François Roddier: oltre l'effetto "Regina Rossa"

Da “Oil Man”. Traduzione di MR

Tutti s'inchinano di fronte alla Regina Rossa di “Alice nel paese delle Meraviglie” (Disney, 1951)

Di Matthieu Auzanneau

Un astrofisico francese reinterpreta l'evoluzione dell'universo della vita e delle società umane a partire dalla termodinamica e scopre la mostruosa trappola che ci è stata tesa. Rivoluzionario?

“Qui, vedete, bisogna correre il più velocemente possibile per rimanere nello stesso posto”, dice la Regina Rossa in “Attraverso lo specchio e quel che alice vi trovò” di Lewis Carrol.

Per affrontare l'esaurimento dei giacimenti di petrolio entrati in declino, l'industria dell'oro nero deve incessantemente mettere in produzione delle risorse nuove intatte: l'equivalente di quattro Arabie Saudite supplementari da trovare in soli 10 anni, secondo la compagnia Shell, sono niente di meno che la metà della produzione mondiale attuale. Sfida vertiginosa, forse impossibile, al centro degli argomenti discussi su questo blog.

Ho preso l'abitudine di confrontare questa necessità implacabile ad una corsa sul tapis roulant. Più o meno, la stessa corsa fatidica è quella di impegnarsi per tutte le risorse finite alle quali siamo ricorsi. Dal suo successo o fallimento dipende senza dubbio la sorte dell'economia della crescita.

Quando l'ambiente si evolve più rapidamente di quanto una specie vivente vi si possa adattare, questa specie è destinata ad estinguersi. E' ciò che il biologo americano Leigh Van Valen ha chiamato nel 1973 l'effetto “della regina rossa”.

François Roddier, fisico francese conosciuto per i suoi lavori in astronomia, ha fatto di questo effetto “della Regina Rossa” il fulcro di un notevole saggio sul futuro della specie umana pubblicato nel 2012. Il suo titolo: Termodinamica dell'evoluzione.

Mettete dei cubetti di ghiaccio e dell'acqua calda in un Termos, otterrete dell'acqua che rimarrà tiepida; chiudete una mosca in un piccolo contenitore ermetico e lei morirà molto rapidamente: un sistema chiuso, privato di qualsiasi apporto esterno, tende inevitabilmente all'immobilità. Esso vede crollare le sue strutture organizzate. I fisici lo chiamano “l'equilibrio termodinamico”.

L'evoluzione di un sistema aperto, alimentato da un apporto esterno di energia, è più sorprendente, ma non per questo meno familiare.

Quando un sistema riceve un flusso continuo di energia, questo flusso permette la comparsa di “strutture dissipative di energia” messe in evidenza da Ilya Progogine, premio Nobel per la chimica nel 1977.

Il mondo è pieno di tali strutture.

Le stelle sono delle strutture dissipative d'energia, che trasformano l'energia gravitazionale attraverso delle reazioni nucleari e la dissipano sotto forma di irraggiamento. Un ciclone è un'altra forma di struttura dissipativa, si dispiega grazie alla differenza di calore fra l'equatore e i poli. Gli esseri viventi sono in tutta evidenza delle strutture dissipative di energia, così come le società umane, a maggior ragione.

Tutte queste forme molto diverse si strutturano grazie ad una stessa affascinante proprietà: le strutture dissipative si mantengono  producendo dell'energia interamente gratuita convertibile in lavoro meccanico. Per fare questo, esse utilizzano al massimo il flusso di energia nel quale appaiono.

”Le strutture dissipative si auto organizzano in modo tale da massimizzare il flusso di energia che le attraversa”, scrive François Roddier. Di colpo, esse ”massimizzano la velocità alla quale l'energia si dissipa” attraverso di loro.

Ed è là che cominciano i problemi.

Le strutture dissipative obbediscono tutte alle leggi fisiche che regolano il comportamento dell'energia: le leggi della termodinamica. L'energia si conserva (prima legge della termodinamica), ma finisce sempre per dissiparsi sotto forma di calore (seconda legge). Questa dissipazione è irreversibile. L'energia – elettrica, chimica, ecc. - una volta trasformata in calore, non è più gratuita: essa è più o meno “persa”, nel senso che il calore non non può essere interamente riconvertito in lavoro meccanico. In termodinamica, la misura della dissipazione dell'energia sotto forma di calore, altrimenti detta la misura della disorganizzazione dei sistemi, del disordine irrimediabilmente crescente del mondo, si chiama entropia.

Le strutture dissipative massimizzano la velocità alla quale dissipano l'energia, si può dire che esse massimizzino il tasso di produzione dell'entropia: esiste una legge di produzione massima di entropia (MaxEP, secondo l'acronimo inglese). Questa legge, empirica, non è stata perfettamente dimostrata dai matematici.

“Essa tuttavia si conforma all'esperienza”, insiste François Roddier in uno scambio via email. “Essa ha il merito di collegare la biologia alle leggi della fisica. Essa si applica anche alle scienze umane. Le società umane si auto organizzano per massimizzare il loro tasso di dissipazione di energia”.

Secondo Roddier, la comparsa nel corso della storia dell'universo di forme di strutture dissipative che massimizzano intorno a sé l'entropia in modo sempre più efficacie, costituisce il senso stesso dell'evoluzione, “dal Big Bang alle scienze sociali”.

A 77 anni, l'astrofisico giudica lui stesso la sua teoria “ardita”, ma non per questo non la difende con serenità.

L'idea non è del tutto nuova. Nel 1922, l'americano Alfred Lotka, celebre per i suoi lavori sulla dinamica delle popolazioni, ha affermato che la selezione naturale tende a massimizzare il flusso di energia che attraversa le strutture organiche. Nel corso degli anni sessanta, l'ecologista americano Howard Odum ha suggerito che la proprietà identificata da Lotka sarebbe una legge termodinamica ribattezzata “principio di potenza massima”. In un articolo pubblicato nel 1997, l'americano Rod Swenson ha stimato che una legge di produzione massima d'entropia ”spiega perché, invece di vivere in un mondo altamente improbabile, noi viviamo e siamo il prodotto di un mondo da cui ci si può infatti aspettare che produca tanto ordine quanto è capace di produrne”.

Dopo diversi decenni, dei fisici, dei chimici, dei biologi e dei cibernetici esplorano e mettono in dubbio questa legge empirica, ipotetica, di produzione del massimo dell'entropia.

François Roddier, osa presentare la produzione massima di entropia delle strutture dissipative come l'autentica ”terza legge della termodinamica”. Nella misurazione di questa “legge”, l'astrofisico francese reinterpreta l'evoluzione del cosmo e della vita, fino alla storia dell'economia, della politica e anche della religione! Impossibile riassumere qui tutto il percorso, mi accontento delle sue trame e delle sue conclusioni, terribili, per il mondo di oggi. Diciamo che questo percorso è mozzafiato, a volte sconcertante ma molto più spesso convincente, sempre accattivante e soprattutto... perfettamente coerente con l'ipotesi di partenza.

Alcuni parleranno senza dubbio di un guazzabuglio di analogie. Non è ciò che sento io, ma io non sono che un giornalista: approfondite.

Esplorando un'intuizione condivisa con altri, Roddier non esita a seguire il suo ragionamento fino a molto lontano sul terreno della speculazione e della congettura. E' il privilegio del saggista.

Opportunità senza precedenti (e senza dubbio discutibili) vengono così aperte. Eccone la trama.

Auto organizzandosi, una struttura dissipativa – stella, organismo vivente, ecc. - riesce a diminuire la sua entropia interna, in cambio di un aumento del flusso di entropia che la attraversa. Essa “esporta la propria entropia”, scrive François Roddier. Tutti dicono che la natura aborrisce il vuoto. Sembrerebbe anche che ogni volta che può, la natura fa comparire queste strutture che lottano contro l'aumento inesorabile dei propri livelli di entropia massimizzando l'entropia dei loro ambienti.

L'astrofisico americano Eric Chaisson ha mostrato nel 2001 che nel corso della storia dell'universo sono apparse delle strutture capaci di dissipare l'energia in modo sempre più efficace, rapportando la loro produzione di energia gratuita alla loro massa:

François Roddier, ”Termodinamica dell'evoluzione”, Edizione Parole 2012, p. 50.

”E' impressionante constatare che un essere umano dissipa per unità di massa diecimila volte più energia del Sole”, nota François Roddier, che afferma:

“La terza legge della termodinamica implica che l'Universo si auto organizzi in modo tale da massimizzare il suo tasso di produzione di entropia. Esso crea delle strutture dissipative capaci di produrre dell'energia gratuita e di dissipare questa energia in modo sempre più efficacie”. (p. 50.)

L'entropia permette di misurare il livello di organizzazione o di disorganizzazione di un sistema. Dai lavori già vecchi dei fisici americani Willard Gibbs poi di Claude Shannon, sembra che un aumento dell'entropia possa essere considerato come una perdita d'informazione. L'entropia che esportano le strutture dissipative “equivale a una importazione di informazione” sul loro ambiente, riassume François Roddier (... che fornisce i dettagli su questo punto decisivo e delicato nel forum riportato qui).

Più una struttura dissipativa sarà in grado d'acquisire dell'informazione sul suo ambiente, più essa massimizzerà la sua produzione di entropia.

Con la comparsa della vita, l'efficacia della dissipazione di energia ha accelerato, afferma Roddier, all'inizio grazie alla trasmissione dell'informazione genetica, poi grazie all'emergere dell'intelligenza, infine grazie all'evoluzione culturale, la quale tende  mettere in comune le intelligenze in modo incessantemente più vasto e più intenso, fino alla comparsa dell'Internet di oggi.

Dove ritroviamo l'effetto della Regina Rossa e del tapis roulant: più una struttura dissipa efficacemente l'energia, più rapidamente essa altera il suo ambiente, più rapidamente questa deve acquisire dell'informazione su quell'ambiente e più evolve di conseguenza al fine di restarvi adattata!

L'umanità sarebbe impegnata in una corsa fra l'accrescimento dell'entropia che essa stessa genera e l'accrescimento dell'informazione che è in grado di aggregare in quanto massimizza la propria produzione di entropia. Là si ritrova precisamente l'idea di “spirale energia-complessità” che propone l'antropologo americano Joseph Tainter, presentata su questo blog nel 2011. In Roddier, l'idea stavolta è radicata nella storia intera dell'evoluzione.

Questa evoluzione tende necessariamente, secondo François Roddier, all'emergere di un “cervello globale che ha cominciato a costituirsi col secolo dei Lumi e dovrebbe portare ad una “simbiosi di tutti gli esseri umani”.

In attesa di realizzare questo antico sogno (quello di Lovelock, Azimov, Deleuze e Guattari, Teilhard de Chardin, Spinoza oppure del profeta Micah), “il cervello globale dell'umanità attraverserà ineluttabilmente un periodo da incubo” , profetizza a sua volta François Roddier :

“Le società umane (…) si auto organizzano formando un “cervello globale” capace di memorizzare sempre più informazioni. Queste informazioni permettono loro di dissipare sempre più energia. E' ciò che chiamiamo progresso scientifico e tecnico”. (p. 36.)

”Nutrita fin qui dalle energie fossili, una specie di latte materno fornito dalla Terra che l'ha generato, l'umanità si è potuta sviluppare. E' quasi la prova di recesso. Divenuta adulta, essa dovrà apprendere a nutrirsi da sola. L'umanità si renderà allora conto che solo l'energia solare può assicurare la sua sopravvivenza a lungo termine. (…) Tutte le altre forme di energia  - specialmente nucleare – sono escluse, perché, aumentando irreversibilmente la loro entropia, esse portano necessariamente l'umanità alla sua condanna”. (p. 164.)

Il petrolio, “latte materno” delle società moderne? (D.R.)

Non sorprende che François Roddier unisca gli obbiettori della crescita. Egli offre alla loro battaglia etica contro l'avidità una giustificazione fisica e biologica, vale a dire ecologica:

“La selezione naturale ha favorito la cultura liberale, perché è la specie culturale più adattabile ai cambiamenti. Favorendo la competizione e le disuguaglianze, essa facilita l'adattamento della società ad un progresso tecnico sempre più rapido”. (p. 138.)

“Non possiamo né ridurre le disuguaglianze sociali, né proteggere il nostro ambiente senza rallentare la nostra crescita economica. Ma siamo tutti in competizione per massimizzare la dissipazione d'energia”.  (p. 153.)
“Il PIL (Prodotto Interno Lordo) di una società è una misura del suo tasso di produzione di entropia. (…) Massimizzando il suo profitto, il produttore massimizza il suo tasso di produzione di entropia”. (p. 176 & 177.)

“La produzione di energia gratuita è massima quando tutte le operazioni effettuate sono reversibili. Tutti i fisici dicono che una trasformazione è particolarmente più vicina alla reversibilità di quella che è effettuata lentamente. Quindi dobbiamo rallentare la velocità dei cicli, cioè aumentare la durata di vita di tutti i prodotti che fabbrichiamo”. (p. 165.)

... La sospensione ieri da parte del governo Ayrault della tassa ambientale sui veicoli pesanti non è un'incidenza della legge di massimizzazione dell'entropia, allo stesso tempo un indice della trappola che ci tende la regina Rossa? In un contesto diverso e pertanto di tutte le altre premesse ideologiche, il presidente boliviano Evo Morales stesso ha dovuto rinunciare a sopprimere gli aiuti al trasporto su gomma;  quanto all'esperienza nel vicino stato dell'Ecuador per preservare il parco naturale di Yasuni dalle perforazioni petrolifere.

(pubblicata dal mensile “La Décroissance” - La Decrescita)

L'81,6 % dell'energia prodotta nel mondo è sempre di origine fossile, finita, esauribile (petrolio, carbone e gas naturale). La percentuale è pressoché la stessa che durante lo shock petrolifero del 1973; nel frattempo, la produzione mondiale di energia è più che raddoppiata.  

Continuiamo a dissipare quell'energia sempre più velocemente, mentre il nostro “cervello globale” fa dei nodi e dei cerchi. Non si è vinto, ma bisogna essere giocatori. 

François Roddier, Thermodynamique de l'évolution, Edizioni Parole, Artignosc-sur-Verdon, 2012, €19.

Il blog di François Roddier.

Conferenza nella quale Roddier condensa in modo brillante la sua tesi (2010):