Post tradotto dall’originale visibile qui. Il grassetto è mio (Jacopo Simonetta). Art Berman è un’analista della situazione energetica globale.
Cosa è vero? Cosa è certo? La risposta di Einstein, in effetti, fu che dipende dal modello che si sta utilizzando.
La prima volta che ho visitato una piattaforma di perforazione in acque profonde, ciò che mi ha stupito non è stata la pura e semplice meraviglia ingegneristica di quella quantità di acciaio che trivellava a migliaia di metri di profondità, a centinaia di chilometri dalla terraferma. È stato il sistema di stabilizzazione: come un’enorme struttura galleggiante potesse mantenere la posizione come se l’oceano fosse terraferma. Lo faceva con un modello.
I computer stimavano continuamente la posizione della piattaforma utilizzando transponder acustici sul fondale marino, quindi azionavano i propulsori per correggere la deriva rispetto a quei punti fissi molto profondi (Figura 1). Il modello non cercava di spiegare l’oceano. Aveva un solo compito: mantenere la stabilità in un campo di movimento costante.
Figura 1. Piattaforma di perforazione in acque profonde mantenuta stabilizzata tramite propulsori e transponder acustici sul fondale marino.
Fonte: Labyrinth Consulting Services, Inc.
È anche così che la maggior parte di noi gestisce la propria vita. Scegliamo alcuni punti di riferimento, costruiamo una storia che sembra coerente e la usiamo per sentirci stabili nell’oceano turbolento della vita. Ma poi, da quella fragile e provvisoria stabilità – creata da un modello – diventiamo stranamente sicuri di noi stessi. Facciamo dichiarazioni audaci su ciò che è vero, ciò che è certo e ciò che accadrà. È sorprendente, e un po’ presuntuoso, rendersi conto di quanto di ciò che chiamiamo “certezza” sia in realtà solo un algoritmo stabilizzante per la psiche.
La stabilizzazione della piattaforma è una buona metafora per la nostra moderna visione del mondo. Se la piattaforma si sposta alla deriva, il sistema lo rileva e lo corregge. Se il cambiamento climatico spinge il livello del mare a un livello tale da minacciare le città costiere, costruiremo muri e metteremo in funzione pompe. Se le temperature salgono troppo, spruzzeremo aerosol riflettenti nell’alta atmosfera per raffreddare il pianeta. Spostarsi, rilevare, correggere.
Ciò che manca in questa visione del mondo sono il tempo e l’ovvia constatazione che la maggior parte delle cose sono irreversibili. I nostri proverbi sulla strada non intrapresa, o sul fatto che l’unica costante sia il cambiamento, sono versioni popolari di una verità più profonda: non sempre possiamo risolvere i nostri problemi.
Le Olimpiadi sono un laboratorio di due settimane sull’irreversibilità. Un favorito del pattinaggio artistico che non poteva perdere ha commesso degli errori insoliti e ha buttato via l’oro. Non c’è un pulsante per tornare indietro, non c’è la serie al meglio delle sette partite (come le finali NBA, n.d.r.), non c’è alcun richiamo a come vanno le cose di solito.
La stessa storia è successa nello sci alpino. Una rimonta può concludersi con un singolo incidente, e qualsiasi probabilità di medaglia esistesse pochi secondi prima crolla a zero. Oppure guardate il biathlon, dove gli atleti più forti possono essere annientati da una manciata di tiri sbagliati al poligono: ogni errore impone un giro di penalità e la gara è di fatto finita, non perché l’atleta sia improvvisamente peggiorato, ma perché il tempo non restituisce ciò che toglie.
Nel mondo reale, i risultati dipendono dal percorso. Uno scivolone, un errore, un momento negativo, e il futuro che pensavi di essere destinato a raggiungere semplicemente non esiste più.
Ilya Prigogine vinse il Premio Nobel per la Chimica nel 1977 per il suo lavoro sulle strutture dissipative. Le strutture dissipative sono isole temporanee di ordine che esistono solo consumando un gradiente di energia. Non sfidano la seconda legge della termodinamica. Sono una versione di come funziona la seconda legge e terminano quando il gradiente, o l’accesso ad esso, scompare.
Un uragano ne è un esempio lampante. Guidata da gradienti di calore e umidità, la convezione diffusa si auto-organizza in un motore termico rotante con un occhio e bande a spirale (Figura 2). Termina quando il combustibile o la struttura vengono interrotti – acqua più fredda, approdo, wind shear o aria secca – e la circolazione torna a condizioni meteorologiche normali.
Figura 2. Immagine infrarossa dell’uragano Ignacio che mostra le cime delle nuvole spinte verso nord-est dal wind shear.
Fonte: immagine satellitare NOAA GOES-West. Ridisegnata da Labyrinth Consulting Services, Inc.
La Grande Macchia Rossa di Giove è un altro esempio (Figura 3). Si tratta di un vortice di lunga durata all’interno di un’atmosfera turbolenta, sostenuto dal flusso di energia di Giove e dall’azione di taglio delle correnti a getto circostanti. Persiste alimentandosi di quella turbolenza e mantenendosi in uno schema rotante stabile. Può indebolirsi o svanire man mano che i getti si spostano o l’erosione supera la rigenerazione, anche se il pianeta nel suo complesso non esaurisce mai l’energia.
Figura 3. La grande macchia rossa di Giove.
Fonte: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran. Ridisegnata da Labyrinth Consulting Services, Inc.
Anche la civiltà è una struttura dissipativa (Figura 4). Prende energia concentrata – legna, carbone, petrolio e gas – e materiali concentrati e trasformandoli in sistemi complessi e interdipendenti: città, strade, agricoltura, industria, reti informatiche, eserciti e istituzioni. Dipende anche da flussi continui che non sono opzionali: cibo, fertilizzanti, pezzi di ricambio, credito e coordinamento, attraverso lunghe catene di approvvigionamento.
Figura 4. Foto del Golfo del Messico scattata da un astronauta dalla Stazione Spaziale Internazionale sopra gli Stati Uniti meridionali.
Fonte: NASA e rielaborata da Labyrinth Consulting Services, Inc.
Le civiltà raramente crollano da un giorno all’altro. Perdono coerenza man mano che il surplus si riduce, i costi di manutenzione aumentano o il coordinamento si interrompe. Quando i flussi non possono essere sostenuti, la complessità si dissolve: minore specializzazione, reti commerciali più corte, infrastrutture degradate, città più piccole e frammentazione politica.
Gli uragani durano pochi giorni, quindi nessuno li scambia per eventi permanenti. La Grande Macchia Rossa di Giove persiste da circa 150 anni, e la civiltà da migliaia, quindi possono iniziare a sembrare permanenti. Il punto di Prigogine è che, in realtà, sono tutti fenomeni temporanei. La loro stabilità è un modello che può rimanere organizzato solo finché dispone di abbastanza flusso di energia per mantenersi unito prima di dissiparsi.
In termodinamica, questi sono sistemi lontani dall’equilibrio. “Equilibrio” suona come un semplice bilanciamento, ma per un uragano, la Grande Macchia Rossa, un organismo vivente o una civiltà, l’equilibrio significa la fine del percorso. La vita è il caso più chiaro: è uno stato lontano dall’equilibrio mantenuto da un flusso continuo. Quando quel flusso si indebolisce e si interrompe, il corpo si rilassa verso l’equilibrio, ed è ciò che chiamiamo morte.
La morte è l’esempio più chiaro di irreversibilità. Siamo migliorati nel trattamento delle malattie e nell’allungamento della vita, ma quasi nessuno dubita del fatto fondamentale che la vita finisce.
Tuttavia, non concepiamo la civiltà in questo modo. Sappiamo che le civiltà sono nate e decadute, alcune sono scomparse del tutto, ma ora sembra meno probabile grazie alla tecnologia e alla connettività globale. Eppure la civiltà rimane a tutti gli effetti una struttura dissipativa, sostenuta dal flusso energetico. Se i flussi si indeboliscono – energia, materiali, cibo, credito, coordinamento – la complessità diminuisce ed è questo che Joseph Tainter intende per collasso.
Ecco perché parlare di esaurimento, limiti biofisici e limiti alla crescita spesso suscita disprezzo. Siccome il crollo non è ancora avvenuto e gli avvertimenti del passato a volte erano errati nei tempi o nei dettagli, liquidiamo l’intera preoccupazione come pessimismo malthusiano. Ma dal punto di vista della fisica, queste preoccupazioni sono necessarie e appropriate. Descrivono il comportamento predefinito dei sistemi complessi nel tempo, anche se preferiamo credere che questa volta sarà diverso.
Da dove nasce questo senso di eccezionalità? Prigogine sosteneva che fosse in parte dovuto allo sviluppo della fisica moderna. Le strutture dissipative erano importanti per lui perché rendevano innegabile la freccia del tempo. Ciò sembra ovvio nella vita quotidiana, ma si scontra con il nucleo matematico della fisica: la direzione del tempo non ha importanza nella maggior parte delle equazioni fondamentali.
In poche parole, sembra impossibile. Se si prendono le equazioni del moto classico o dell’evoluzione quantistica standard e si ripercorrono tutte le fasi a ritroso – invertendo tutte le velocità, invertendo il segno del tempo – le equazioni funzionano ancora. In questo senso limitato e tecnico, le leggi trattano passato e futuro come intercambiabili. L’irreversibilità – il fatto che le uova non si riaprano e le tempeste non si ricompongano – viene spiegata come un effetto emergente e statistico.
La tesi di Prigogine era che questo ci addestra, inconsciamente, a considerare la freccia del tempo come secondaria e a credere che, con informazioni e controllo sufficienti, possiamo sempre riparare ciò che è rotto. Pensava che le strutture dissipative dimostrassero il contrario: nel mondo reale dei sistemi aperti e instabili, la freccia del tempo non è un punto debole. È centrale.
La fisica moderna è, per molti versi, il coronamento dell’umanità. È il fondamento della maggior parte delle tecnologie moderne: voli spaziali, elettronica, informatica, intelligenza artificiale e la speranza della fusione. Ma ha dei punti ciechi che contano. La teoria quantistica non riesce ancora a spiegare come si sono sviluppate la vita e la coscienza, nonché la gravità. Il suo comodo trucco è chiamarle emergenti, che è come dire: “E poi accade un miracolo”.
La teoria quantistica è così controintuitiva che persino i fisici la definiscono strana. I mattoni costitutivi – le particelle – non si comportano come quelli con cui vorresti costruire la tua casa. Non puoi sapere con precisione dove si trova una particella né dove sta andando. A volte si comporta come una particella, altre volte come un’onda. A livello più profondo, la teoria non fornisce un’immagine comprensibile di ciò che sta accadendo, ma solo probabilità di ciò che probabilmente osserverai.
Nella classica storia quantistica, la realtà è una funzione di probabilità che vibra nel vuoto finché una misurazione non costringe l’onda quantistica a collassare in un singolo risultato (Figura 5). Cosa accada alle altre probabilità sovrapposte non è chiaro: sono scomparse, sono ancora lì o sono state spostate in un universo parallelo, a seconda della persona a cui si chiede. In ogni caso, la realtà sottostante è difficile da conoscere, e ancora più difficile da spiegare in termini umani.
Fonte: Labyrinth Consulting Services, Inc.
Ci troviamo quindi di fronte a un dilemma scomodo: un potere predittivo sorprendente abbinato a una descrizione confusa di cosa sia il mondo. Molti fisici si accontentano di fermarsi qui, dimenticando il significato e limitandosi a scrivere equazioni che funzionano per grandi aggregati. Si tratta di riduzionismo allo stato puro: la mappa diventa il territorio e il successo della previsione viene preso come sostituto della comprensione.
Ma la scienza, al suo meglio, dovrebbe fare di più che produrre previsioni affidabili. Fino a poco tempo fa si chiamava “filosofia naturale” per un motivo. Il suo scopo è aiutarci a dare un senso alla realtà: in che tipo di mondo viviamo, che tipo di creature siamo e cosa cambia nel tempo. L’utilità è importante, ma lo sono anche il significato e il contesto.
Il problema è che la fisica quantistica, nonostante tutta la sua potenza, è debole nel fornire spiegazioni in senso umano. I suoi concetti fondamentali non si collegano all’esperienza vissuta e la sua storia della realtà è così astratta che persino gli esperti ne discutono il significato. Possiamo costruire dispositivi che funzionano, eppure non essere sicuri di cosa, esattamente, la teoria ci stia dicendo sul mondo stesso.
Sono critico, ma non sto affermando che la fisica sia sbagliata. La fisica è un modello della realtà e, come ogni modello, è un’approssimazione. È costruita sulla matematica, e la matematica non è la realtà: è un’astrazione, un modo potente di descrivere modelli, ma pur sempre un livello distante da ciò che è reale. E la maggior parte della fisica si basa su sistemi prossimi all’equilibrio, dove il mondo si comporta educatamente, non su sistemi lontani dall’equilibrio come tempeste, ecosistemi ed esseri viventi.
Il mio obiettivo è più semplice: sfruttare il divario tra i modelli e il mondo per far luce sulla nostra situazione moderna.
Il messaggio di Prigogine è che la metafora della macchina sia, nella migliore delle ipotesi, un’approssimazione locale. Siamo giunti alla fine del percorso scientifico iniziato con Galileo e Newton, scrive, dove gli ideali erano la legge senza tempo, la previsione perfetta e il controllo. Il mondo reale è un processo in evoluzione – più incentrato sul divenire che sull’essere – e spesso lontano dall’equilibrio.
Il tempo non è un dettaglio; è il vincolo principale. Molte azioni sono porte a senso unico. E nei sistemi che contano di più – la vita, il meteo, il clima, gli ecosistemi, le economie – la creatività e l’adattamento sono guide migliori della fantasia del controllo.
Cos’è certo? La parola deriva dal latino certus, che significa fissato, deciso, stabilito. Suggerisce un verdetto: una conclusione dichiarata, una questione chiusa. La sua radice greca, krisis , significa punto di decisione, il momento in cui è richiesto un giudizio. In questo senso, la certezza è retrospettiva. Descrive ciò che è già stato deciso. Il futuro non può mai essere certo.
Cos’è vero? La parola esprime ciò che è saldo, costante, affidabile. Vero e fiducia derivano dalla stessa radice: essere coerenti con la realtà così com’è. Prigogine lo ha detto senza mezzi termini in ” La fine della certezza” : la scienza è una questione di probabilità, e la certezza una questione di ignoranza.
Machiavelli disse che per un leader è meglio essere temuto che amato. Confucio aveva una prospettiva diversa duemila anni prima: una società stabile richiede armi, cibo e fiducia. Se non riesci a mantenere tutte e tre queste qualità, rinuncia prima alle armi, poi al cibo, perché “senza fiducia non possiamo stare in piedi”.
L’Odissea è un mito per i nostri tempi perché parla davvero di come affrontare l’incertezza. Odisseo è abbastanza intelligente da porre fine alla guerra di Troia con il famoso cavallo, ma la sua vera storia è il viaggio di ritorno. Lui e i suoi uomini si imbattono in pericoli, pagano per gli errori e continuano perché il mondo non contratta.
Quando Circe trasforma i suoi uomini in porci, lui rischia tutto, la costringe a riportarli in vita, ma non svela il suo nome. Solo allora lei rivela cosa lo rende diverso. Non è la forza o la virtù. È l’unica caratteristica che permane: “Tu devi essere Odisseo, l’uomo che sa adattarsi a tutto”.
Omero capì cosa dobbiamo recuperare se vogliamo affrontare la nostra situazione difficile con un minimo di saggezza: smettere di fingere di poter piegare la realtà alla nostra volontà e concentrare i nostri sforzi su ciò che spetta a noi: imparare ad adattarci ad essa.
(Chiosa: Che poi è l’assunto alla base di questo blog: adattarsi puntando al meglio che sia ragionevolmente possibile, anziché dissipare tempo e risorse irrecuperabili in sogni di progresso impossibili)
Una buona lettura (che ho fatto sulla versione inglese).. su un solo punto non sono d’accordo: credere che, con informazioni e controllo sufficienti, possiamo sempre riparare ciò che è rotto
Secondo me la gente non ci pensa, è abituata a comprare un nuovo oggetto…
Non credo si riferisse alla persona della strana ma a chi è coinvolto, a vario titolo, in processi decisionali.
Scusa la pignoleria:
>>La Grande Macchia Rossa di Giove persiste da circa 150 anni
In realtà uno studio recente la fa risalire ai primi dell’ ‘800. Ci furono anche osservazioni precedenti, ma s’ipotizza si trattasse di altre formazioni.
Tornando al tema dell’articolo, cioè “smettere di fingere di poter piegare la realtà alla nostra volontà e concentrare i nostri sforzi su ciò che spetta a noi: imparare ad adattarci ad essa”, sarebbe bello indicare esempi di nazioni che lo stiano facendo, oltre a quegli arcipelaghi del Pacifico che si preparano ad evacuare la propria popolazione.