Tag

, , ,

A partire dal 1951 lo scrittore Isaac Asimov scrisse quello che potrebbe essere considerato il più famoso ciclo di romanzi di fantascienza di tutti i tempi, il cosiddetto ciclo della Fondazione. Dal ’51 al ’53 videro la luce Cronache della galassia, Il crollo della galassia centrale e L’altra faccia della spirale. In seguito Asimov aggiunse due prequel alla storia originale (nel 1988 e nel 1992), e due sequel, rispettivamente nel 1982 e nel 1986; tuttavia per gli appassionati di fantascienza i primi tre romanzi restano quelli fondamentali, al punto che spesso ci si riferisce a essi come alla “celebre trilogia” di Asimov.isaac-asimov

L’autore immaginò un futuro lontanissimo, in cui l’umanità si è moltiplicata fino a colonizzare l’intera Galassia. Il pianeta madre è un ricordo ormai perduto, su cui fioriscono leggende, e l’immensa spirale di cui facciamo parte è tutta sotto il controllo di un imperatore che risiede a Trantor, un pianeta-città la cui unica funzione è quella di gestire l’immenso impero galattico. La potenza imperiale è tuttavia minacciata da oscure forze storiche. Un genio matematico, Hari Seldon, porta a compimento la teoria della psicostoria. Si tratta di una teoria statistica in grado di predire l’inevitabile crollo dell’impero stesso, e l’insorgere di un periodo di anarchia di trentamila anni. Applicando le leggi della psicostoria, Seldon riesce a prevedere che tale periodo potrebbe ridursi a soli mille anni. A questo scopo egli crea due fondazioni, ai capi opposti della galassia, destinate a guidare il processo di creazione del secondo impero galattico.

All’epoca in cui fu scritto il testo, la psicostoria di Asimov sembrava pura fantasia. A dire il vero c’era stato qualche studioso che aveva tentato di individuare le leggi della storia. Il più famoso è senz’altro Arnold Toynbee (1889 – 1975), che nella sua monumentale opera A study of history (mai tradotta completamente in italiano) cercò di delineare le linee di tendenza ricorrenti nello sviluppo delle civiltà umane. Il lavoro di Toynbee era basato sulle enormi conoscenze storiche dell’autore, che gli permisero di mettere a confronto ventitré diverse civiltà che nel corso dei secoli nacquero, raggiunsero il loro apice e infine morirono. Non è chiaro se Asimov conoscesse il lavoro di Toynbee: personalmente non ne ho mai sentito parlare, ma non sarebbe strano vista la poliedricità degli interessi dell’autore di fantascienza americano. A mio parere, è possibile trovare qualche affinità tra il concetto di stato universale, introdotto da Toynbee, e l’impero galattico di Asimov. Sarebbe interessante appurarlo, e questo dimostrerebbe (se mai ce ne fosse bisogno) come la fantascienza sia in grado di rielaborare in forme creative le idee di punta del pensiero scientifico della propria epoca.

Nei sequel alla vicenda della Fondazione, Asimov introdusse un altro concetto interessante, che nel 1951 non era neppure all’orizzonte della riflessione scientifica. Parlo dell’ipotesi di Gaia, il pianeta vivente, che venne presentata per la prima volta da James Lovelock nel 1979 nel libro Gaia – A New Look at Life on Earth. Asimov morì nel 1992, otto anni dopo la fondazione del cosiddetto Istituto di Santa Fe. Troppo pochi, forse, perché il grande fantascientista si rendesse conto che la riflessione che stava nascendo intorno ai sistemi complessi rimetteva in gioco la psicostoria, in una prospettiva del tutto nuova. Che cos’è l’Istituto di Santa Fe? E che cosa sono i sistemi complessi? Immagino che molti lettori sappiano già le risposte, ma credo che valga la pena di parlarne, in estrema sintesi.

Un sistema non è altro che un gruppo (spesso molto numeroso) di oggetti in grado di interagire tra loro. Ad esempio, nel caso del sistema solare i pianeti esercitano un’attrazione gravitazionale gli uni sugli altri. L’interazione è fondamentale per distinguere un sistema da un semplice insieme di oggetti. Le seggiole intorno al tavolo del mio soggiorno costituiscono un insieme, ma non un sistema: malgrado i miei sforzi, non sono mai riuscito a convincerle a interagire le une con le altre.

Gli oggetti che compongono un sistema possono essere descritti da variabili di stato. Per esempio, gli stati dinamici dei pianeti solari si riducono alla posizione e alla velocità dei rispettivi centri di massa. Nel corso dell’interazione, gli elementi del sistema esercitano azioni reciproche, che modificano gli stati stessi. Si parla di microstati, per intendere che le variabili sono associate ai singoli oggetti, non al sistema nel suo complesso.

Anche il sistema nel suo insieme può essere descritto in termini di stato. Per esempio, di un gas contenuto in un’ampolla di vetro possiamo misurare la pressione, la temperatura ecc. Queste grandezze dipendono dagli stati delle molecole del gas (microstati), ma non possono essere attribuite a nessuna di esse. La temperatura, ad esempio, è una funzione dell’energia cinetica media delle molecole, cioè è una caratteristica dell’intero sistema. In fisica si parla di macrostato, per intendere le grandezze di stato caratteristiche del sistema in senso olistico.

In che modo il macrostato di un sistema dipende dai microstati dei suoi componenti? Qui il discorso si fa complicato. I teorici della complessità distinguono tra sistemi lineari e non lineari. La distinzione è tecnica, e preferisco non entrare troppo nel merito. Diciamo che in un sistema lineare le variazioni del macrostato sono “proporzionali” a quelle dei microstati che le determinano. Per esempio, se scaldiamo il gas dell’ampolla aumentiamo l’energia cinetica delle molecole immediatamente vicine alla fonte di calore. L’aumento si trasmette a tutte le molecole del gas, per via degli urti continui tra una molecola e l’altra. Il risultato finale è un aumento (ragionevolmente lento) della temperatura complessiva del gas.

Nei sistemi non lineari, invece, può capitare che cambiamenti piccolissimi dei microstati comportino conseguenze clamorose per il macrostato. In senso generale, in un sistema non lineare può succedere che un cambiamento di stato di un unico componente (magari su miliardi di miliardi) modifichi l’intero macrostato del sistema in un tempo finito. Come se la caduta di un granello di sabbia da un balcone potesse comportare la disintegrazione del pianeta Terra. A differenza dei sistemi lineari, quelli non lineari non sono trattabili matematicamente (almeno nel caso generale). Questo è il motivo per cui la fisica del passato ne ha avuto un terrore folle, relegandoli nell’ambito dei sistemi non suscettibili di una descrizione fisica, oppure utilizzando metodi approssimati per la loro descrizione.

Nei sistemi non lineari può succedere che i cambiamenti del macrostato assumano caratteristiche strane, regolari, ordinate; in sostanza che il sistema si organizzi da solo secondo configurazioni estremamente variabili, ma che non appaiono casuali. In questo caso si parla di comportamenti emergenti. Per chiarire il concetto di emergenza, che è assolutamente fondamentale, vorrei ricorrere a un esempio.

Immaginiamo di accendere il computer, e di infilare nel lettore DVD il primo disco della prima trilogia di Guerre Stellari. A un certo punto vediamo Luke Skywalker che, a occhi bendati, cerca di colpire con una spada laser una pallina che svolazza in giro. Stop. Che cosa abbiamo visto? Beh, si direbbe che la risposta sia: “Luke Skywalker che si muoveva cercando di colpire bla bla.” Sbagliato. Abbiamo visto un insieme di pixel che cambiavano colore. Ciascun pixel era rigidamente fermo. Dal loro cambiamento di colore coordinato emergeva l’immagine in movimento di Luke Skywalker. Tale immagine è trasmessa dall’intero insieme dei pixel, non da ciascun pixel singolarmente.

star-wars-droid

Nel caso di un film come Guerre Stellari, i cambiamenti dei microstati (il colore dei pixel) sono controllati da un complicato meccanismo: una certa scena viene ripresa (le immagini degli attori sono memorizzate su un qualche supporto), modificata mediante un computer, salvata su un disco laser che poi è in grado di mostrare la scena stessa allo spettatore. In ogni caso, non c’è nulla di casuale nel fatto che io ci veda dentro Luke Skywalker: tutto obbedisce a regole perfettamente previste e note al regista, al progettista del computer e alla casa che distribuisce i DVD. La grande scoperta (forse sarebbe meglio dire constatazione) dei teorici della complessità, verso l’inizio degli anni ’80, è stata che comportamenti emergenti possono manifestarsi in sistemi che non sono coordinati da un regista o da un progettista di computer: i sistemi non lineari, in molti casi, sono capaci (come si diceva) di organizzarsi da soli.

Il problema venne studiato in modo sistematico a partire dall’inizio degli anni ’80, per iniziativa di un piccolo gruppo di fisici, economisti, biologi e informatici di grande valore. Gente disposta ad andare contro corrente rispetto a quello che era ancora l’atteggiamento dominante dell’epoca. Tra i fisici bisogna citare il premio nobel Murray Gell-Mann, il principale autore della teoria dei quark. Tra i biologi, Stuart Kauffman, che fu il primo a porre l’accento sull’importanza dell’auto catalisi nei sistemi organici. Tra gli economisti, il nome di maggior spicco è probabilmente quello di Brian Arthur.

Venne fondato un centro universitario, l’Istituto di Santa Fe, il cui scopo esplicito era quello di costruire una vera e propria scienza dei sistemi complessi. Con questo termine si intendono quei sistemi non lineari che si trovano in una situazione intermedia tra le configurazioni prevedibili, banali, di un sistema lineare e quelle caotiche che la non linearità assume quando le condizioni che la determinano si fanno estreme. Venne perfino coniato un termine quasi poetico: the edge of chaos (il margine del caos), il regno in cui i sistemi acquistano la magica capacità di auto organizzarsi.

Il caso più semplice di sistema al margine del caos è probabilmente il seguente. Si immagini una vaschetta larga e piatta. La vaschetta contiene un liquido (ad esempio acqua) che viene riscaldato dal basso. All’inizio non succede nulla di particolare. Dopo un po’ (molto prima che l’acqua bolla) si formano delle celle convettive quasi perfettamente esagonali. L’esperimento non può essere fatto in casa: occorrerebbe disporre di un fornello in grado di emettere pochissimo calore, e di distribuirlo in modo molto uniforme su tutta la superficie inferiore della vaschetta. Tuttavia, in laboratorio è facile verificare che quello che ho descritto avviene davvero. Le celle emergono dal cambiamento dei microstati delle molecole d’acqua sul fondo della vasca. Non hanno forme a caso: sono esagoni quasi perfetti. Si tratta evidentemente di un fenomeno di auto – organizzazione.

RBCells

I comportamenti emergenti vengono citati oggi per inquadrare moltissimi fenomeni che fino a ieri erano quasi materia di discussione filosofica. Per fare qualche esempio: il cervello umano è composto da circa cento miliardi di neuroni, cellule altamente specializzate che scambiano tra loro segnali elettrochimici (cioè interagiscono, o almeno si spera che lo facciano, anche se alcune manifestazioni comuni nel genere umano potrebbero far pensare il contrario). L’interazione è di tipo non lineare. Come risultato, il macrostato del cervello nel suo complesso evolve dando luogo all’attività mentale come comportamento emergente.

Anche le società umane sono sistemi complessi. I microstati, in questo caso, sono legati ai comportamenti delle singole persone, che interagiscono tra loro in molti modi (parlando, osservandosi a vicenda, imitandosi, imparando gli uni dagli altri ecc.) Ciò che ne emerge sono gli atteggiamenti culturali. Questi atteggiamenti portano a comportamenti d’insieme che, nel loro complesso, definiscono la storia. E’ chiaro che le società sono sistemi MOLTO complessi, e che in questo caso la definizione stessa dei microstati è problematica; tuttavia non è impossibile, in linea di principio, applicare i concetti generali del paradigma della complessità alle situazioni storiche. Quello che ne viene fuori è… la psicostoria di Isaac Asimov! Non tutto è ancora chiaro, lo ammetto, e Hari Seldon appartiene tuttora a un futuro lontano, tuttavia è notevole la capacità visionaria di Asimov nell’intravvedere alcuni aspetti del problema, con un anticipo di una trentina d’anni.

Innanzi tutto, la fondamentale natura statistica dei comportamenti emergenti. Asimov ambientò la sua storia in un epoca in cui l’umanità sarebbe stata composta da triliardi di individui. Secondo Asimov, questa condizione sarebbe stata essenziale per permettere una ragionevole “convergenza” statistica, in grado di supportare le equazioni di Seldon. La teoria dei sistemi ha in parte ridimensionato questo vincolo posto dall’autore americano. In effetti, comportamenti emergenti si notano anche in sistemi relativamente piccoli.

Un altro aspetto visionario dell’intuizione di Asimov è legato all’idea che il processo complesso (nel caso della Fondazione, l’emergere degli imperi) possa essere in qualche modo “pilotato”. Su questo punto l’attuale paradigma della complessità è ancora largamente incompleto, tuttavia qualcosa si può già dire. Si è notato, ad esempio, che in tutti i sistemi complessi noti è possibile individuare delle grandezze (dette parametri di controllo) che determinano il comportamento dei sistemi stessi.

Ad esempio, nel caso della bacinella d’acqua riscaldata dal basso, il parametro di controllo è la temperatura. All’inizio del processo essa è ancora troppo bassa per generare qualsiasi fenomeno emergente. L’acqua appare ferma, anche se in realtà esistono al suo interno moti convettivi non organizzati. Quando la temperatura supera una certa soglia, l’acqua inizia a bollire. Dal punto di vista dei sistemi complessi, essa entra in una fase caotica in cui qualsiasi ordine è distrutto. In mezzo c’è il margine del caos, l’auto organizzazione, la complessità che genera forme imprevedibili e sorprendenti.

E’ possibile definire quali sono i parametri di controllo per un sistema complesso come una società umana? Ci vorrebbe Hari Seldon… Però, aspettando che nasca, forse qualcosa si può dire. Per esempio, ho la sensazione che un parametro di controllo fondamentale sia legato alla quantità e qualità dei meccanismi regolativi in atto. Se tali meccanismi sono troppi (la società è troppo regolata) la libera iniziativa si spegne, la creatività collettiva viene meno, il sistema diventa statico: come la bacinella d’acqua quando la temperatura è troppo bassa (un esempio per tutti: l’Unione Sovietica).

Viceversa, se i meccanismi regolativi sono troppo pochi, la libera iniziativa priva di qualsiasi controllo rende il sistema caotico. Allora nascono i casi Lehman Brothers, le crisi di borsa incontrollate, l’ascesa e caduta dell’indice NASDAQ. Quello che sto facendo è un discorso semiserio, vorrei che fosse chiaro. Non ho neppure una pezza d’appoggio per dimostrare che le cose stanno così, e perfino il concetto di “quantità e qualità dei meccanismi regolativi” è vago e mal definito. La mia è solo una sensazione: forse non è impossibile applicare le idee generali della complessità alle società umane. Prima o poi, Hari Seldon potrebbe nascere veramente.