Notizie in Controluce

Lorenz non fu il primo a scoprire il fenomeno del caos deterministico. Già il francese Henry Poincaré (1854-1912) aveva evidenziato l’esistenza di soluzioni caotiche (anche se non erano ancora chiamate così) studiando il problema, apparentemente semplice, del moto di tre corpi che interagiscono tra loro attraverso la forza di gravità. I suoi studi furono poi continuati dall’americano George David Birkhoff (1884–1944), ed entrambi questi autori sono citati nell’articolo di Lorenz del 1963. Per renderci conto con quale chiarezza Poincaré avesse compreso il fenomeno del caos detrministico, pur senza usufruire dell’ausilio dei computers, riportiamo un suo famoso passo del 1903:
“Una causa piccolissima che sfugga alla nostra attenzione determina un effetto considerevole che non possiamo mancare di vedere, e allora diciamo che l’effetto è dovuto al caso. Se conoscessimo esattamente le leggi della natura e la situazione dell’universo all’istante iniziale, potremmo prevedere esattamente la situazione dello stesso universo in un instante successivo. Ma se pure accadesse che le leggi naturali non avessero più alcun segreto per noi, anche in tal caso potremmo conoscere la situazione iniziale solo approssimativamente. Se questo ci permettesse di prevedere la situazione successiva con la stessa approssimazione, non ci occorrerebbe di più e dovremmo dire che il fenomeno è stato previsto. Ma non è sempre così; può accadere che piccole differenze nelle condizioni iniziali ne producano di grandissime nei fenomeni finali. Un piccolo errore nelle prime produce un errore enorme nei secondi. La previsione diviene impossibile …”.
I risultati ottenuti da Poincaré erano probabilmente troppo avanzati rispetto ai suoi tempi, e non suscitarono subito l’interesse che meritavano. Ma la rivoluzione scientifica provocata dalla scoperta del caos deterministico era solo ritardata. Le conclusioni alle quali giunse sessant’anni dopo Lorenz iniziarono a diffondersi in modo sempre più rapido negli anni ’70 e ‘80, suscitando un vasto interesse sia perché potevano essere ‘visualizzate’ attraverso figure al computer, sia perché erano scaturite dal contesto delle previsioni del tempo, un argomento al quale l’opinione pubblica è molto interessata. La teoria del caos deterministico ha ormai modificato radicalmente la filosofia della modellizzazione matematica in tante discipline, dalla fisica alla chimica alla biologia e le scienze sociali. Oggi sappiamo che non solo l’atmosfera (a tempi brevi) e il moto dei pianeti (per tempi lunghi) sono caotici, ma anche il ritmo con cui batte il nostro cuore.
Ma la teoria del caos ha destato curiosità e dibattito anche al di fuori della cerchia degli specialisti, e Lorenz ha avuto un ruolo non trascurabile in questo processo di diffusione. Un particolare contributo a questa popolarità è stato offerto dal titolo di un articolo di Lorenz, presentato nel 1972 al 139° meeting della American Association for the Advancement of Science. Il titolo era Does the flap of a butterfly’s wings in Brazil set off a tornado in Texas? (Il battito di ali di una farfalla in Brasile può provocare un tornado in Texas?). Dopo questo efficace titolo la metafora della farfalla è stata utilizzata in contesti sempre più ampi, e il fenomeno della dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali è stato sempre più spesso indicato col termine ‘effetto farfalla’ (butterfly effect).
In realtà anche la storia sulla scelta di quel titolo è abbastanza controversa. Pare infatti che ci fu, durante una conferenza di Lorenz, un intervento di un meteorologo che parlava di battito di ali di un gabbiano. Poi, lo stesso Lorenz raccontò che quando decise di partecipare al meeting del 1972 si dimenticò di inviare il titolo della sua comunicazione e allora uno degli organizzatori, Philip Merilees, ricordò quell’intervento e assegnò quel titolo sostituendo però la farfalla al gabbiano, sostituzione legata anche al fatto che l’attrattore strano di Lorenz ha proprio la forma di una farfalla.
Comunque andarono le cose, la metafora della farfalla è ormai diventata parte del linguaggio di ogni giorno, e la ritroviamo nei quotidiani, al cinema, nei libri gialli. E ormai tutti sappiamo che è colpa dell’«effetto farfalla» se neppure i più potenti supercomputer sono in grado di prevedere che tempo farà tra una settimana, come ci spiega Ian Malcom, il matematico protagonista del famoso romanzo Jurassic Park di Michael Crichton:
“I computer vennero costruiti verso la fine degli anni 40, perché matematici come John Von Neumann , il massimo matematico della sua generazione, pensavano che avendo a disposizione una macchina capace di gestire contemporaneamente molte variabili, si sarebbe stati in grado di fare previsioni meteorologiche a lungo termine. […]. La teoria del caos manda all’aria tutto questo, non si può prevedere il tempo se non per pochi giorni. […] Tutto il denaro speso per previsioni meteorologiche lungo termine – circa mezzo miliardo di dollari negli ultimi decenni- è buttato via. È un’impresa vana quanto cercare di trasformare il piombo in oro. Oggi gli sforzi degli alchimisti ci fanno ridere, ma generazioni future guarderanno noi e rideranno nello stesso modo”.
Nel 1991 Lorenz ottenne il prestigioso Premio Kyoto per le Scienze della Terra. La commissione che gli assegnò il premio scrisse che Lorenz “ha posto le basi teoriche per lo studio della prevedibilità delle condizioni meteorologiche e climatiche, e anche le basi per lo studio dell’atmosfera mediante l’uso del computer” La commissione ha anche aggiunto che Lorenz “ha messo in evidenza il fenomeno del caos deterministico, un principio che ha profondamente influenzato un ampio spettro di discipline scientifiche conducendo al cambiamento più drastico, nella visione delle leggi della natura, dopo quello che scaturì dall’opera di Sir Isaac Newton”
Nel 1993 Lorenz ha pubblicato il libro The Essence of Chaos, e ha continuato a lavorare senza sosta fino alla fine: una settimana prima della morte aveva consegnato a una rivista il suo ultimo articolo, scritto insieme con un collega. Di questo fatto mi era giunta testimonianza diretta attraverso il seguente messaggio di posta elettronica:

From: “Jason Gallas”
Date: January 21, 2008 7:03:56 AM PST
Prof. Edward Lorenz has a paper coming out soon in Physica D. I am very happy that prof Lorenz is now working in parameter space. He will soon be 91 years old.
All the best,
jason

Sebbene le sue scoperte siano state così importanti e abbiano ottenuto tanta risonanza, Lorenz era un uomo schivo e riservato, dedito al suo lavoro e alla sua famiglia, appassionato di montagna e sci di fondo, nonché gran camminatore. Corre anche voce che lo studio di Lorenz all’MIT fosse così incredibilmente caotico che alcuni anni fa alcuni suoi studenti di dottorato, rovistando tra le pile di cartelle e fotocopie ammassate sul pavimento e sulla scrivania, abbiano trovato bozze di articoli originali e interessanti su cui Lorenz lavorò negli anni ’50 e che non inviò mai ad alcuna rivista per essere pubblicati. (Fine)