Edward Norton Lorenz

Una vita per il caos

Due giorni fa mi ha colpito la notizia della scomparsa di Edward Norton Lorenz uno dei più grandi scienziati del novecento, una di quelle persone che, a mio avviso, ha gettato con la sua ricerca una pietra fondamentale nel futuro della scienza.

E' morto a Cambridge, in Massachusetts, all'età di novant'anni. Tra i più grandi meteorologi di tutti i tempi, è passato alla storia come padre della teoria del caos. Nato nel 1917, quando ancora le previsioni meteorologiche non erano che fantascienza, Lorenz durante la Seconda Guerra mondiale fu previsore per l'esercito americano e decise di consacrare la sua futura carriera a migliorare la qualità dei bollettini meteo.

Dotato di una solida formazione matematica, come docente al MIT di Boston cominciò negli anni Sessanta a sviluppare su rudimentali computer i primi modelli di simulazione matematica della circolazione atmosferica. Immettendo i dati in un calcolatore a valvole che oggi guarderemmo come un pezzo di archeologia informatica, egli si accorse che se, per risparmiare tempo e spazio, arrotondava alcune cifre decimali, otteneva risultati completamente diversi da quelli che il computer forniva usando numeri completi.

Ciò era contrario al comune intuito che sanciva come a piccole cause corrispondano piccoli effetti. Andando poi a prendere un caffè mentre aspettava il responso del computer, Lorenz aveva coniato il concetto di "elevata sensibilità alle condizioni iniziali", o "effetto farfalla", dall'aforisma che pronunciò molti anni dopo, nel 1979, all'American Association for the Advancement of Sciences: "Può il battito delle ali di una farfalla in Brasile scatenare un tornado in Texas?" La portata di questa domanda è fenomenale, e ovviamente è stata supportata da lui con solide argomentazioni matematiche nonchè appunto sperimentali, in tempi lontanissimi dalla microelettronica digitale.

Brevemente un sistema fisico si definisce caotico se sono verificate le senguenti tre condizioni:

- Sensibilità alle condizioni iniziali, ovvero a variazioni infinitesime delle condizioni al contorno (o, genericamente, degli ingressi) corrispondono variazioni finite in uscita.

- Imprevedibilità, cioè non si può prevedere la risposta del sistema in anticipo.

- Il sistema non evolve verso l'infinito per nessuna variabile.

Edward Norton Lorenz dovette attendere quasi vent'anni perché altri ricercatori cogliessero la portata di questa scoperta aprendo la strada alla scienza del caos. L'effetto farfalla non agisce solo sull'atmosfera, impedendo di fare previsioni attendibili oltre i dieci giorni a causa dei piccoli errori iniziali che si amplificano; è infatti uno dei modi con cui funziona la natura, e pure noi stessi.

Ovviamente la teoria del caos è tutt'altro che una teoria distruttiva che impedisce alla scienza di fornire un modello matematico adeguato per tali fenomeni fisici, anzi proprio tale teoria permette ora di prevedere come funzionano molti sistemi naturali, con la consapevolezza matematica che il caos se pur non ci lascia prevedere perfettamente il futuro, generando sorprese e biforcazioni nette, ma se noto si può dominare, gli si può attribuire il giusto peso.

Si può cioè venire a patti tra bontà della soluzione fornita dal modello, le ipotesi fatte ed il "caos" inevitabile. Questo è ciò che Lorenz ha fatto, e sulla sua scoperta, frutto inatteso di un computer lento e primitivo, si basano oggi i bollettini meteo, le simulazioni dell'andamento delle borse, dei comportamenti delle cellule in un organismo vivente, del flusso di sangue in un vaso sanguigno.

E' straordinario come la teoria del caos ed il neologismo "Effetto Farfalla" siano poi entrati nell'immaginario collettivo, tanto da essere addirittura spunto per numerosi film di cui cito ad esempio "Jurassic Park" del 1993 diretto da Steven Spielberg.

Ilario Ferrari