4 - Società Chimica Italiana

90Il concetto di sistema in chimicatosto non è il tutto che ha incluso le parti come condizionedella sua stessa esistenza? Queste domande generalisaranno sempre presenti come substrato di tutto il nostroragionamento.2. Il sistema in ambito scientifico2a. Sistema e ambienteAbbiamo visto che con la Teoria dei sistemi s’imponecome concetto cardine quello di “sistema aperto”. Dalconcetto di sistema aperto, viene fuori che un punto essenziale,legato alla stessa definizione di sistema, è quellodi ambiente. Una teoria volta alla comprensione dei meccanismidi formazione ed evoluzione dei sistemi complessi,non può chiaramente prescindere dalla nozione di ambiente.L’ambiente è per definizione il contesto dal quale èstaccato il sistema di interesse, cioè tutto ciò che nonrientra nella nostra definizione di sistema. Chiaramente,poiché il sistema studiato è solitamente una piccola partedell’universo, l’ambiente, definito per negazione del primo,tenderà a riferirsi a gran parte dell’universo. Una suadescrizione risulta quindi difficoltosa, se non addiritturaimpossibile, e comunque più difficoltosa della descrizionedel sistema stesso. Solitamente, quindi, l’ambiente è circoscrittoai soli aspetti che afferiscono a forze o azioni aventidiretta rilevanza per il sistema. Parte del processo dimodellizzazione del comportamento del sistema si riferisceproprio all’individuazione di questi caratteri ambientali.Una fondamentale caratteristica di definizione di ambienteè legata al fatto che non c’interessa descrivere quelpezzo di realtà come un mondo materiale obiettivo nellasua totalità, ma soltanto i suoi aspetti che hanno rilevanzaper il nostro sistema. In ambito fisico e chimico questo èevidente tramite la modellizzazione che è fatta dell’ambiente.Per esempio, in chimica quantistica si studia lamolecola isolata e poi si connette alla molecola realeinteragente con l’ambiente introducendo una modifica aposteriori degli stati molecolari. In ambito biologico questotraspare da concetti come lo “spazio vitale” di un organismo.Quindi, in biologia quello che noi definiamo “ambiente”sarà un’entità condizionata dai “bisogni”, dagli “stimoli”o dagli “obiettivi” dell’organismo e dell’apparatopercettivo di quest’ultimo 8 . In questo caso, un sistema èperciò delimitato dall’ambiente disponibile per effetto dellasua capacità di interagire con esso e tutta la sua azione ècondizionata dall’ambiente disponibile. In particolare, gliinput che entrano nei sistemi aperti non sono costituitisoltanto da materiali energetici, destinati a essere trasformatio modificati dal lavoro che si svolge nel sistema, masono anche rappresentati da informazioni che fornisconoalla sistema segnali circa l’ambiente e informazioni circa ilfunzionamento del sistema in rapporto all’ambiente. Se unorganismo deve dare prova di adattabilità ad un particolareambiente, i tipi di modificazioni che può avere dipendononon solo dalle caratteristiche e dalla natura del sistema, maanche, ed in eguale misura, dall’ambiente e dalla possibilitàper il sistema di “conoscerlo”.Considerando il binomio sistema/ambiente, due terminigenerali (anche se vengono dalla tradizione biologica dovela loro importanza è evidente) si presentano ricorrenti:quello di ‘risposta’ e quello di ‘comportamento’. Il primo8 H. A. Simon, Rational choice and the structure of theenvironment, Psycological Review, vol. 63, 1956, p. 129-138, inTeoria dei sistemi, a cura di F.E. Emery, FrancoAngeli, Milano1994, p. 241.si riferisce alla descrizione della reazione del sistema inconseguenza di un mutamento dell’ambiente; il secondo,più ampio, considera l’insieme delle risposte del sistemadinanzi a una pluralità di variazioni delle condizioni ambientali.A loro volta i concetti di ‘adattamento’, ‘apprendimento’,‘evoluzione’ descrivono il modo in cui muta ilsistema in risposta a ripetute sollecitazioni, fra loro similio in qualche modo collegate, dell’ambiente.Esistono due posizioni estreme per il rapporto tra sistemae ambiente: una posizione, che con Morin chiameremoecologica, in cui il sistema è “immerso” nell’ambiente edun’altra nella quale si considera l’ambiente come privo distruttura, immutabile o completamente casuale, una sortadi rumore di fondo, il che equivale a ipotizzare un’assenzadi relazioni o interdipendenze specifiche fra le proprietàdel sistema e quelle dell’ambiente, a tutto vantaggio diun’interazione media. La scelta della prima o della secondaopzione di fondo qualifica in maniera diversa il ruolodell’ambiente per il sistema. Tale scelta è spesso operatain maniera implicita e porta a notevoli differenziazioni anchetra gli stessi scienziati e filosofi che lavorano suglistessi argomenti con approcci sistemici. Basti pensare chenell’importante concetto d’autopoiesi di Maturana eVarela, l’ambiente svolge, a mio avviso, un ruolosottostimato. Io credo, invece, ad una notevole importanzadella relazione sistema-ambiente perché è attraverso loscambio con l’ambiente che l’organismo si procura l’energiain più che gli permette di non tendere al massimod’entropia per quelle condizioni (e creare il paradosso dellafisica classica: l’ordine) e d’acquisire la capacità di raggiungeree mantenere la stabilità in uno stato stazionarioindipendente dal tempo: condizione necessaria per consentirel’adattamento ai mutamenti ambientali. Tali statistazionari differiscono moltissimo dagli stati d’equilibriodescritti dalla fisica classica (stati dei sistemi chiusi), e chesono stati utilizzati troppe volte come modelli per rappresentarele mutazioni biologiche e sociali. Negli stati d’equilibrio,infatti, una volta raggiunto l’equilibrio, il sistema nonpuò produrre più alcun lavoro. Viceversa, lo stato stazionariopermette, anzi implica, un continuo rapporto tra il sistemae il proprio ambiente e perciò non ne limita la capacità dilavorare che, se limitata, impedirebbe al sistema di adattarsie all’organismo di sopravvivere. Per fare un esempio nonbiologico, la costanza della fiamma di una candela è inseparabileda uno squilibrio termodinamico, cioè da un flusso dienergia che la percorre. Il flusso, invece di distruggere lafiamma, la alimenta, contribuisce necessariamente alla suaesistenza e alla sua organizzazione. Il blocco del flusso implicala morte del sistema.Un’ulteriore cosa da chiarire riguarda la linea didemarcazione che separa il sistema dall’ambiente. Comedetto, l’ambiente comprende gli oggetti e le trasformazioniche influiscono considerevolmente sul sistema materialesenza farne parte. Che cosa, tuttavia, fa parte di un sistemae cosa del suo ambiente dipende sia dalle caratteristichespecifiche dell’ente studiato (il sistema) sia dallo scopo percui è studiato. È, infatti, evidente che la parte che s’includenel sistema è più correlata della parte che s’inserisce nelsuo ambiente. Se tutto, infatti, fosse correlato allo stessomodo non sarebbe utilizzabile questa separazione e bisognerebbeallargare a dismisura il sistema. È questo, peresempio, il caso che si verifica nello studio della reattivitàchimica dove nell’atto reattivo i sistemi molecolari sonofusi in una “supermolecola”, un supersistema. È altrettan-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005