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  • 1. DALLE PARTI AL TUTTO Riduzionismo: scomporre fenomeni complessi in parti semplici, collegate fra loro (meccanicismo) Olismo: un fenomeno non è descrivibile dalla somma delle parti (Kant: ogni parte si connette ma anche partecipa dell’altra) Kant introduce l’idea che le parti di un sistema vivente sono interconnesse sì ma anche capaci di relazioni reciproche, nel senso che ogni elemento esiste sia accanto che per mezzo dell’altro TEORIA DEI SISTEMI E DELLE RELAZIONI
  • 2. Nel mondo vivente è ovunque presente una struttura gerarchica, da non intendere come struttura umana di dominazione e controllo ma come interrelazione dell’ordine a più livelli. Da qui nasce il concetto di rete, dove si collegano tra loro organismi a livelli differenti di complessità, con leggi diverse per ogni livello Questa visione è quella della meccanica quantistica: le particelle subatomiche non hanno significato come entità isolate, ma si possono comprendere solo come e dalle interconnessioni che hanno fra loro. Non si può scomporre la realtà in unità di spiegazione indipendenti una dall’altra.
  • 3. Anche la psicologia si orientò verso il pensiero sistemico: la teoria della Gestalt (forma) si basa sull’idea di significati di percezione non riducibili in sottogruppi elementari, ovvero il tutto della percezione non viene concepito a partire da elementi strutturati o parti dell’insieme. Percepiamo i termini della realtà non isolati ma come patterns o strutture integrate, dove è l’organizzazione quella che genera quello che noi percepiamo come significato, con l’attribuzione di qualità che sono assenti nelle parti singole. Nel pensiero sistemico la rete sostituisce l’edificio nella metafora della conoscenza (F.Capra)
  • 4. In un sistema complesso ogni proprietà dipende dalle relazioni con le altre, così come la qualità del sistema in generale non si riflette in una qualsiasi delle sue componenti: è la proporzione che genera la relazione ciò che rende possibile la teoria sistemica è la scoperta che la conoscenza scientifica è approssimata. La ragione principale del fallimento delle teorie sistemiche al loro esordio stava nella mancanza di strumenti matematici capaci di descrivere il comportamento dei viventi, che sono sistemi “aperti” lontano dall’equilibrio Lo stato di non equilibrio con afflusso costante di energia genera schemi spaziali complessi descrivibili solo da equazioni non lineari
  • 5. Nella termodinamica classica si passa dall’ordine al disordine per perdita continua di energia (entropia) fino alla sua consunzione (morte termica che corrisponde all’equilibrio termodinamico assoluto) Le strutture viventi acquistano invece ordine a spese dell’energia esterna alla quale sono “aperti”. Secondo i modelli lineari vi può essere solo aumento dell’entropia Secondo quelli non lineari l’autoorganizzazione
  • 6. I sistemi circolari chiusi permettono cambiamenti evolutivi senza però la perdità della funzione di circolarità Maturana partendo da questa ipotesi pensò che il sistema nervoso si autoorganizza facendo riferimento a sé stesso In tal modo la realtà esterna non può essere percepita “come tale” ovvero come “rappresentazione” ma solo come risultato della creazione e modificazioni di rapporti nella rete neurale indotta dalle afferenze sensitive (le sensazioni) e dagli effetti di memoria relativi al ricordo delle risposte (emozioni) si pensa non solo con la mente, ma anche con il corpo
  • 7. La non linearità appare come una novità mentre da sempre accompagna il pensiero scientifico, solo che è stata sempre mascherata dalla necessità di presentare i risultati delle indagini con approssimazioni semplificative, che alla fine hanno preso il posto della originale descrizione dei fenomeni (esemplare l’aforisma dell’eccezione che conferma la regola) nei sistemi non lineari la caratteristica principale è che non possono essere fatte previsioni esatte, ma solo probabilistiche, anche se il fenomeno in esame è strettamente deterministico. Ciò ha comportato uno spostamento dall’analisi quantitativa a quella qualitativa
  • 8. Nei sistemi non lineari piccoli cambiamenti nelle condizioni iniziali portano a rilevanti effetti finali, contrariamente a quanto accade in un sistema lineare tali processi di retroazione non lineare sono alla base dell’instabilità e causa dell’apparire di nuove forme di ordine tipiche della capacità di autoorganizzazione di un sistema “aperto” quale quello vivente. In questo caso la vita dovrebbe essere un fatto estremamente raro e improbabile
  • 9. Spazio delle fasi di un pendolo senza attrito Spazio delle fasi di un pendolo con attrito attrattore
  • 10. Il numero degli attrattori è limitato, e le proprietà di un sistema possono essere dedotte dalla forma dei suoi attrattori: - a punto fisso (come nell’esempio del pendolo) - periodici (curve di crescita di una popolazione) - caotici (attrattori “strani”) In presenza di un attrattore strano le curve sul piano delle fasi non si intersecano mai, e sono caratterizzati da un numero ridotto di dimensioni anche se sono molte quelle dello spazio delle fasi (ogni fase rappresenta una variabile del sistema) Il comportamento caotico possiede un alto grado di ordine che si riflette nel suo schema nello spazio delle fasi. Ciò distingue il caos dal “rumore” casuale
  • 11. Il rubinetto emette un getto che non si può controllare dalla sola alimentazione di acqua: all’improvviso appaiono turbolenze Il rubinetto “strano” Un filo uniforme o la turbolenza sono l’aspetto esterno di un attrattore che dall’interno del sistema “attira” ora una forma ora l’altra. Tutto ciò dipende debolmente dalle condizioni iniziali (la pressione) Ecco quindi un sistema ai bordi del caos. Il sistema è non-lineare, ovvero cause ed effetti non sono in proporzione. Per piccoli cambiamenti all’inizio, si hanno drammatiche conseguenze: la “forma” con la quale il sistema si manifesta , la FASE, cambia bruscamente.
  • 12. L’attrattore da vicino Lo spazio delle fasi in cui si colloca l’attrattore, ovvero L’insieme delle “posizioni” che un sistema volta volta può assumere Visto da vicino ha una struttura ai bordi di tipo frattale: Ingrandendo si ottiene una replica in piccolo della forma Del bordo osservato, all’infinito. Le parti interne sono le più stabili, quelle di confine sono instabili E possono cambiare improvvisamente spazio delle fasi, anche Allontanarsi all’infinito matematico, ovvero scomparire
  • 13. Attrattore strano E’ quello che dipende poco dalle cause iniziali (rubinetto) e che rende l’intero sistema poco deterministico. A questo punto nessuna delle possibili traiettorie di una variabile può intersecare un’altra (si creerebbe un bivio, una scelta, e si tornerebbe al determinismo) quindi occorrono le necessarie dimensioni oltre le 3 (minimo) per rappresentare il fenomeno
  • 14. I sistemi caotici sono quindi sensibili alle cause iniziali, deterministici o caotici, e permettono anche previsioni, ma solo per gli aspetti qualitativi di un sistema. Nei punti in cui il sistema mostra zone di instabilità una piccola perturbazione ambientale agisce indirizzando il sistema verso nuove forme di ordine, dette catastrofi o biforcazioni Questo comportamento è tipico dei soli sistemi aperti lontani dall’equilibrio
  • 15. La struttura “fine” degli attrattori è autosimilare (Frattale)
  • 16. Firing di dopamina: la depolarizzazione di membrana non è lineare se non per intervalli ristretti La struttura dendritica delle sinapsi induce un confronto con le strutture frattali
  • 17. Reti neurali Profilo caotico di una onda EEF Sistema discriminante 1 1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 180 0.1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
  • 18. La malattia e l’uso cronico di psicotropi agiscono impoverendo la variabilità caotica dei sistemi viventi con ricadute sull’adattamento o la vita individuale (perdita della complessità) la perdita della complessità si manifesta con schemi “rigidi” di variabilità, e ridotti, e sono proprio quelli che sono risultati utili per costruire le nosografie sistematiche e più in generale gli schemi di conoscenza (le approssimazioni lineari di fenomeni complessi) le fluttuazioni degli attrattori convergono quindi verso un bacino di attrazione che può essere inteso come un ambiente di variabilità “vigilata” in senso deterministico, ma che deve comunque esistere nell’interesse della vitalità del sistema vivente.
  • 19. Comprendere non significa dunque definire se passiamo da un modello quantitativo ad uno qualitativo: definire è anche semplificare ma la schematizzazione diventa falsificazione, come già detto a proposito delle osservazioni di fenomeni non lineari “tradotti” in equazion di approssimazione lineare dopo lo spazio tocca al tempo: infatti senza spazio dove inserire una successione di oggetti gerarchicamente orientati secondo un prima e un dopo non esiste tempo: l’istante e la durata sono cose diverse: la durata è il frutto dell’azione della nostra memoria ma la meccanica quantistica ci pone il dilemma di eventi per i quali il tempo è invariante Il tempo appartiene paradossalmente non alle cose ma alla mente
  • 20. In un sistema quantistico gli stati non sono esclusivi e quindi non possiamo dividere un prima e un dopo assoluti: i fenomeni partecipano attraverso forme di interferenza (le relazioni di rete) la realtà sperimentale fa apparire invece l’esclusività attraverso la selezione dell’osservazione ovvero l’interazione con gli strumenti di misura: la rete viene distrutta dall’osservazione la distruzione della rete porta all’asimmetria temporale, e quindi all’immagine mentale di una freccia del tempo univocamente determinata verso destra e al concetto di irreversibilità
  • 21. La meccanica quantistica mette in crisi il determinismo del tempo e la certezza della sua irreversibilità: la scoperta che i fenomeni subnucleari dipendono anche da lontani eventi nel “passato” mettono in evidenza che tale passato si concettualizza nella nostra mente: in realtà il fenomeno si è sviluppato secondo una rete di relazioni, oltretutto non esclusive (interferenza)
  • 22. La creazione del tempo interiore è un modello studiato attualmente secondo il criterio della supercausalità, che tiene conto sia della meccanica quantistica che della relatività speciale. la memoria rappresenta olograficamente l’organizzazione del “passato” mentre l’orientamento probabilistico delle reti il futuro. La presenza di molecole antiche quali le amine come neuro trasmettitori e di fosfolipidi nelle membrane dei neuroni fa pensare ad un periodo dove l’amplificazione elettrochimica del caos quantistico ha preceduto quella autoorganizzata del genoma In tal senso tutto avrebbe eguale distribuzione in tutto l’Universo.
  • 23. Progogine e Stenger: Tutto altalena fra la competizione negli equilibri e la comunicazione e la instabilità nelle fluttuazioni la compressione dei dati in memoria, nel senso che la complessità di un evento viene registrata solo nella sua forma semplificata di attrattore senza che la semplificazione comporti perdita di informazione. La Fisica e la Matematica moderne parlano oggi di Principio di bellezza, come rivelazione e garanzia Della correttezza di una ipotesi scientifica