C`È CAOS NELL`UNIVERSO?

C'È CAOS NELL'UNIVERSO?
Un monaco medievale racconta di aver trovato il punto in cui cielo e terra
si toccano (C. Flammarion)
Ritenete possibile che l'Impero Romano sia
caduto perché, in una certa battaglia, un soldato
si è voltato a sinistra piuttosto che a destra?
Che il battito delle ali di una farfalla in Brasile
possa determinare lo scatenarsi di un devastante
uragano, a New York?
Che le borse mondiali possano crollare per la
distrazione di un operatore?
Scoraggiante e deresponsabilizzante che la
scienza ci veda in balia di eventi fortuiti e
ineluttabili! Eppure, questo viene a volte
suggerito, a proposito di “scienza” e “caos”.
Nel linguaggio comune, caos significa
grande disordine, confusione, turbamento,
una situazione nella quale il caso regna
sovrano.
Il dizionario Webster della lingua Inglese
addirittura intende la:
“intrinseca imprevedibilità del
comportamento dei sistemi naturali”
Dove nasce l'idea che i sistemi naturali
siano intrinsecamente imprevedibili?
E, pertanto, soggetti alle leggi del caso?
Proviamo allora a fare chiarezza: il linguaggio
scientifico può causare equivoci, perchè i suoi
termini non hanno il significato che
comunemente gli si attribuisce.
Anzi, è proprio averli svincolati dal loro
significato comune che li rende utili in ambito
scientifico, dove servono a richiamare in forma
concisa concetti spesso espressi da lunghe e
laboriose definizioni.
Così, non deve sorprendere che
l'importantissimo “effetto farfalla” risulti
aver poco a che fare con farfalle e
uragani veri, perché ci dice invece molto
sul concetto di:
“caos deterministico”
Nell'antichità si distinguevano i fenomeni che
obbedivano a leggi stabilite e quelli casuali,
ribelli ad ogni legge, imprevedibili. Il caso
aveva un senso oggettivo; ciò che era caso per
qualcuno lo era per tutti, perfino per gli dei.
All'inizio del '900, Poincaré introduce una
nozione di caso (oggi caos deterministico) per
nulla ribelle ad alcuna legge. Per esempio, si fa
girare un ago attorno a un perno su un
quadrante diviso in cento settori, di colore rosso
e nero. Si scommette e, se si ferma su un settore
rosso, si vince, altrimenti si perde. Tutto
dipende dall'impulso dato all'ago.
Ma basta che vari di pochi millesimi perchè si
fermi su un settore nero invece che rosso.
Differenze che il senso muscolare non
percepisce. È impossibile prevedere cosa farà
l'ago appena lanciato, e si conta solo sul caso.
La minima differenza fra una causa e l'altra,
fa un'enorme differenza fra un effetto e
l'altro.
Anche i moti più semplici diventano
imprevedibili. Crescita lineare delle
incertezze iniziali: distanza doppia implica
incertezza doppia; dimezzare l'incertezza
iniziale la dimezza a tutte le distanze
A sufficiente distanza un punto nel bersaglio
o un altro, è indifferente.
Ma questo non è chiamato “caos”, oggi.
Caos: dipendenza esponenziale
dalle condizioni iniziali
Esponenziale: per es. distanza
unitaria, incertezza 10;
doppia, incertezza 100;
tripla, incertezza 1000.
Migliorare la
previsione
richiederebbe uno
sforzo sovrumano!
Notare la taglia finita del bersaglio.
Nulla di casuale eppure appare tale, come
nel moto delle bocce in un biliardo, delle
quali non si può prevedere la posizione,
dopo solo poche sponde e poche collisioni.
Inoltre, seguendole nel tempo:
da due foto di due bocce in un biliardo, si
puo dedurre la direzione del loro moto?
E da due foto di un numero maggiore di
bocce?
Come nel moto delle molecole di un gas,
del quale la Fisica dice che l'entropia (il
disordine) cresce irreversibilmente,
l'evoluzione va verso una distribuzione
disordinata, cioè uniforme, cioè casuale
nello spazio a disposizione.
Se ci sono pochi oggetti, non si può neanche
parlare di ordine o disordine:
non fa differenza.
Se sono tanti e “interagiscono”,
come si distribuiscono le masse, per
equilibrare le densità, così si
trasporta il calore, per equilibrare la
temperatura, ecc.
e si genera la freccia del tempo,
come tensione verso un crescente disordine.
Perchè se metto il latte nel caffè, non li
separo più? Perché da un uovo sodo non
nascerà mai più un pulcino?
Innanzitutto, meno male che è così!
Ma perché?
Per lo stesso motivo per il quale è facile
mettere la camera in disordine, mentre ci
vuole lavoro (energia) per rimetterla in
ordine.
Le combinazioni disordinate sonotante,
tante di più di quelle ordinate, soprattutto
se gli oggetti sono molti.
TTTT
TTTC
TTCT
TCTT
CTTT
TTCC
TCTC
TCCT
CCCC
una sola 4T e una sola 4C
CCCT \
CCTC | quattro 3T1C e
CTCC | quattro 1T3C
TCCC /
CCTT \
CTCT | sei 2T2C
CTTC /
TTTTTT CCCCCC una 6T e una 6C
TTTTTC CCCCCT\
TTTTCT CCCCTC |
TTTCTT CCCTCC | sei 5T1C e
TTCTTT CCTCCC | sei 1T5C
TCTTTT CTCCCC |
CTTTTT TCCCCC/
TTTTCC CCCCTT\
TTTCTC CCCTCT | quindici 4T2C e
TTCTTC CCTCCT | quindici 2T4C;
...
...
...
Venti 3T3C: il rapporto 2:6 è ora 2:20 !
Per 10 oggetti avremmo avuto 2:252
I moti caotici sono come casuali e il casuale
preferisce l'uniformità.
Praticamente tutta la materia è soggetta a
moti caotici, quindi tende verso l'uniformità,
se lasciata a se stessa.
Per vincere questa tendenza, ci vuole
lavoro, energia.
Sulla Terra l'energia proviene soprattutto dal
Sole; in parte è dissipata: ceduta all'Universo
Se c'è solo caos, si ha disordine totale, cioè
uniformità; se solo dissipazione, si finisce
nell'immobilità.
In ultima analisi, spendendo energia, sono
caos e dissipazione a produrre lo spettacolo
di ordine e armonia che è
LA NATURA
Quali sono le strutture più semplici che
emergono da caos e dissipazione?
I FRATTALI
che si ritrovano in infiniti fenomeni diversi.
Cat's Eye Nebula: stella morente; il Sole
fra 5 miliardi anni.
Nebulosa del Granchio: resti di supernova
Nebulosa Rosetta: giovani stelle a
5000 anni luce
Nebulosa Testa di Cavallo: una nube di
polveri a 1500 anni luce.
Si, senza ombra di
dubbio, c'è molto “caos”
nell'universo...