Attività scientifica

Il CREF, a differenza di altri Enti di Ricerca, non ha natura tematica e intende dunque focalizzarsi su attività complementari rispetto alle altre istituzioni scientifiche nazionali. Attività che siano particolarmente attuali, innovative e che abbiano un carattere interdisciplinare, collocandosi nell’area che oggi è definita dei “sistemi complessi”. In particolare, il CREF si propone di essere una sorta di incubatore per Start Up di natura scientifica.

I sistemi complessi

L’area della fisica denominata dei sistemi complessi è complementare a quella tradizionale della fisica delle particelle elementari. L’approccio tradizionale alla fisica, infatti, è quello di considerare i sistemi più semplici e studiarli in dettaglio: questa visione riduzionistica può essere applicata a molte situazioni e implica necessariamente l’esistenza di scale caratteristiche come ad esempio la dimensione di un atomo, di una molecola o di qualche oggetto macroscopico. La filosofia di base è che dalla conoscenza degli elementi ultimi della materia, si possano comprendere i comportamenti di sistemi composti da molti corpi. D’altra parte, si conoscono molte situazioni in cui la conoscenza dei singoli elementi non è sufficiente per caratterizzare le proprietà dell’intero sistema. Infatti, quando molti elementi interagiscono in modo non lineare, possono portare alla formazione di strutture complesse le cui proprietà non sono semplicemente correlate alle, o deducibili dalle, proprietà dei singoli elementi che le costituiscono. In questi casi possiamo pensare a una sorta di architettura della natura, che dipende sicuramente dai costituenti elementari ma che, inoltre, manifesta proprietà e leggi fondamentali che non possono essere semplicemente dedotte da quelle dei costituenti elementari. Questo punto di vista è stato messo a fuoco in un famoso articolo di P.W. Anderson (PWA), premio Nobel per la fisica nel 1977, che ha avuto un forte impatto nello sviluppo di idee di complessità.

Phil Anderson, ha sintetizzato questa rivoluzione concettuale nel suo articolo del 1972 che ha come titolo “More is different”: Il più è differente. L’idea di base è la seguente: in fisica l’approccio tradizionale considera i sistemi più semplici e li studia dettagliatamente; tale approccio, detto riduzionistico, si focalizza sui «mattoni» elementari che costituiscono la materia e si applica con successo a molti fenomeni. Da ciò è stato possibile derivare le leggi generali che si estendono dalla scala del nucleo atomico a quella delle galassie. È facile però rendersi conto che, non appena aumenta il grado di complessità delle strutture e dei sistemi, e quando questi sono composti da tanti elementi in interazione tra loro, ci si trova di fronte a nuove situazioni, in cui la conoscenza delle proprietà degli elementi individuali (ad esempio le particelle, gli atomi, i pianeti, le stelle, ecc.) non è più sufficiente per descrivere il sistema complessivo nel suo insieme. Il punto è che, quando interagiscono tra loro, questi elementi formano strutture complesse e sviluppano comportamenti collettivi che hanno poco a che fare con le proprietà dei singoli elementi isolati: i singoli elementi hanno un comportamento relativamente semplice, ma le loro interazioni portano a nuovi fenomeni emergenti. Per questo motivo il comportamento dell’insieme è fondamentalmente diverso da qualsiasi sua sotto-parte elementare. In questo senso possiamo rappresentare questa situazione come lo studio della «architettura» della materia e della natura, che dipende in qualche modo dalle proprietà dei «mattoni», ma che mostra poi caratteristiche e leggi fondamentali non ricollegabili a quelle dei singoli elementi.

Secondo Anderson la realtà ha dunque una struttura gerarchica e a ogni livello della gerarchia è necessario introdurre concetti e idee diversi da quelli utilizzati nel livello precedente. In parole semplici: dalla conoscenza delle leggi fondamentali che regolano l’interazione tra particelle elementari non è possibile capire la formazione di molte delle fasi della materia condensata e, a maggior ragione, di sistemi sempre più complessi, fino ad arrivare ai sistemi biologici e agli aggregati sociali. Questa situazione porta a un’interessante considerazione epistemologica: mentre la fisica riduzionista è di solito deduttiva, la comprensione di un fenomeno di organizzazione collettiva molto difficilmente avviene attraverso la deduzione. Il procedimento logico deduttivo mostra dunque un suo limite fondamentale quando è applicato ai fenomeni complessi. Mentre sono stati studiati tanti sistemi complessi nell’ambito della fisica, negli ultimi anni ci sono stati molti tentativi di applicare questo ragionamento anche a sistemi che possono apparire molto lontani dalla fisica come le discipline socio-economiche.

 

 

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