PRIGOGINE, Le leggi del caos

Nelle conclusioni della sua opera La legge fisica Richard S. Feynman si domanda: quale sarà il futuro della scienza? continueremo per sempre a scoprire nuove leggi? Egli ne dubita: potrebbe persino diventare noioso ed arriveremmo, conclude Feynman, a un punto in cui tutte le leggi, almeno quelle che determinano l'essenziale dei fenomeni, sarebbero conosciute. Non si riscopre l'America. Tale concetto di una «fine della scienza» si riscontra in molte altre opere scritte da fisici autorevoli. Nel suo libro Dal big bang ai buchi neri, ad esempio, il cosmologo inglese Stephen Hawking predice l'avvento di una teoria unificata che ci consentirà di decifrare «la mente di Dio». La tesi esposta in questo volume giunge a una prospettiva diversa. La nozione di legge della natura, così come è formulata da Feynman o da Hawking, si riferisce ad un universo fondamentalmente reversibile, che non conosce differenza tra passato e futuro. La fisica, da Galileo a Feynman e Hawking, ha ripetuto la più paradossale delle negazioni, quella della freccia del tempo che pure traduce la solidarietà della nostra esperienza interiore con il mondo in cui viviamo. Le scienze del divenire e la fisica del non-equilibrio sono state respinte verso la fenomenologia, quasi ridotte a effetti parassiti che l'uomo introduce nelle leggi fondamentali. Cominciavamo finalmente a intravedere la possibilità di risolvere tale paradosso: la sua soluzione passa attraverso una generalizzazione del concetto di leggi della natura. Nel corso degli ultimi decenni un concetto nuovo ha conosciuto una fortuna sempre crescente: la nozione di instabilità dinamica associata a quella di «caos». Quest'ultimo fa pensare a disordine, imprevedibilità: ma vedremo che non è così. È possibile invece, come constateremo in queste pagine, includere il «caos» nelle leggi della natura, ma al prezzo di generalizzare tale nozione in modo da includervi le nozioni di probabilità e di irreversibilità. In breve, la nozione di instabilità ci obbliga ad abbandonare la descrizione di situazioni individuali (traiettorie, funzioni d'onda) per abbracciare descrizioni statistiche. È quindi a livello statistico che possiamo evidenziare la comparsa di una simmetria temporale spezzata. Come ho già detto, la formulazione tradizionale delle leggi della natura opponeva le leggi fondamentali atemporali alle descrizioni fenomenologiche, che comprendono la freccia del tempo. La riconsiderazione del «caos» porta anche a una nuova coerenza, a una scienza che non parla solamente di leggi, ma anche di eventi, la quale non è condannata a negare l'emergere del nuovo, che comporterebbe un rifiuto della propria attività creatrice. Oggi conosciamo diverse classi di sistemi instabili, da trasformazioni geometriche (mappe) che operano in tempi discreti fino a sistemi dinamici o quantità in cui il tempo agisce in modo continuo. È meraviglioso che attualmente la descrizione fondamentale accettata in fisica si faccia, come vedremo in queste pagine, in termini di sistemi instabili. Nell'ambito di questo libro non è possibile presentare un'esposizione sistematica dei problemi legati alla nozione di instabilità e del loro legame con l'irreversibilità. La mia ambizione è di fornire uno sguardo introduttivo alla trattazione che sto sviluppando nella mia prossima opera, Time, Chaos and the Quantum. [...] Un titolo come Le leggi del caos può sembrare paradossale. Esistono leggi del caos? Il caos non è per definizione «imprevedibile»? Vedremo che non è così, ma che la nozione di caos ci costringe invece a riconsiderare quella di 'legge della natura'. Nella prospettiva classica una legge della natura era associata a una descrizione deterministica e reversibile nel tempo, in cui futuro e passato avevano lo stesso ruolo. L'introduzione del caos ci obbliga a generalizzare la nozione di legge della natura e a introdurvi i concetti di probabilità e di irreversibilità. Si tratta, in tal caso, di un cambiamento radicale, poiché, a voler seguire davvero questo approccio, il caos ci obbliga a riconsiderare la nostra descrizione fondamentale della natura. Non può essere affatto compito di questo libro presentare un'esposizione sistematica della teoria del caos. D'altronde esistono varie opere alle quali il lettore può fare riferimento, ma quel che vorrei sottolineare in questo contesto è il ruolo fondamentale del caos a ogni livello di descrizione della natura, che sia quello microscopico, macroscopico o cosmologico. Oggi si parla di caos a proposito dei fenomeni più disparati. Per esempio si associa il caos alla turbolenza con cui scorrono i fluidi: precisiamo subito che non sono questi gli aspetti di cui ci occuperemo in questa sede. Prima di tutto siamo interessati al caos così come risulta dalle equazioni dinamiche classiche o quantistiche che, nella sfera delle nostre conoscenze, corrispondono alla descrizione microscopica fondamentale. Indubbiamente da questo caos microscopico può risultare il caos macroscopico, ma ritorneremo su questo concetto più avanti.

(Ilya Prigogine, Le leggi del caos)