La scienza popolare moderna e la letteratura popolare usano spesso i termini "sinergia", "teoria del caos" e "punto di biforcazione". Questa nuova tendenza all'uso populista della teoria dei sistemi complessi sostituisce spesso il significato concettuale e contestuale delle definizioni. Proviamo non in modo astruso, ma comunque vicino allo scientifico, a spiegare al lettore interessato il significato e l'essenza di questi concetti.
Scienza e sistemi di auto-organizzazione
Una dottrina interdisciplinare che esplora i modelli in sistemi complessi di qualsiasi natura è la sinergia. Il punto di biforcazione come punto di svolta o momento di scelta è un concetto chiave nella teoria del comportamento dei sistemi complessi. Il concetto sinergico di sistemi complessi implica la loro apertura (scambio di materia, energia, informazioni con l'ambiente), non linearità di sviluppo (la presenza di molti percorsi di sviluppo), dissipatività (scarica di entropia in eccesso) ela possibilità di uno stato di biforcazione (scelta o punto di crisi). La teoria sinergica è applicabile a tutti i sistemi in cui c'è una sequenza e cambiamenti spasmodici che si sviluppano nel tempo: biologici, sociali, economici, fisici.
Asino di Buridano
Una tecnica comune è spiegare cose complesse con semplici esempi. Un'illustrazione classica che descrive lo stato di un sistema che si avvicina a un punto di biforcazione è l'esempio del famoso logico del XIV secolo Jean Buridan con un asino, il suo maestro e un filosofo. Questi sono i compiti di partenza. C'è un argomento a scelta: due bracciate di fieno. C'è un sistema aperto: un asino, situato alla stessa distanza da entrambi i pagliai. Gli osservatori sono il padrone dell'asino e il filosofo. La domanda è: quale manciata di fieno sceglierà l'asino? Nella parabola di Buridano, per tre giorni le persone hanno osservato l'asino, che non ha potuto fare una scelta finché il proprietario non ha collegato i mucchi. E nessuno è morto di fame.
Il concetto di biforcazione interpreta la situazione come segue. Omettiamo la fine della parabola e ci concentriamo sulla situazione di scelta tra oggetti di equilibrio. In questo momento, qualsiasi cambiamento può portare a uno spostamento della situazione verso uno degli oggetti (ad esempio, un asino si è addormentato, svegliandosi, era più vicino a uno dei mucchi di fieno). In sinergia, l'asino è un sistema aperto complesso. Il punto di biforcazione è lo stato dell'asino prima della scelta dell'equilibrio. Un cambiamento di posizione è una perturbazione (fluttuazione) del sistema. E due mucchi di fieno sono attrattori, lo stato in cui il sistema entrerà dopo aver superato il punto di biforcazione e aver raggiunto un nuovo stato di equilibrio.
Tre punti di biforcazione fondamentali
Lo stato del sistema in avvicinamento al punto di biforcazione è caratterizzato da tre componenti fondamentali: frattura, scelta e ordinamento. Prima del punto di biforcazione, il sistema si trova in un attrattore (proprietà che caratterizza la stabilità del sistema). Al punto di biforcazione, il sistema è caratterizzato da fluttuazioni (disturbi, fluttuazioni negli indicatori), che provocano un brusco cambiamento qualitativo e quantitativo nel sistema con la scelta di un nuovo attrattore o il passaggio a un nuovo stato stabile. La molteplicità dei possibili attrattori e l'enorme ruolo della casualità rivelano la multivariabilità dell'organizzazione del sistema.
La matematica descrive i punti di biforcazione e le fasi del suo passaggio da parte del sistema in complesse equazioni differenziali con una moltitudine di tutti i parametri e le fluttuazioni.
Punto di biforcazione imprevedibile
Questo è lo stato del sistema prima della scelta, al bivio, al punto di divergenza tra scelte multiple e opzioni di sviluppo. Negli intervalli tra le biforcazioni, il comportamento lineare del sistema è prevedibile, è determinato da fattori sia casuali che regolari. Ma al punto di biforcazione, il ruolo del caso viene prima e una fluttuazione insignificante all'"input" diventa enorme all'"output". Nei punti di biforcazione, il comportamento del sistema è imprevedibile e ogni possibilità lo sposterà su un nuovo attrattore. È come una mossa in una partita a scacchi: dopo di essa, ci sono molte opzioni per lo sviluppo degli eventi.
Se vai a destra, perderai il tuo cavallo…
Il bivio nelle fiabe russe è un'immagine molto vivida con una scelta e l'incertezza del successivo stato del sistema. Quando ci si avvicina al punto di biforcazione, il sistema sembra oscillare e la più piccola fluttuazione può portare a un'organizzazione completamente nuova, all'ordine attraverso la fluttuazione. E in questo momento di svolta, è impossibile prevedere la scelta del sistema. È così che, in sinergia, cause assolutamente piccole danno origine a enormi conseguenze, aprendo un mondo instabile di sviluppo di tutti i sistemi - dall'Universo alla scelta dell'asino di Buridano.
Effetto farfalla
Il sistema sta prendendo ordine attraverso la fluttuazione, la formazione di un mondo instabile dipendente dai minimi cambiamenti casuali, si riflette nella metafora dell'effetto farfalla. Il meteorologo, matematico e sinergista Edward Lorentz (1917-2008) ha descritto la sensibilità di un sistema al minimo cambiamento. È sua l'idea che un colpo d'ala di una farfalla in Iowa possa innescare una valanga di vari processi che terminerà nella stagione delle piogge in Indonesia. Un'immagine vivida è stata immediatamente colta dagli scrittori, che hanno scritto più di un romanzo sul tema della molteplicità degli eventi. La divulgazione della conoscenza in quest'area è in gran parte merito del regista di Hollywood Eric Bress con il suo film al botteghino The Butterfly Effect.
Biforcazioni e catastrofi
Le biforcazioni possono essere morbide o dure. Una caratteristica delle biforcazioni morbide sono piccole differenze nel sistema dopo il passaggio attraverso il punto di biforcazione. Quando l'attrattore hadifferenze significative nell'esistenza del sistema, quindi dicono che questo punto di biforcazione è una catastrofe. Questo concetto è stato introdotto per la prima volta dallo scienziato francese René Federic Thom (1923-2002). È anche l'autore della teoria delle catastrofi, come biforcazioni dei sistemi. Le sue sette catastrofi elementali hanno nomi molto interessanti: piega, piega, coda di rondine, farfalla, ombelico iperbolico, ellittico e parabolico.
Sinergetica applicata
La sinergia e la teoria della biforcazione non sono così lontane dalla vita di tutti i giorni come potrebbe sembrare. Nella vita di tutti i giorni, una persona supera il punto di biforcazione centinaia di volte durante il giorno. Il pendolo di nostra scelta - cosciente o solo apparentemente cosciente - oscilla costantemente. E forse capire i processi di organizzazione sinergica del mondo ci aiuterà a fare una scelta più consapevole, evitando catastrofi, ma accontentandoci di piccole biforcazioni.
Oggi, tutta la nostra conoscenza delle scienze fondamentali ha raggiunto un punto di biforcazione. La scoperta della materia oscura e la capacità di conservarla ha portato l'umanità a un punto in cui un cambiamento o una scoperta casuale può portarci a uno stato difficile da prevedere. L'esplorazione e l'esplorazione moderna dello spazio esterno, le teorie della tana del coniglio e i tubi spazio-temporali espandono le possibilità della conoscenza a limiti inimmaginabili. Resta solo da credere che, avvicinandosi al prossimo punto di biforcazione, una fluttuazione casuale non spingerà l'umanità nell'abisso della non esistenza.
