4 - Società Chimica Italiana

ESPERIENZE E RICERCHEIl concetto di sistema strutturato/organizzato in chimica econfronto con le altre discipline scientifiche88GIOVANNI VILLANI *1. IntroduzioneIl concetto di sistema ha due accezioni diverse in ambitoscientifico. In certi ambiti (per esempio in meccanica) persistema s’intende un pezzo di realtà (un ente) in studio.Tale concetto non è per niente collegato ai concetti d’organizzazioneo di strutturazione. In altre realtà, si pensi aisistemi viventi, nel concetto di sistema è implicito che sistia parlano di un pezzo di realtà strutturata e/o organizzata.In questo contesto non mi addentrerò sulla differenzatra i concetti di struttura e di organizzazione perché questidue concetti sono, almeno in ambito chimico, considerabilicome equivalenti. L’accezione di sistema che useremo inquesto lavoro è la seconda, vale a dire quella di realtàstrutturata. Quando tale accezione può essere considerataequivoca (come nel titolo) aggiungeremo esplicitamenteil legame con i concetti di struttura e organizzazione.La valenza didattica del concetto di sistema è, a mio avviso,fondamentale in generale ed essenziale in chimica. Noncredo sia, infatti, possibile introdurre correttamente i concettidi molecola (in ambito microscopico) e di compostochimico (in quello macroscopico) senza specificare chesono dei sistemi chimici, cioè delle frazioni strutturate/organizzate di realtà.Due ottiche generali possono essere utilizzate nell’analisiscientifica della realtà: un’ottica riduzionista e un’otticaolistica. Nel primo approccio si suppone, più o meno implicitamente,che la realtà complessa che ci circonda èsemplificabile poiché nel “profondo”, sia materiale sia concettuale,la realtà è semplice. L’ottica è ben esemplificatadalla teoria atomistica greca, quella di Leucippo eDemocrito cui si fa qualche cenno anche nei testi scolasticiscientifici. La concezione principale di questi dueautori era la seguente: le cose erano aggregati (più o menostabili, ma mai indivisibili) di parti indivisibili (“atomi”),eterne, immutabili, senza parti o moto al loro interno e dinumero infinito. Gli atomi erano frammenti del medesimoessere, la materia prima, che non poteva essere ulteriormentedefinita e differivano fra loro soltanto nella forma enelle dimensioni. Questi atomi erano, infatti, di diversegrandezze, diverse figure, occupavano nel corpo posizionidiverse, ma erano tutti qualitativamente identici, o meglionon avevano in sé qualità, se non quelle sopraddette,matematicamente identificabili. Un aspetto molto importantedel programma degli atomisti era, infatti, la riduzioneIstituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) del CNRArea della Ricerca di Pisavillani@ipcf.cnr.itdei cambiamenti qualitativi a livello macroscopico a cambiamentiquantitativi a livello atomico. Gli atomisti concordavanocon i pitagorici nel dire che le spiegazioni scientifichedovevano essere formulate in termini di rapportigeometrici e numerici e la “vera” realtà era accessibilesolo quantitativamente: la vera scienza era la scienza matematicadella natura. Opposta è l’idea olistica della realtà.Tale idea, che tra un attimo andremo a qualificare, è statasempre minoritaria in ambito scientifico al punto che essa èidentificata con più di un termine (olistica, non-riduzionista,complessità, ecc.). L’idea che è alla base di questa visionedella realtà è che “il tutto è più della somma delle parti”. Aparte qualche ambiguità terminologica (il significato di “somma”,per esempio) tale frase suggestiva sta ad indicare chesebbene sia possibile dividere una realtà in pezzi (le “parti”)e dalle loro caratteristiche e interazioni ottenere informazionisulla realtà originale (il “tutto”) in quest’operazioneanalitica/sintetica qualcosa si perde. Per venire ad unesempio più concreto: spezzettando un essere vivente peranalizzarlo e poi ricomponendolo si perde la proprietà “vita”che non è presente in nessun suo pezzo, solamente neltutto. Questo che appare evidente in ambito biologico è, amio avviso, una caratteristica generale che cercheremo difar vedere all’opera in chimica.In un’ottica tipicamente riduzionista non dovrebbero esseremesse in evidenza (e quindi esistere concettualmente)né le molecole né i composti chimici in quanto “aggregati”di uniche e vere realtà concettualmente distinte: gliatomi e gli elementi. Qui ovviamente si trascura, ed inambito chimico è corretto farlo, che gli atomi non sono leparticelle elementari della materia e neppure gli elementirispettano il loro nome (elemento viene da elementare).Non ha senso, infatti, inserire un piano, concettuale oltreche fisico, intermedio tra il mondo atomico ed il mondomacroscopico: come non esiste un termine per gli aggregatidi molecole così non dovrebbe esistere un termineper gli aggregati di atomi. Il problema trova soluzione nell’affermareche una molecola non è un aggregato di atomi,ma un sistema (strutturato) di atomi. Ecco perché senzaintrodurre il concetto di sistema diventa impossibile (atutti i livelli non solo in quello didattico) inserire coerentementeil concetto di molecola e di composto chimico.1a. Cenni sulla teoria dei sistemiNella seconda metà del XX secolo si è sviluppata unateoria unitaria degli enti organizzati: i sistemi. Molti autorihanno espresso apertamente la convinzione che esistaun modo universale di considerare gli enti compositi, sufficientementediverso da quelli ormai saldamente stabilitie basati sull’analisi, e che perciò si possa parlare effettivamentedi “pensiero sistemico”. La corrispondenza formaletra i principi generali, a prescindere dal tipo di componentie dei rispettivi rapporti che li “legano” nei siste-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005