Parola d’ordine: complessità

Qual è quella disciplina che mette in relazione la crescita di una pianta con la struttura di un testo letterario? Lo studio della complessità. È infatti possibile trovare delle spiegazioni matematico-statistiche che descrivano le dinamiche non lineari che caratterizzano i fenomeni complessi. E gli studi in questo campo cominciano già a produrre interessanti risultati: per esempio l’applicazione in campo finanziario nelle previsioni delle variazioni dei prezzi degli studi sulla turbolenza atmosferica. A questa disciplina emergente la Scuola internazionale di Fisica dello stato solido del Centro di cultura scientifica “Ettore Majorana” di Erice ha dedicato un intero corso. In quell’occasione abbiamo intervistato Luciano Pietronero, ordinario di Fisica dello stato solido all’Università di Roma “La Sapienza” e commissario del neonato Istituto dei sistemi somplessi del Cnr. Professor Pietronero, cos’è un sistema complesso? “Se noi consideriamo come si è evoluta la vita sulla Terra, la struttura di una cellula o quella di un organismo vivente è chiaro che, dal punto di vista riduzionistico, conosciamo tutti gli elementi degli atomi; ciononostante comprendiamo molto poco degli aspetti fondamentali dell’evoluzione biologica. Questo significa che l’insieme di tanti elementi, ognuno dei quali ha delle caratteristiche ben note, crea delle proprietà emergenti le quali sono radicalmente diverse da quelle dell’individuo costituente”. Perché il comportamento dei sistemi complessi è pocco prevedibile? “Noi possiamo sapere, per esempio, quando la cometa di Halley ritornerà nelle vicinanze della Terra con la precisione di centesimi di secondo. E questo perché la cometa ha un’orbita regolare. Al contrario non possiamo prevedere con certezza se domani pioverà o no. Questo avviene perché i due fenomeni hanno qualità fisico-matematiche completamente diverse. Nel caso della cometa abbiamo delle equazioni regolari, invece la turbolenza atmosferica è un sistema complesso con andamento caotico: una piccola perturbazione della situazione iniziale provoca un enorme effetto sull’evoluzione del sistema”. Qual è la frontiera dello studio della complessità? “L’Universo. Ci troviamo davanti a un puzzle formato da due elementi: la radiazione di fondo che è estremamente isotropa (per una parte su centomila) e la distribuzione della materia (galassie, pianeti) che è irregolare”. Come conciliare i due aspetti? “Se andiamo indietro nel tempo vediamo che l’Universo era più caldo; se arriviamo a soli 300.000 anni dal Big Bang l’Universo era così caldo che la materia e la radiazione coesistevano in un plasma. In quel momento le fluttuazioni della materia erano uguali a quelle della radiazione. Solo che poi l’Universo si è raffreddato e materia e radiazione si sono separate. La radiazione non ha interagito con nulla e noi possiamo misurarla com’era all’epoca della separazione; mentre la materia, sotto l’effetto dell’interazione gravitazionale, ha creato delle strutture (pianeti, galassie). Questa connessione tra la grande isotropia della radiazione e la forte disomogeneità della materia è uno dei problemi fondamentali e rilevanti della fisica di oggi. Non possiamo dire di averlo risolto: ci sono tante ipotesi. Da qui l’esigenza di un approccio multidisciplinare e innovativo”.