Steven Strogatz sulla sincronizzazione

Stavo provando a pensare in che modo la sincronizzazione si collega alla felicità, e mi è venuto in mente per qualche motivo che proviamo piacere nel sincronzzarci. Ci piace danzare insieme, ci piace cantare insieme. E dunque, se non vi dispiace, vorrei chiedere il vostro aiuto oggi per un primo esperimento. L'esperimento è - e noto, in ogni modo, che quando applaudivate lo avete fatto nel tipico modo americano, ovvero, eravate rauchi e incoerenti. Non eravate organizzati. non vi è neanhe passato per la testa di applaudire all'unisono. Pensate di poterlo fare? Vorrei vedere se il pubblico -- per quanto ne so, non avete pratica -- potete riuscire ad applaudire insieme in sincrono?

(Applausi)

Wow! Questo è quello che definiamo un comportamento emergente.

(Risate)

Non me lo aspettavo, ma -- voglio dire, mi aspettavo che poteste sincronizzarvi. Non pensavo che avreste incrementato la frequenza. Interessante.

(Risate)

Dunque, cosa ne deduciamo? Prima di tutto, sappiamo che siete geniali. Questa stanza è piena di persone intelligenti, molto sensibili. C'è qualche musicista qualificato lì in mezzo. E' questo che vi ha reso capaci di sicronizzarvi? Dunque per farla un po' più seria, chiediamoci quali sono i requisiti minimi per fare quello che avete appena fatto, per la sincronizzazione spontanea. Avete bisogno, per esempio, di essere intelligenti quali siete? Avete forse bisogno solo di un cervello per sincronizzarvi? C'è bisogno di essere vivi? Voglio dire, è un pensiero spaventoso, no? Oggetti inanimati che possono sincronizzarsi spontaneamente. E' la realtà. Infatti, proverò a spiegarvi che la sincronia è forse una delle, se non una delle più, forse la pulsione più pervasiva della natura. Partendo dalla scala subatomica fino alle estensioni più estreme del cosmo. E' una tendenza profonda che determina l'ordine della natura che si oppone a tutto quello che ci hanno insegnato sull'entropia. Non voglio dire che la legge dell'entropia sia sbagliata -- non lo è. Ma c'è una forza corrispondente nell'universo -- la tendenza all'ordine spontaneo. E questo è il nostro tema.

Ora, per andare al sodo, lasciate che cominci subito da quello che potrebbe essere successo a voi quando sentite che stiamo parlando del sincrono in natura, di cui uno splendido esempio sono gli uccelli che cinguettano all'unisono, o i pesci che nuotano in branchi organizzati. Dunque queste non sono creature particolarmente intelligenti, eppure, come vedremo, si esibiscono in splendidi balletti. Questo è da un programma della BBC chiamato Predatori, e quello che stiamo osservando qui sono esempi di sincronia che hanno a che fare con la difesa. Quando si è piccoli e vulnerabili, come questi storni, o come il pesce, fare gruppo aiuta per scansare i predatori, per confonderli. Lasciate che me ne stia zitto un secondo perché questo è davvero meraviglioso. Per lungo tempo i biologi sono rimasti perplessi di fronte a questo comportamento, cercando di capire come fosse possibile. Siamo talmente abituati alla coreografia che da origine alla sincronia. Queste creature non sono sottoposte a coreografia. Si danno una coreografia da sole.

E solo oggi la scienza sta incomiciando a capire come funziona. vi farò vedere un modello informatico realizzato da Ian Kuzan, un ricercatore di Oxford, che mostra come funziona lo sciame. Ci sono tre semplici regole. Prima, tutti i singoli sono consapevoli solo di chi gli sta più vicino. Seconda, ogni individuo ha la tendenza ad allinearsi. E terza, sono ognuno attaccato all'altro, ma provano a tenere una piccola distanza. E quando metti queste tre regole insieme, cominci a vedere automaticamente gli sciami che somigliano molto ai brachi di pesci o agli sciami di uccelli Ora, i pesci amano stare vicini, mantenendo una distanza pari alla lunghezza del proprio corpo. Gli uccelli provano a mantenere quella di tre o quattro volte il loro corpo. Ma a parte le differenze, le regole sono le stesse per entrambi.

Ora, tutto questo cambia quando un predatore entra in scena. C'è una quarta regola: quando un predatore sta arrivando, togliersi di mezzo. Qui vedete il predatore all'attacco. Le prede si disperdono in direzioni casuali, e poi la regola dell'attrazione le porta a congiungersi nuovamente, dunque c'è questo costante divisione del gruppo e il suo riformarsi. E osservate ciò in natura. Tenetelo a mente, anche se sembra che ogni individuo stia operando nell'intento di cooperare, quello che accade davvero è una sorta di comportamento egoista di tipo Darwiniano. Ognuno di loro sta disperdendosi in maniera casuale nel tentativo di salvare le squame o le penne. Che significa, al di là del desiderio di salvare se stessi, che ogni creatura segue queste regole, e questo determina qualcosa che è sicuro per tutte. Anche se sembra che pensino come gruppo, non è così. Potete immaginare quale sia esattamente il vantaggio di essere in branco, e potete pensare a molti.

Come sostengo, se sei in branco, le possibilità di essere quello sfortunato si riducono rispetto a un piccolo gruppo. Ci sono molti occhi per individuare il pericolo. E vedrete nell'esempio con gli storni, con gli uccelli, quando il falco peregrino sta per attaccarli, quale onda di panico può diffondere, diffondendo il messaggio su grande distanza. Vedrete -- vediamo, arriva forse alla fine - forse no. L'informazione può essere inviata fino a più di mezzo chilometro di distanza in un tempo molto breve attraverso questo meccanismo. Si, accade qui. Guardate se riuscite a vedere queste onde che si propagano attraverso lo storno. E' stupendo. Gli uccelli, noi in un certo senso capiamo, noi pensiamo, da questo modello informatico, cosa sta accadendo. Come ho detto, sono solo quelle tre semplici regole, più quella sull'avvistamento dei predatori.

Non sembra ci sia nulla di mistico in questo. Tuttavia, non capiamo il livello matematico. Io sono un matematico. Vorremmo essere capaci di capire meglio. Voglio dire, vi ho mostrato un modello informatico, ma un computer non capisce. Un computer è in un certo senso un altro esperimento. Vorremmo avere uno sguardo più approfondito su come funziona e capire, sapete, esattamente da dove arriva questa organizzazione. in che modo le regole danno origine agli schemi?

C'è un caso che siamo riusciti a capire meglio, ed è il caso delle lucciole. Se osservate le lucciole nel Nordamerica come molte cose in Nordamerica, tendono ad operare in maniera indipendente. Si ignorano a vicenda. Ciascuna fa le proprie cose, accendendosi in un lampo e viceversa, non prestando alcuna attenzione alle vicine. Ma nel sudest asiatico - in luoghi come la Thailandia o la Malesia o il Borneo -- c'è uno stupendo comportamento di cooperazione che si verfica tra i maschi delle lucciole. E' possibile osservarlo ogni notte lungo le rive dei fiumi. Gli alberi, mangrovie, sono pieni di lucciole che comunicano con la luce. In particolare, sono i maschi delle lucciole che si accendono nello stesso preciso momento, in perfetta sincronia, per dare forza al loro messaggio per le femmine. E il messaggio, come potete immaginare, è "Vieni qui. Accoppiati con me".

(Musica)

Tra un secondo vi mostrerò un filmato a rallentatore di una sola lucciola in modo che possiate capire il senso. E' un solo fotogramma. Acceso e poi spento - un trentesimo di secondo, ecco. E ora guardate la riva di questo fiume, e guardate come è precisa la sincronia. Acceso, ancora acceso e poi spento. La luce combinata di questi coleotteri -- sono di fatto dei piccoli coleotteri -- è talmente luminosa che i pescatori che sono per mare possono servirsene come boe di navigazione per trovare la strada e tornare ai fiumi. è incredibile. Per molto tempo non si credeva quando i primi viaggiatori occidentali, come Sir Francis Drake, andò in Thailandia e tornò raccontando di questo incredibile spettacolo. Nessuno ci credeva. Non abbiamo nulla di simile in Europa e in occidente. E per molto tempo, anche dopo che fu documentato, si pensò che fosse una specie di illusione ottica. Saggi scientifici furono pubblicati per dimostrare che era un tic delle palpebre a spiegare questo fenomeno, o, sapete, una tedenza dell'essere umano a vedere dei modelli dove non ce ne sono. Ma spero che vi siate convinti, con questo video notturno, che erano davvero ben sincronizzate.

Ok, bene, la questione dunque è, c'è bisogno di essere vivi per avere questa specie di ordine spontaneo, e ho già suggerito che la risposta è no. Bene, non bisogna essere una creatura in senso pieno. Si può essere anche una singola cellula. Come, prendete, per esempio, le vostre cellule pacemaker nel vostro cuore proprio ora. Vi tengono in vita. Ogni battito del vostro cuore dipende da questa area cruciale, il nodo seno-atriale, che è composto di circa 10,000 cellule indipendenti ciascuna delle quali emette un bip, ha un ritmo elettrico - una tensione su e giù -- per inviare un segnale ai ventricoli e pompare. Ora, il vostro pacemaker non è una singola cellula. E' questa democrazia di 10,000 cellule che si accendono all'unisono che fa in modo che il pacemaker funzioni correttamente.

Non voglio darvi l'idea che la sincronia sia sempre una buona idea. Se avete l'epilessia, c'è un'istanza di bilioni di cellule cerebrali, o almeno milioni, che scaricano in un concerto patologico. Dunque questa tendenza all'ordine non è sempre una buona cosa. Non c'è bisogno che siate vivi. non c'è neanche bisogna di essere una singola cellula. Se guardate per esempio, a come funzionano i laser, questo sarebbe un esempio di sincronia atomica. In un laser, quello che rende la luce del laser diversa dalla luce sopra la mia testa ora è che questa luce è incoerente -- molti colori diversi e diverse frequenze, come il modo in cui avete applaudito all'inizio -- ma se voi foste un laser, il vostro applauso sarebbe ritmico. Sarebbe come degli atomi che pulsano all'unisono, emettendo luce di un colore, una frequenza.

E qui arriva la parte molto rischiosa del mio talk, che consiste nel dimostrare che le cose inanimate possono sincronizzarsi. Trattenete il respiro per me. Quello che ho qui sono due bottiglie di acqua vuote. Non si tratta di Keith Barry che fa un trucco magico. E' uno che gioca in maniera goffa con alcune bottiglie di acqua. Ho dei metronomi qui. Potete sentirli? Bene, dunque, ho un metronomo, ed è il metronomo più piccolo del mondo, il -- beh, non dovrei pubblicizzarlo. Ad ogni modo, questo è il più picolo metronomo al mondo. L'ho settato sulla modalità più veloce, ed ora ne prenderò un altro impostato allo stesso modo. Possiamo provare innanzitutto questo. Se li metto sul tavolo insieme, non c'è ragione per cui debbano sincronizzarsi, e forse non succederà.

Forse meglio che prestiate ascolto. io resterò qui. Quello che spero è che possano distanziarsi perchè le loro frequenze non sono perfettamente le stesse. Vero? Infatti. Erano sincronizzati per un pò ma poi si sono allontanati. E la ragione è che non sono in grado di comunicare. Ora, forse penserete che sia un'idea bizzarra. Come possono comunicare dei metronomi? Beh, possono comunicare attraverso forze meccaniche. E quindi voglio dargli una possibilità di farlo. Voglio anche finire un attimo con questo. Come possono comunicare? Li sistemerò su una piattaforma mobile, che è la 'Guida alla Laurea al Cornell'. Ok? Dunque, ecco. Vediamo se riusciamo a farlo funzionare. Mia moglie mi ha fatto notare che funziona meglio se li sistemo entrambi allo stesso tempo altrimenti si rovescia tutto. Bene. Dunque partiamo. Vediamo. Ok, non sto cercando di imbrogliare -- lasciate che li faccia partire fuori sincono. No, è difficile perfino questo.

(Applausi)

Bene. Prima che vadano fuori di sincrono, li metto qui.

(Risate) Ora, potrebbe sembrare un poco bizzarro, ma la pervasività di questa tendenza all'ordine spontaneo ha a volte conseguenze inaspettate. E un chiaro esempio di questo. è un fatto accaduto a Londra nel 2000. Il Millennium Bridge doveva essere l'orgoglio di Londra -- un nuovo favoloso ponte pedonale che attraversava il Tamigi, primo attraversamento del fiume in più di 100 anni a Londra. Ci fu una grande gara per il progetto del ponte, e la proposta vincente era stata presentata da un team inusuale -- in stile TED, veramente -- di un architetto -- forse il più grande architetto del Regno Unito, Norman Foster -- che lavorava con un artista, uno scultore, Anthony Caro, e uno studio di ingegneri, Ove Arup. Insieme questi hanno proposto un progetto basato sulla visione di Foster, che era -- lui ricordò di aver letto da bambino i fumetti di Flash Gordon, e disse che quando Flash Gordon arrivava in un abisso, sparava quello che oggi sarebbe una specie di spada di luce.

Sparava la sua spada di luce attraverso l'abisso, facendo una lama di luce, per poi attarversarlo correndo su questa lama di luce. Disse, "Questa è la visione che voglio dare a Londra. Voglio una lama d luce che attraversi il Tamigi". E allora costruirono questa lama lucente, ed è un nastro di acciaio molto sottile, il più -- forse il ponte di sospensione più piatto e sottile che ci sia al mondo, con cavi che si trovano esternamente sui lati. Siete abituati a vedere ponti di sospensione con i cavi che scendono dall'alto. Questi cavi si trovavano invece lateralmente al ponte, come se prendeste un nastro e lo tendeste attraverso il fiume -- ecco cosa tiene su questo ponte. Ora, tutti erano molto eccitati all'idea di provarlo. Il giorno dell'inaugurazione, migliaia di londinesi accorsero, e accadde qualcosa. Dopo due giorni il ponte fu chiuso al pubblico. Voglio mostrarvi alcune interviste con le persone che erano sul ponte il giorno dell'inaugurazione, che descriveranno ciò che è accaduto.

Uomo: in realtà cominciò a muoversi lateralmente e leggermente dall'alto in basso, più o meno come se fossimo su una barca.

Donna: Si, sembrava instabile, e c'era molto vento, ricordo che c'erano molte bandiere sopra e sotto i lati, quindi potevi decisamente -- c'era qualcosa che stava succedendo sui lati, si avvertiva, forse.

Intervistatore: Non sopra e sotto? Ragazzo: No.

Intervistatore: E neanche avanti e indientro? Ragazzo: No.

Intervistatore: Solo sui lati? Ma quanto pensi si stesse muovendo più o meno?

Ragazzo: era circa --

Intervistatore: Voglio dire, tanto così, o tanto così?

Ragazzo: La seconda.

Intervistatore: Così? Ragazzo: Si.

Uomo: circa sei, da sei a otto pollici, avrei pensato.

Intervistatore: Giusto, quindi, almeno così? Uomo: Si.

Donna: ricordo che volevo scendere.

Intervistatore: Ah, davvero? Donna: si, era una strana sensazione.

Intervistatore: Dunque era abbastanza per essere spaventati? Donna: Si, ma io pensai di essere la sola.

Intervistatore: Ah! Ora mi dica come mai dovevate fare così?

Ragazzo:Dovevamo farlo, per tenere l'equilibrio. perchè se non tenevi l'equilibrio, allora ti inclinavi, a destra e a sinistra, di circa 45 gradi. Intervistatore: ora mostrami come cammini normalmente. Giusto. E ora fammi vedere come era quando il ponte ha cominciato a muoversi. Giusto. Dunque hai dovuto deliberatamene spingere i piedi verso i lati e -- ah, e passi piccoli?

Uomo: Si, giusto. E mi sembrava ovvio che probabilmente era per il numero di persone che c'era.

Intervistatore: Camminavano deliberatamente al passo, o qualcosa del genere?

Uomo: No, dovevano solo adattarsi al movimento del ponte.

Steven Strogatz: dunque, questo vi da un'idea di quello che accadde. Immaginate che il ponte sia come questa piattaforma. Pensate alle persone come a metronomi. Ora, forse non siete abituati a pensarvi come metronomi, ma dopo tutto, camminiamo come -- voglio dire oscilliamo avanti e indietro quando camminiamo. e soprattutto se cominciamo a camminare come queste persone hanno fatto, giusto? Mostravano tutti questa strana maniera di pattinare che avevano assunto quando il ponte ha cominciato a muoversi. Ed ora lasciate che vi mostri le riprese del ponte. E inoltre, dopo che avrete visto il ponte il giorno dell'inaugurazione, vedrete un interessante clip che mostra il lavoro fatto da un ingegnere strutturale, a Cambridge, di nome Allan Mc Robie, che ha scoperto cosa accadde sul ponte, e ha costruito un simulatore di ponte per spiegare esattamente quale fosse stato il problema. Si trattò di una positiva catena di retroazione non intenzionata tra il modo in cui le persone camminavano e il modo in cui il ponte coninciò a muoversi, E di cui gli ingegneri non sapevano nulla. Infatti, penso che la prima persona che vedrete è il giovane ingegnere che era stato incaricato del progetto. Ok.

(Video): Interistatore: Si ferì qualcuno? Ingegnere: No.

Intervistatore: Bene. Dunque si trattò di una piccola cosa -- Ingegnere: Si. Intervistatore: -- Ma reale?

Ingegnere: Assolutamente. Intervistatore: Lei pensò, "Oh, accidenti."

Ingegnere: Mi sentivo contrariato dal fatto.

Avevamo speso un sacco di tempo per progettare il ponte, e lo avevamo analizzato, avevamo controllato i codici di sicurezza -- con carichi più pesanti di quelli ammessi dai codici -- e qui stava succedendo qualcosa di cui non sapevamo nulla. Intervistatore: Non ve lo aspettavate. Ingegnere: Esattamente.

Narratore: Le riprese più drammatiche e scioccanti mostrano tutte le persone -- centinaia di persone -- che oscillano apparentemente da un lato all'altro all'unisono, non solo tra di loro, ma con il ponte. Questo movimento sincronizzato sembrava guidare il ponte. Ma come poteva la folla sinronizzarsi? C'era qualcosa di speciale nel Millenium Bridge che ha causato questo effetto? Questo doveva essere il centro dell'investigazione.

Intervistatore: Bene, finalmente il ponte simulato è finito e posso farlo vacillare. Ora, Allan, questa è colpa tua, non è vero? Allan McRobie: Si.

Intervistatore: Hai progettato tu, si, questa simulazione del ponte, e ritieni che questo modello simuli le azioni del ponte reale?

AM: Rende gran parte della fisica, si.

Intervistatore: Giusto. Così se vi saliamo, dovremmo essere in grando di vacillare, giusto?

Allan McRobie è un ingegnere di Cambridge che mi scrisse, suggerendo che un simulatore di ponte dovrebbe vacillare nello stesso modo di un ponte reale -- a patto che lo sospendiamo a pendoli che siano esattamente della giusta lunghezza.

AM: Questo è solo un paio di tonnellate quindi è abbastanza facile da muovere. Basta camminare. Intervistatore: Beh, certamente ora si sta muovendo.

AM: Non c'è bisogno che sia una oscillazione reale. Basta caminare e comincia a muoversi.

Intervistatore: In realtà è abbastanza difficile camminare. Devi stare attento a dove metti giù i piedi, no, perchè se sbagli, perdi l'equilibrio.

AM: Certamente influenza il modo in cui cammini, si. Non puoi camminare in maniera normale su di esso.

Intervistatore: No. Se provi a mettere un piede davanti all'altro, il piede si allontana sotto di te. AM: Si.

Intervistatore: Quindi bisogna mettere i piedi lateralmente. Quindi già, il simulatore mi sta facendo camminare nello stesso esatto modo in cui camminarono i nostri testimoni sul ponte vero.

AM: ... come pattinando sul ghiaccio. Non esiste un modo simile di camminae a mo di serpente.

Intervistatore: per fare un esperimento più convincente, Volevo ricreare la mia folla del giorno dell'inaugurazione, la squadra dei tecnici del suono. Le loro istruzioni: cammiate normalmente. è interessante che nessuna di queste persone sta provando a muoverlo. Sono tutti in difficoltà nel camminare. E l'unico modo di camminare comodamente è farlo tenendo passo. Ma poi, chiaramente, tutti stanno muovendo il ponte. Non si può evitarlo. Sei di fatto forzato dal movimento del ponte a sincronizzare il passo, e quindi a fare in modo che si muova sempre di più.

SS: Bene, grazie al Ministero del Camminare Tonto, forse farei meglio a concludere. Vedo che sono andato oltre. Ma spero che uscendo vedrete il mondo in modo nuovo, osservando la straordinaria sincronia che ci circonda. Grazie

(Applausi)