Sinergetica

Nel suo bellissimo libro dal titolo "Sinergetica",  Hermann Haken ci fornisce alcune sue intuizioni illuminanti.

Osservando l’universo e l’ambiente che ci circonda, possiamo scoprire nella natura  una straordinaria varietà di forme caratterizzate da ordine, armonia, simmetria, come, ad esempio, le nebulose a spirale nello spazio, le strutture dei cristalli, le forme di molte piante e fiori.
Tuttavia, come è noto, in base alle leggi della fisica e più precisamente della termodinamica, il grado complessivo di disordine di un sistema fisico, dovrebbe continuamente aumentare.  Infatti, sappiamo che per i fisici la nascita dell’ordine andava considerato come un enorme fenomeno di fluttuazione, governato dalla fisica statistica, fenomeno che peraltro, secondo il calcolo della probabilità, doveva essere alquanto improbabile. Come spiegare, quindi, l’esistenza di strutture e di fenomeni ordinati?

Si era reso necessario quindi per la scienza trovare un principio generale in grado di spiegare queste “creazioni” di ordine. Tale  principio generale è fornito dalla sinergetica,  e cioè dalla scienza degli effetti combinati e collettivi, teoria scientifica che propone una  convincente spiegazione sulla realizzazione di stati ordinati ed anche sulle loro rapide e continue variazioni ed evoluzioni.

Con la scoperta del laser, dispositivo che genera fasci di luce coerente di lunghezza d’onda ben definite e di alta radianza, la fisica ci offre un modello di effetti combinati e collettivi descritti dalla sinergetica.

Hermann Haken ci aiuta a capirne l'importanza, spiegandoci come funziona il laser.

C'è una differenza molto precisa fra la luce di una normale lampadina e la luce del laser. 

Una normale lampadina al neon emette radiazioni in tutte le direzioni di diversa lunghezza d’onda e fra di loro sfasate (luce incoerente), il laser emette radiazioni collimate, di ugual lunghezza d’onda e in fase (luce coerente).

Nella figura, vediamo gli atomi come ometti che stanno in piedi in un canale pieno d'acqua. L'acqua simboleggia il campo luminoso. Quando la superficie del canale è in quiete non vi è campo luminoso, siamo al buio. Quando premiamo un interruttore, gli ometti (atomi), eccitati dalla corrente elettrica, si mettono a battere nell'acqua con dei bastoni, si crea un onda, un movimento ondulatorio della superficie. Avviene così la generazione di un campo luminoso prodotto da una normale lampadina. Con la normale lampadina il moto è del tutto irregolare. Nel laser, invece, l'onda luminosa si presenta regolare, come se gli ometti battessero i loro bastoni in modo regolare e sincronizzato, come una squadra affiatata, così da generare sulla superficie del canale un movimento uniforme.

E' come se un caposquadra battesse il ritmo, ma il caposqudra nel laser non c'è. Dunque, come funziona il laser? Il laser è costruito con due specchi in un tubo di vetro; gli specchi servono a trattenere il più a lungo possibile la luce all'interno del tubo, fino a quando una fra le onde luminose interne, dopo una fase di competizione fra onde di diverse ampiezze, non riesce a prevalere, obbligando tutti gli elettroni eccitati a sintonizzarsi sulla sua unica ampiezza, così ottenendo che tutte le onde, prima in competizione, si adeguino . Quindi l'onda vincente assume il ruolo di “ordinatore”. La cosa interessante è che, all'inizio, le varie onde vengono generate dagli elettroni in modo puramente casuale e spontaneo; dopo, risultano selezionate in base alla legge sulla concorrenza.

Secondo la sinergetica, quindi, le varie parti di un sistema sono governate da un principio ordinatore che, a sua volta, è prodotto dall’azione combinata e coordinata delle varie parti ad esso asservite. Un fenomeno quindi di autorganizzazione collettiva generato dalla concorrenza e al tempo stesso dalla cooperazione fra gli elementi che costituiscono un sistema.

Il fenomeno verificato con il laser si ritrova in innumerevoli altri processi della fisica, della chimica e della biologia. I processi che guidano l'evoluzione delle strutture non sono dunque quelli previsti dalla termodinamica, cioè quelli di aumento costante del disordine. Al contrario. In particolare nell'ambito della psicologia sociale e in sociologia si verifica il comportamento di interi gruppi che sembrano aderire all'improvviso a nuove idee, a mode, a correnti artistiche e tendenze culturali.

Ma, come nella società si osservano gruppi che vanno “controcorrente”, idee minoritarie e mode settoriali, così nei sistemi sinergetici possiamo riscontrare più ordinatori in competizione.

Le proprietà macroscopiche dei sistemi sinergetici vengono, perciò, spesso descritte mediante l'intervento combinato, o anche la competizione, di vari ordinatori (vedi: Il trend: l'ordinatore di un sistema caotico).

Vediamo cosa succede in un liquido riscaldato da sotto: per un certo intervallo di tempo prevale un ordinatore che domina gli atomi del liquido, eccitandoli e guidandoli verso l'ebollizione; dopo un certo tempo, la sua funzione si esaurisce e subentra nel processo il dominio di un diverso ordinatore, e questo alternarsi al potere si svolge in modo del tutto irregolare, cioè caotico. In genere, gli ordinatori sono le forze o le grandezze emergenti in un sistema, come in una società che evolve, che prendono il posto degli ordinatori precedenti, e tendono ad avere una maggior durata prevalendo su ordinatori di minore forza e durata.
                                         "La scienza non è null'altro che la ricerca dell'unità
                                                 nella varietà della nostra esperienza."                  
                                                             Jacob Bronowski