Determinismo ed Indeterminismo

Ma qual è il modo di procedere

della scienza?

Essa è in grado di determinare

tutto l’universo in maniera precisa

oppure c’è qualcosa che

inevitabilmente sfugge alla nostra

comprensione a causa della natura

in cui si presenta?

Nel 1686, agli inizi dell’Illuminismo europeo,

Isaac Newton (1642-1727) pubblicò una

delle più grandi opere riguardanti la fisica:

Philosophiae naturalis principia matematica.

In particolare le leggi che riguardavano la

gravitazione universale riscossero un ampio

successo tra gli studiosi del tempo, poiché

era finalmente possibile, tramite l’uso della

ragione umana, scoprire leggi fondamentali

della natura che valessero per l’intero

Questo, infatti, appariva come una

universo. macchina perfetta in grado di

evolversi in maniera autonoma e

stava all’uomo il compito di scoprire

il modo in cui i suoi meccanismi

funzionassero. Dio diventava perciò

un “grande orologiaio” che aveva

progettato questa macchina ed

aveva dato il “colpo iniziale” che

aveva avviato i meccanismi che la

facevano funzionare. Inoltre aveva

anche il compito di correggere di

Spinto da questo entusiasmo, tipico dell’Illuminismo,

Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) cercò di andare ben

oltre alle leggi della meccanica di Newton, tentando di

portare nelle scienze il determinismo assoluto. Egli

pensava, infatti, che se l’uomo potesse conoscere in un

determinato istante la velocità e la posizione di qualsiasi

particella che compone un sistema e le leggi che lo

comandano, sarebbe allora in grado di definirlo

perfettamente e di determinare un qualsiasi stato passato

e futuro in cui il sistema si sarebbe trovato. Tutto ciò,

ovviamente, sarebbe possibile a patto che l’uomo fosse in

Lo stesso Laplace si accorse, però, che questa sua

teoria presentava dei grossi problemi a livello

operativo. Infatti mentre il determinismo è

applicabile per alcuni fenomeni come le eclissi

solari, per studiare altri sistemi (come quelli che

riguardano il tempo meteorologico) non si

possedevano ancora i mezzi necessari e le

conoscenze sufficienti per poterli analizzare in

maniera precisa. Per aggirare questo problema

Laplace fu uno dei primi ad utilizzare la matematica

probabilistica (essendone per altro uno dei

fondatori). Nonostante ciò non scartò mai la sua

idea del determinismo assoluto: osservando infatti, i

progressi che la scienza aveva ottenuto in quel

secolo, pensò che in un futuro non lontano sarebbe

stato possibile prevedere sempre un numero

maggiore di fenomeni fino a poter avere un universo

i cui sistemi apparivano completamente

I primi dubbi sulla teoria di Laplace di

poter basare le scienze sul determinismo

assoluto vennero a galla circa mezzo

secolo dopo la sua formulazione, ovvero

dopo l’apogeo del Positivismo di fine

Ottocento, con la figura di Henri Poincaré

(1854-1912). Egli si basò sul fatto che

mentre per i sistemi lineari (ovvero quelli

in cui la riposta ad una sollecitazione

esterna è proporzionale a questa secondo

una costante tipica di quel sistema) il

determinismo può essere facilmente

applicato con ottimi risultati, per quelli

non lineari (che sono la maggioranza di

quelli che possiamo osservare) ciò non è

stesso) ed accidentale è ovvio pensare che, per quanto sia

più possibile. Infatti poiché ogni

piccolo l’errore, non si avrà mai un perfetto riscontro con la

operazione di misura va incontro ad errori

realtà misurata. Nei sistemi lineari questo errore di misura non

di tipo sistematico (cioè dovuti alla

pregiudica il risultato finale, poiché l’errore tende a crescere

sensibilità dello strumento

linearmente con l’evoluzione del sistema stesso, ma per quelli

non lineari in cui l’evoluzione del sistema è fortemente

dipendente dalle condizioni iniziali, anche un minimo errore

potrebbe alterare le nostre previsioni.

Facciamo ora un esempio pratico: immaginiamo di avere un

tavolo da biliardo con varie bilie. Per semplificare la nostra

osservazione supponiamo che il tavolo sia senza attrito e

perfettamente piano, che tutte le bilie (esclusa quella bianca)

siano degli ostacoli fissi ed immobili e che gli urti tra queste

siano perfettamente elastici. Se ora spingiamo la bilia bianca in

una direzione, quindi, questa si muoverà fino ad incontrare una

parete o un’altra bilia. In questo caso verrà respinta in modo da

avere un angolo di incidenza uguale a quello di riflessione.

Quindi anche un minimo errore effettuato può pregiudicare il

risultato finale e può rendere non attendibili le previsioni fatte.

Inoltre, per quanto possiamo essere accurati nel fare la nostra

misura, ci sarà sempre un errore dovuto alla sensibilità del

nostro strumento di misura e la nostra previsione, in ogni caso,

risulterebbe perciò totalmente inutile.

Risulta perciò facilmente intuibile come

sia molto azzardato dedurre in maniera

deterministica fenomeni che non

appartengano a sistemi lineari.

Vediamo ora, tramite ulteriori esempi,

come il determinismo non possa essere

applicato allo studio di alcuni campi

esterni alla scienza (studio della storia

umana). Dopodiché ci soffermeremo

anche ad osservare in maniera più

dettagliata ambiti del sapere

prettamente scientifici (meteorologia e

meccanica statistica).

La storia è quella disciplina che studia il

corso degli eventi del passato di

particolare importanza per l’umanità. In

particolare essa analizza il luogo, il

tempo e la modalità con cui questi

avvengono senza però tralasciare i

protagonisti di tali vicende e le

motivazioni che li hanno causati. Lo

studio della storia avviene tramite

l’analisi delle fonti storiche che possono

essere scritte, verbali e materiali. Il

compito più importante della storia

risulta essere quello di poter

comprendere il presente tramite lo

Ma siamo realmente in grado

di determinare con

precisione assoluta come si

sono svolti gli eventi del

passato? Siamo certi di

poter conoscere il nostro

passato completamente e

senza poter commettere

errori? La risposta è

ovviamente negativa…

Le motivazioni di tale risposta sono

molteplici: prima di tutto bisogna

considerare l’attendibilità delle fonti. Molte

di queste posso infatti trattarsi di “falsi

storici” e falsare la concezione che abbiamo

di determinati eventi. Un esempio sono “I

Protocolli dei Savi di Sion”, una serie di falsi

documenti creati dalla polizia zarista nei

primi anni del XX secolo che avrebbero

dovuto testimoniare una cospirazione

ebraica il cui scopo era quello di

impadronirsi del dominio del mondo. Inoltre

si deve anche considerare che i documenti a

nostra disposizione sono stati scritti da

persone che hanno comunque una propria

opinione personale e non saranno mai

oggettivi. In aggiunta c’è anche da

C’è anche da

considerare il fatto che

determinati eventi di

notevole importanza

posso oscurarne altri

che sono avvenuti in

contemporanea a questi.

esempio chiunque si ricorda che nel

Ad

1789 è avvenuta la presa della

Bastiglia a Parigi, ma ben pochi si

ricordano che nello stesso anno sono

stati approvati i dieci emendamenti

della Dichiarazione dei Diritti degli

Stati Uniti, che Washington divenne il

primo presidente degli USA, che

Lavoisier pubblicò il “Traité Élémentaire

de Chimie” oppure che Martin Heinrich

Quindi lo studio della storia

sicuramente ci può essere molto utile

per scoprire e comprendere il nostro

passato, ma per questa, anche se

non fa parte dell’ambito scientifico,

non è applicabile il determinismo

assoluto. Rimane comunque possibile

e di particolare utilità studiare il

passato, procedendo nell’analisi con

un forte senso critico e senza mai

credere a primo impatto a ciò che ci

viene presentato come vero.

Passiamo ora ad analizzare un capo

scientifico in cui è facilmente intuibile

come il determinismo non sia applicabile:

la meteorologia. Questa fa parte della

scienza dell’atmosfera e studia i

fenomeni fisici responsabili del tempo

atmosferico. In particolare si basa

sull'osservazione, sulla misurazione e

sulla previsione dei fenomeni atmosferici

e delle variabili misurabili ad essi legati

come ad esempio la temperatura

dell'aria, l'umidità atmosferica, la

pressione atmosferica, la radiazione

solare, la velocità e la direzione del

vento.

Il suo compito principale è

quello di creare un modello

atmosferico composto da

differenti equazioni e che

permetta di ottenere

previsioni sull’evoluzione

futura dello stato

dell’atmosfera. Questo

•

descrive le principali

l’aria, considerata come un fluido, e la sua dinamica;

proprietà dell’atmosfera,

• il vapore acqueo, che si condensa in nubi e dà luogo a

ovvero:

precipitazioni;

• le particelle solide, che compongono il pulviscolo

atmosferico e permettono la condensazione del vapore

acqueo (formazione di nubi);

• le variazioni di pressione atmosferica, che sono la

causa dello spostamento di aria nell’atmosfera

(vento);

• il Sole, che irradia energia nell’atmosfera sottoforma

di calore.

La costruzione del

modello atmosferico

parte, quindi,

dall’osservazione dei

dati ricavati tramite

strumenti quali

termometri, igrometri e

barometri e, tramite la

risoluzione delle

equazioni del modello

Ma queste possono essere attendibili

alla luce delle

oppure sono affette da errori che ne

osservazioni, è

pregiudicano l’esattezza?

possibile fare delle

previsioni.

Lo stesso Poincarè ci ha dato la

risposta a questa domanda nel

suo trattato “Science et

méthode”:

<<… 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 e si ha un fenomeno

fortuito. […]Perché i meteorologi hanno tanta difficoltà a

prevedere il tempo con un certo grado di esattezza? […] Noi

vediamo che le grandi perturbazioni si producono

generalmente nelle regioni in cui l’atmosfera è in equilibrio

instabile. I meteorologi sono ben consapevoli che questo

equilibrio è instabile,che un ciclone nascerà da qualche parte,

ma dove? Non sono in grado di dirlo; un decimo di grado in più

o in meno in un punto qualunque e il ciclone scoppia qui e non

là, porta le sue devastazioni in contrade che sarebbero state

risparmiate. Se si fosse conosciuto questo decimo di grado, si

sarebbe potuto prevederlo in anticipo, ma le osservazioni non

erano né abbastanza ravvicinate né abbastanza precise, ed è

Infatti l’attendibilità delle previsioni atmosferiche deriva dal

fatto che nel modello meteorologico vengono effettuate

numerose approssimazioni in un sistema come quello

atmosferico in cui prevalgono, trattandosi di un fluido, le

situazioni di caos rispetto a quelle di ordine . Perciò anche un

piccolo spostamento di aria non calcolato può pregiudicare le

previsioni fatte, soprattutto se queste sono a lungo termine.

Viene quindi spiegato “l’effetto farfalla” enunciato dal

matematico Edward Norton Lorenz (1917-2008):

<<Il battito delle ali di una

farfalla in Brasile può

scatenare un tornado in

Texas.>>

Ma allora perché continuiamo a fare delle previsioni

atmosferiche che sono perlopiù imprecise e poco

sicure? Ciò sta nella natura stessa della meteorologia:

essa, infatti, ci permette di pianificare la maggior

parte delle situazioni della nostra vita che siano

strettamente dipendenti dalla situazione

meteorologica (come per esempio le semplici vacanze

al mare, ma anche la sicurezza di alcuni voli di linea,

l’organizzazione agricola e le evacuazioni delle città in

caso di uragani). E’ vero, però, che una previsione

errata può provocare danni di grandissima portata,

come ad esempio è accaduto questa Pasqua in

Versilia. Infatti i meteorologi avevano previsto mal

tempo per quella regione e molti turisti avevano

preferito rinunciare a trascorrervi le vacanze

pasquali. Purtroppo però le previsioni si sono rivelate

errate e molti operatori turistici si sono infuriati a

causa delle disastrose perdite sotto il profilo

economico fino a voler chiedere i danni alle

associazione meteorologiche. Cosa bizzarra è che

Insomma i nostri meteorologi non hanno colpe se non

quella di essere “discepoli” di una scienza che è per

natura non precisa ed incerta…

In fondo è proprio per questo che la meteorologia

appassiona un po’ tutti: ci si interroga, con spirito