti dall’esterno: esattamente il contrario di quello che desiderano coloro che vorrebbero renderci “perfetti consumatori” in un mondo dominato solo dal denaro.
Contrastare questa spinta verso la cancellazione della libertà di pensare con la propria testa è ormai un imperativo se si vuole salvare la società umana e il nostro pianeta da catastrofi che ormai appaiono sempre più vicine e (purtroppo quelle sì) irreversibili. Questo librofornisce un piccolo, discutibile, ma prezioso contributo in tale direzione.

Il testo

Ilya Prigogine, Il futuro è già determinato?, pp. 96, Di Renzo Editore, 2003.

 


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