Sincronie: la musica della natura

di Maria Angela Ferrara

3 febbraio 2021

Al cuore dell’Universo c’è un battito costante, persistente: il suono di cicli in sincronia. E' un battito che pervade la natura in ogni ordine di grandezza, dal nucleo degli atomi al cosmo

(Steven Strogatz, matematico della Cornell University)

Le lucciole, in Malesia, lampeggiano all’unisono, i bambù, in Cina, dopo mezzo secolo di fioriture casuali, fioriscono contemporaneamente, le farfalle Monarca ogni anno partono in massa dal Canada dirette verso il Nuovo Messico, i polipi della barriera corallina australiana in una notte di luna piena di Agosto liberano simultaneamente una nuvola di miliardi di uova su un fronte di duemila chilometri, alcune specie di pesci o di uccelli esibiscono straordinarie coreografie coordinati da un regista invisibile. Nel corpo umano un metronomo naturale dà il ritmo al cuore e nel cervello i neuroni, in un breve impeto di sincronia, permettono di fissare ricordi.

Anche nei sistemi inanimati i magici ritmi della sincronia producono un ordine spontaneo: nei superconduttori miliardi e miliardi di elettroni diventano coerenti permettendo all’elettricità di scorrere senza incontrare resistenza, nelle transizioni di fase, come ad esempio nel passaggio da acqua a ghiaccio, le molecole si auto-organizzano scattando tutte insieme in una nuova configurazione. E’ la musica della natura. Muove le emozioni come durante l’ascolto di un brano musicale o come durante l’esibizione di un balletto classico, sembra rivelare un profondo ordine nascosto difficile da percepire e da formalizzare, ma di indubbio fascino. Viene eseguita da strumenti detti oscillatori armonici, elementi di un sistema, pressoché identici (molecole, elettroni, neuroni, lucciole) che eseguono automaticamente dei cicli che si ripetono ad intervalli più o meno regolari influenzandosi a vicenda entrando in risonanza. Il matematico Norbert Wiener, considerato il padre della cibernetica, si accorse per primo che l’universo era permeato dalla tendenza verso la sincronia. Riteneva che un grande numero di oscillatori simili seguissero principi universali di auto-organizzazione sincronizzandosi spontaneamente tramite un’attrazione reciproca delle frequenze. Successivamente, il fisico Arthur Winfree si accorse che alcuni oscillatori cooperano con i più vicini scambiandosi informazioni e feedback agganciando le proprie frequenze e costituendo, in questo modo, un piccolo nucleo sincronizzato. Raggiunto un valore di soglia, un punto critico, la sincronia si trasmette quasi istantaneamente a tutto il sistema. Da queste ricerche è emerso un inatteso legame tra biologia e fisica. I principi sottesi sono gli stessi in ogni dominio. l’attrazione tra le frequenze, l’interazione in una popolazione di oscillatori sono un tratto caratteristico ed universale di auto-organizzazione che agisce sia negli organismi viventi sia nel mondo inanimato. Le sincronie della natura, però, non sono solo periodiche. Proprio come la musica eseguita da un’orchestra che mantiene una sincronia pur non ripetendo di continuo la stessa sequenza di note, anche in natura i sistemi naturali possono comportarsi in modo fluido ed imprevedibile pur mantenendosi in perfetta sincronia.

I sistemi caotici sono il regno dei problemi non lineari e dinamici dove il tutto non è uguale alla somma delle parti, dove gli elementi costituenti cooperano oppure entrano in competizione. Un sistema non lineare deve essere esaminato nella sua interezza, la sua evoluzione è impredicibile ma nasconde un insieme di regole, scoperte dal fisico Mitchell Feingenbaum, che governano la transizione da un comportamento regolare ad uno caotico. Anche due o più sistemi caotici possono sincronizzarsi, le leggi alle quali obbediscono sono ingegnose, assicurano sincronia ma non monotonia, i ritmi non si ripetono mai, sono a-periodici. Gli oscillatori sono accoppiati e seguono una funzione di correlazione temporale. E’ il caos sincronizzato, che svela un nuovo tipo di ordine, un’eleganza ed un’armonia che si manifesta nell’organizzazione dinamica dell’universo. Le sincronie in natura sono le sinfonie suonate da un’orchestra che rappresenta anche noi stessi e forse per questo tocca le nostre corde più profonde. Forse alcuni comportamenti umani stranamente ritmici potrebbero essere una conseguenza della sincronia. Le mode o i movimenti di pensiero potrebbero essere guidati dalle stesse leggi che regolano alcune sincronie naturali. Si potrebbe anche azzardare l’ipotesi che il sorgere repentino e quasi contemporaneo di varie culture o di molteplici abilità umane, i tratti culturali e religiosi comuni alle civiltà superiori dell’antichità, potrebbero essere spiegate dal fenomeno della sincronia. Forse non solo la materia sia organica che inorganica risponde alle sincronie naturali, ma anche l’inconscio, il pensiero e taluni comportamenti potrebbero essere soggetti a tale osmosi creando incredibili sinergie. Alla luce di questa chiave di lettura, gli esseri umani sarebbero liberi nelle loro scelte ma collegati gli uni agli altri molto più di quanto si creda, impegnati nella danza individuale della vita ma ignari delle invisibili sincronie. Tanto tempo fa un amico, mostrandomi una foglia, mi disse che lì c’era il segreto dell’universo. Forse è proprio così. Non esiste una foglia identica ad un’altra, ma la struttura è sempre simile a sé stessa. I suoi oscillatori, costituti dalle cellule vegetali, ne determinano l’unicità ma anche l‘universalità. Quella foglia concretizzava leggi matematiche che solo negli ultimi decenni è stato possibile svelare. La natura ripete i suoi ritmi, ci delizia con le sue incredibili sincronie e ci meraviglia con la sua imprevedibile creatività emozionandoci con la sua musica. Già nell’ 800 Il poeta William Black esprimeva così questa percezione:

“Vedere il mondo in un granello di sabbia,

e il cielo in fiore selvatico,

tenere l’infinito nel palmo della mano

e l’Eternità in un’ora”