Cari lettori,
nell'ultimo post abbiamo parlato un tema molto interessante, specialmente per me, considerando la mia formazione come fisico statistico: la relazione fra l'evoluzione e l'entropia. Dato che il tema si presta troppo all'introduzione di gergo tecnico che tende ad allontanare il lettore medio, ma al quale mi rifiuto di non dare qualche pennellata in più, proverò a fare un post breve esponendo in modo semplice alcune riflessioni integrative a quelle già espresse.
Come si è già detto, esiste un'apparente contraddizione fra i concetti di entropia e di evoluzione. Ma cerchiamo di essere più precisi, visto che questa frase così formulata non ha molto senso.
Da un lato abbiamo che il Secondo Principio della Termodinamica implica la crescita continua dell'entropia in tutti i sistemi isolati. La crescita dell'entropia significa che l'energia si va disperdendo, da forme più organizzate (su scala umana o più grande) a forme più disorganizzate (movimenti microscopici, che sulla nostra scala percepiamo solo come calore). Insomma, l'energia non si perde (l'energia cinetica delle molecole più la loro energia potenziale sarà la stessa), ma è meno utile perché è dispersa (per esempio, se tutte le molecole di una palla si muovono nella stessa direzione, quella palla si potrà usare per azionare un meccanismo e fare un lavoro utile, mentre se quelle molecole si muovono alla stessa velocità ma descrivendo cerchi microscopici senza che la palla nel suo insieme vada da nessuna parte, questo movimento non potrà essere sfruttato su scala umana). L'aumento dell'entropia ci dice che ogni volta che volessimo sfruttare un movimento ordinato generiamo una certa quantità di movimento disordinato (calore nelle zone di attrito, pezzi che si rompono, ecc) che non si può più recuperare. Semplicemente questo. La crescita inesorabile dell'entropia implica che alla fine tutto il movimento sarà caotico e non ci sarà più lavoro utile che si possa realizzare (energia).
Dall'altra parte, gli esseri viventi si trovano in una eterna lotta contro l'entropia. Il catabolismo degli organismi complessi permette loro di combattere gli errori e le imperfezioni che vanno emergendo: le cellule di un organismo vivono un certo tempo per rendere meno probabile che il loro programma di riproduzione degeneri ( e si trasformino in cancro) e in seguito vengono distrutte mentre altre nuove le sostituiscono, con un sistema immunitario specializzato che distrugge in continuazione tumori incipienti. Questa lotta degli individui contro il disordine che comprometterebbe la loro sostenibilità fisiologica, può andare avanti solo per un tempo limitato, quello che chiamiamo tempo di vita. Alla fine, gli individui stessi sono programmati per degenerare ed alla fine morire, il che evita che si trasmettano variazioni specialmente dannose (immaginate che una mutazione rendesse capace un uomo di fecondare molte femmine ma che la sua progenie fosse sterile). Dall'altra parte, le specie hanno anche i propri meccanismi per lottare contro l'entropia: essenzialmente, questo meccanismo è l'evoluzione.
Tuttavia, l'evoluzione in realtà non è un meccanismo, ma un risultato: le specie si evolvono come risultato di una continua lotta per le risorse in un ambiente ostile, in cui solo, o principalmente, sopravvivono gli individui più adatti e trasmettono i proprio tratti alla generazione successiva. In molti sensi, l'evoluzione funziona in modo simile a un dispositivo meccanico chiamato in inglese ratchet (cricco):
Un cricco è una ruota dentata che non può tornare indietro, può girare solo in una direzione (visto che il fermo che ha evita che possa retrocedere). Un cricco è un modello per spiegare quello che succede con le cosiddette nanomacchine, le quali sono in grado di sfruttare l'energia diffusa nell'ambiente per fare lavoro utile (anche se su scala microscopica, molto lontana da quella umana). Di fatto, molti dei meccanismi comuni degli esseri viventi a livello molecolare sono fondamentalmente delle nanomacchine (dal funzionamento dei ribosomi fino alla trascrizione del DNA). Su scala spaziale e temporale completamente diversa, l'evoluzione è il risultato della presenza di un meccanismo che inibisce il tornare indietro come fa un cricco. In questo caso, la sopravvivenza del più adatto. Il mio punto di vista è pertanto coincidente con quello di Gabriel in due aspetti: la similitudine su tutte le scale dei comportamenti effettivi che governano il comportamento dei sistemi viventi e il fatto che gli esseri viventi vivano in una perenne lotta contro l'entropia.
In realtà, come indicava Rubik, gli esseri viventi si possono considerare come fonti di neg-entropia, come organismi che vivono grazie alla capacità di ridurre la propria entropia incrementando quella introno a sé. Ed è che il Secondo Principio della termodinamica continua ad essere ineludibile, ma si può vivere addossando ad altri l'eccesso di entropia generata dalla nostra attività. Di fatto, vivere significa proprio questo. Se si guardano le cose in prospettiva, in realtà ciò che è importante non sono i flussi di energia (posto che l'energia in realtà è costante), ma i flussi di entropia. Inoltre: in realtà le fonti di energia sono riserve di bassa entropia pronte perché noi le usiamo. Dal questo punto di vista, la sintesi del petrolio è un processo che da luogo ad una sostanza di bassa entropia dalla quale risulta facile stabilire un flusso di entropia.
Gabriel termina la sua riflessione con una visione spirituale di ciò che significano evoluzione ed entropia. Non sono solito opinare le visione e le credenze di altri, ma in questo caso la mia opinione è sostanzialmente opposta a quella di Gabriel. Gli esseri umani, osservando la meraviglia della Natura, tendono a pensare che esiste una grande volontà sovrannaturale che ha disegnato ed eseguito tale prodigio di organizzazione. Essenzialmente, questa volontà divina equivale a presupporre che esista una capacità di interazione su scala globale: questo Dio onnipotente conosce tutto ed è capace di muovere dall'atomo più piccolo disperso nella polvere cosmica ad una gigante e, grazie a questa capacità prodigiosa, l'Universo si presenta tale e quale lo vediamo. Tuttavia, la nostra conoscenza del mondo fisico ci indica che in realtà le interazioni sono molto localizzate; le interazioni di lungo raggio, come la gravità o l'elettromagnetismo, perdono forza molto rapidamente con la distanza dal punto focale che le genera e il resto delle interazioni sono presenti solo a corto raggio. Ma ciò che ci dice a proposito la fisica statistica è che con le interazioni a corto raggio e con le regole locali si possono avere comportamenti emergenti, auto-organizzazione e l'evoluzione e le nanomacchina sarebbero esempi proprio di questo, di isole di poca entropia in un mare di entropia crescente. Il grande vantaggio dei principi locali (sopravvivenza del più forte in un ambiente dato, movimento del motore in una direzione concreta definita dall'ambiente) è che molto poco costosi energeticamente (o, per meglio dire, entropicamente), visto che non è esatto interagire con parti molto lontane, solo con quelle a portata di mano. E con questi principi può finire per emergere una realtà molto ricca e diversa. Tuttavia, data le brevità della portata di queste interazioni, i disegni risultanti peccano di scarsa lungimiranza, visto che non rispondono a fattori lontani nello spazio e nel tempo, e quindi questi organismi o strutture non sono in grado di adattarsi a variazioni che sono prevedibili da una visione globale e vivono sempre sull'orlo dell'estinzione, che disgraziatamente sopraggiunge con molta frequenza come si può vedere se si guardano le registrazioni dei fossili.
Avere una visione globale permetterebbe di fare progetti capaci, resistenti e resilienti. Se l'Uomo potesse avere questa visione a lungo raggio potrebbe prevedere quello che gli sta per succedere e prendere decisioni più intelligenti, ma il suo stesso cervello è programmato per il corto raggio, per il breve periodo. Dio potrebbe fare progetti perfetti ed efficaci ma, per nostra disgrazia, in tutta la meraviglia della Natura non si vede apparire la mano di Dio da nessuna parte: Entropia 1, Dio 0.
Saluti
AMT