I sistemi chiusi del tipo ABCA hanno retroazione negativa, mentre i sistemi aperti ABCD evolvono per retroazione positiva.
La retroazione negativa tende a correggere una deviazione, portando il sistema al suo stato originale. Uno squilibrio è una deviazione, ed è corretto mediante un ritorno all'equilibrio originale. Questa classe di processi si oppone al cambiamento, dato che cercano sempre di ritornare allo stato anteriore. Invece, la retroazione positiva promuove il cambiamento, la formazione di nuove strutture più perfezionate, più adattive, più sottili. Nella misura in cui implicano l'instaurazione di una nuova struttura, sono processi irreversibili, a differenza della retroazione negativa che tende verso lo stato originale, è reversibile.
La retroazione negativa neutralizza le deviazioni, e la retroazione positiva le amplifica.
Un esempio di retroazione negativa può essere tratto dalla biologia. Se nel sangue aumenta il contenuto di glucosio viene liberato l'ormone insulina da parte delle cellule del pancreas e ciò permette l'utilizzo del glucosio e quindi diminuisce la concentrazione dello stesso nel sangue.
Un altro esempio è quello relativo alla famiglia che, come ogni altro sistema vivente, tende a mantenere un proprio equilibrio, una propria stabilità che viene definita omeostasi. Il concetto di retroazione negativa indica che il sistema reagisce a delle informazioni in entrata (azioni dei membri della famiglia o circostanze ambientali) e le modifica neutralizzando le potenzialità evolutive che verrebbero attivate e ristabilendo le regole abituali per garantire la stabilità delle relazioni[1].
Figura 1: Retroazione negativa ABCA
La retroazione negativa acquista un’accezione “negativa” nel momento in cui ostacola un cambiamento che sarebbe “vitale” sia per gli individui che per il sistema nel suo insieme. Un esempio di retroazione negativa è quello in cui il bambino, nel muovere i primi passi, cerca con lo sguardo la rassicurazione della madre che magari lascia trasparire dal suo volto una certa preoccupazione o timore. Il bambino, interpretando il non verbale della madre, ritornerà a gattonare rinviando la propria crescita per rispondere al bisogno di equilibrio all’interno del sistema formato con il genitore.
Come vedremo, lo psichismo funziona in questa maniera: a volte cerchiamo di ritornare alla situazione originale (è preferibile la cosa brutta ma già conosciuta alla cosa buona ma ancora da conoscere), ed altre volte cerchiamo l'innovazione, il cambiamento.
La scienza classica si incentrava nella stabilità. I primi lavori relativi alla teoria dell'informazione si appoggiavano sulla retroazione negativa, processo che tende ad attenuare il cambiamento restituendo al sistema la sua posizione di equilibrio.
Invece Prigogine esorta a studiare la forma in cui la retroazione positiva promuove il cambiamento e l'instabilità.
Figura 2: Retroazione positiva ABCD
Un esempio è quello dell’effetto serra: l' aumento della temperatura dell'atmosfera fa sentire i suoi effetti anche nell'estremo nord del nostro pianeta, provocando il disgelodel suolo e la formazione di piccoli laghi; in questo ambiente liquido i batteri avviano la decomposizione di resti organici producendo metano. Il metano (CH4) è un gas serra estremamente attivo: una molecola di metano intrappola·tanto calore quanto 21 molecole di CO2. Ai fini dell'effetto serra, l'emissione di 1 tonnellata di metano equivale all'emissione di 58 tonnellate di CO2 e tale aumento di metano contribuisce al riscaldamento dell'atmosfera.
Nella chimica inorganica queste situazioni sono eccezionali, ma nelle ultime decadi l'investigazione in biologia molecolare ha scoperto che questi circuiti di retroazione positiva sono la sostanza della vita stessa. Aiutano a spiegare l'evoluzione da piccoli conglomerati di DNA fino a complessi organismi viventi.
Figura 3. Retroazione positiva nell’effetto serra.
La retroazione positiva implica che quando una variabile aumenta, lo fa anche l'altra, oppure quando una diminuisce, diminuisce anche l'altra. Questo spiega come a partire da piccoli mutamenti possano prodursi cambiamenti molto grandi (effetto farfalla) oppure, come, a partire da grandi cambiamenti, si producano modificazioni insignificanti.
Secondo Prigogine quando si spinge il sistema oltre i suoi limiti di equilibrio proliferano questi circuiti di retroazione positiva, e forse ciò aiuta a spiegare gli accelerati cambiamenti che si producono oggigiorno. L'evoluzione richiede prima che vi sia instabilità, cioè che i piccoli avvenimenti siano amplificati, e questo è solamente possibile in una situazione di non equilibrio. L'equilibrio è per definizione non evolutivo. Invece, l'evoluzione richiede instabilità, irreversibilità affinché si produca un cambiamento di strutture.
Una volta che il processo sfocia nella creazione di una struttura complessa, la struttura dissipativa, si produce un nuovo squilibrio e ricomincia un ciclo di caos dove si producono nuove instabilità.
Per Prigogine, tutti i sistemi contengono sottosistemi in costante fluttuazione. A volte una sola fluttuazione in uno solo di essi può essere tanto potente, come risultato di una retroazione positiva, che frantuma tutta l'organizzazione preesistente. In questo momento, chiamato “punto di biforcazione”, è intrinsecamente impossibile sapere verso dove evolverà il sistema (stato di improbabilità): si disintegrerà in un caos o salterà ad un nuovo livello di organizzazione, più elevato e differenziato cioè, ad una nuova struttura dissipativa?
Così, quando si toglie ai sistemi l'equilibrio essi si comportano in forma strana, smettono di agire come macchine newtoniane, diventando non lineari: un piccolo input può provocare grandi cambiamenti o al contrario, grandi forze producono uno scarso o nessun cambiamento. In queste condizioni il sistema “impazzisce”. Si moltiplicano i circuiti di retroazione positiva che generano processi di auto-organizzazione ed auto-alimentazione. Entra in gioco il caso. Le strutture, precedentemente consolidate, possono disintegrarsi, o modificarsi totalmente.
Questo processo di retroazione è essenziale, in quanto la condizione iniziale da sola, non può fare niente. Inoltre, Prigogine evidenzia il fatto che questo avvenimento iniziale, molte volte insignificante, può prodursi per caso.
Nella scienza classica, il caso era un intruso, ma con la teoria del caos è strettamente associato al determinismo.
La realtà non è allora né puramente determinata né puramente governata dal caso. Vi sono alcuni fenomeni ai quali, a grandi tratti, si può applicare lo schema determinista, come il movimento della terra intorno al sole, ma in altri vi è una mescolanza di determinismo e probabilità o caso, come nell'evoluzione di un essere umano, di una società, del clima terrestre, etc.
Per Prigogine, un problema della scienza attuale è determinare precisamente quanto c’è di determinismo e quanto di caso nei fenomeni che studiamo. Dato che entrambi gli elementi sono sempre presenti in maggiore o minore misura, le predizioni non possono essere assolute bensì probabilistiche, e ciò non per la nostra incompetenza o ignoranza, bensì perché la stessa realtà è composta da questa mescolanza.
Gli interessi di Prigogine non sono solamente relativi all'investigazione della realtà materiale, ma egli ha tentato anche una riflessione sulla scienza stessa.
Le grandi teorie, dice Prigogine, sorgono indubbiamente grazie all'ispirazione di un genio, ma questa non è l’unica cosa né la cosa più importante: le teorie appaiono in certe epoche e determinati luoghi non tanto per differenze di intelligenza di un genio rispetto alle altre persone, bensì a causa di differenti condizioni storiche o culturali. Così per esempio, se un paese crede in un essere che ha creato il mondo e determina il suo futuro, le teorie proporranno leggi deterministe, e su quella base il genio costruirà la sua teoria.
Ciò nonostante le teorie così create non hanno una durata eterna. Anche le teorie scientifiche più “definitive”, come quelle di Copernico, Newton o Einstein, finiscono per essere confutate, pertanto la verità scientifica è solo parziale. Per esempio, la teoria di Newton ha evidenziato i suoi limiti nella comprensione delle leggi del mondo subatomico, e la meccanica quantistica è venuta a riempire il vuoto di spiegazione.
Il progresso scientifico, per Prigogine, dipende dalla collaborazione tra le scienze che studiano la natura e le scienze dell'uomo. La classica rottura tra gruppi di discipline ubbidisce al fatto che le scienze umane descrivono avvenimenti e quelle esatte cercano leggi eterne, ma con la nuova scienza del caos, questa opposizione sparisce. Potremmo dire che l'opposizione si scioglie quando analizziamo il fenomeno umano come uno dei sistemi lontani dell'equilibrio: ed è lo studio di questi sistemi che circa 20 anni fa diede a Prigogine l'opportunità di ricevere il Premio Nobel per la Chimica.
[1] Watzlawick P. , Beavin J. H. , Jackson Don D. , Pragmatica della comunicazione umana, Astrolabio, Roma, 1971