STRUTTURE DISSIPATIVE

dissipare v. tr. [dal lat. dissipare, dissupare, comp. di dis1 e *supare (incerta la variante *sipare) glossato con iacĕre «gettare», propr. «spargere qua e là»] (io dìssipo, ecc.). –

1. Disperdere cacciando in varie parti (anticam. anche di persone); quindi, far svanire, dissolvere, ridurre al nulla, distruggere: il vento ha dissipato le nubi; l’aurora dissipò le tenebre; spesso fig.: d. le nebbie dell’intelletto, le tenebre dell’ignoranza; d. ogni dubbio; d. le illusioni, le calunnie, ecc.; il malinteso fu subito dissipato. Riferito a beni materiali, sperperare: d. le proprie sostanze; ha dissipato nel gioco tutto il suo patrimonio. Come intr. pron., disperdersi, svanire: la nebbia si è dissipata; tutti i suoi sospetti si dissiparono; dissipandosi la stirpe umana (Leopardi).

2. Disperdere, nel sign. di sprecare, sciupare non utilizzando o utilizzando male: d. il proprio tempo; d. le proprie energie dedicandosi a troppe attività; cerchiamo di tenerci uniti e di non d. le nostre forze in iniziative personali infruttuose. Con sign. analogo anche nel linguaggio scient. e tecn.; in partic., d. energia, trasformarla in altra forma di energia che non viene utilizzata e va quindi perduta. ◆ Part. pass. dissipato, anche come agg. (v. la voce).

http://www.treccani.it/vocabolario/dissipare/

Per struttura dissipativa (o sistema dissipativo) si intende un sistema termodinamicamente aperto che lavora in uno stato lontano dall’equilibrio termodinamico scambiando con l’ambiente energia, materia e/o entropia. I sistemi dissipativi sono caratterizzati dalla formazione spontanea di anisotropia, ossia di strutture ordinate e complesse, a volte caotiche. Questi sistemi, quando attraversati da flussi crescenti di energia e materia, possono anche evolvere, passando attraverso fasi di instabilità ed aumentando la complessità della struttura (ovvero l’ordine) e diminuendo la propria entropia (neghentropia).

Il termine “struttura dissipativa” fu coniato dal premio Nobel per la chimica Ilya Prigogine alla fine degli anni ’60. Il merito di Prigogine fu quello di portare l’attenzione degli scienziati verso il legame tra ordine e dissipazione dell’energia, discostando lo sguardo dalle situazioni statiche e di equilibrio generalmente studiate fino ad allora, e contribuendo in maniera fondamentale alla nascita di quella che oggi viene chiamata epistemologia della complessità. In natura i sistemi isolati sono solo un’astrazione o casi particolari, mentre la regola è quella di sistemi aperti che scambiano energia con i sistemi limitrofi e grazie a questo sono in costante evoluzione.

Fra gli esempi di strutture dissipative si possono includere i cicloni, la reazione chimica di Belousov-Zhabotinskyi, i laser, e – su scala più estesa e complessa – gli ecosistemi e le forme di vita.

Un esempio molto studiato di struttura dissipativa è costituito dalla cosiddette celle di Bénard, strutture che si formano in uno strato sottile di un liquido quando da uno stato di riposo ed equilibrio termodinamico viene riscaldato dal basso con un flusso costante di calore. Raggiunta una soglia critica di temperatura, alla conduzione del calore subentrano dei moti convettivi di molecole che si muovono coerentemente formando delle strutture a celle esagonali (ad “alveare”). Con le parole di Prigogine:[1]

« L’instabilità detta “di Bernard” è un esempio lampante di come l’instabilità di uno stato stazionario dia luogo a un fenomeno di auto-organizzazione spontanea »

http://it.wikipedia.org/wiki/Struttura_dissipativa

Nel caso i sistemi siano lontani dall’equilibrio si sviluppano dei fenomeni di instabilità. Questi danno origine a stati stazionari caratterizzati da organizzazioni spaziali e temporali che Prigogine ha chiamato strutture dissipative.

Non è difficile concludere che queste strutture abbiano un ruolo fondamentale nei processi biologici e in particolare nei primi stati biogenetici. L’organizzazione delle strutture biologiche è infatti caratterizzata da differenziazioni spaziali e temporali tipiche delle strutture dissipative create da un delicato bilancio delle velocità delle reazioni biochimiche: di diffusione e stabilizzate da un differenziale ottimale di entropia. L’emergere delle strutture dissipative è infatti collegato alle possibilità di esportare nell’ambiente una quantità maggiore di entropia di quella importata. Questo processo però richiede l’assorbimento di energia ad alto valore termodinamico e l’esportazione di energia più degradata a basso valore, mentre una parte dell’energia ad alto valore è conservata nel sistema.

http://www.lift01.com/lift/drmarzi/energy/enlife/sis_dis.htm

LE STRUTTURE DISSIPATIVE

Alla fine del XX secolo, Ilya Prigogine ricevette il premio Nobel per le sue scoperte sulle “strutture dissipative”. Le sue ricerche sulle leggi che regolano il funzionamento dei sistemi l’avevano portato ad addentrarsi nel campo della termodinamica, dove da più di un secolo gli scienziati osservavano un’apparente contraddizione tra due leggi naturali. Infatti, la seconda legge della termodinamica dichiara che il grado di disordine, di casualità o di caos, chiamato entropia, cresce costantemente nell’universo. D’altro canto si osserva però che molti aspetti della vita, inclusa la Vita stessa, crescono e diventano sempre più ordinati, meno casuali. Da un bel pezzo gli scienziati si chiedevano come potesse accadere che alcune cose si evolvessero, si strutturassero sempre di più e crescessero, mentre la tendenza generale dell’universo sembrava andare nella direzione opposta.

Fu allora che Prigogine fu indotto a definire i cosiddetti “sistemi aperti”, cioè sistemi che hanno la capacità di scambiare energia e materia con il loro ambiente. Qualsiasi sistema “vivente” o in crescita nell’universo può essere considerato tale: un fiore che spunta, un’organizzazione che si arricchisce, una società che si struttura, un ecosistema che si sviluppa, un pianeta che si muove nello spazio, o… un essere umano che si evolve attraverso i continui scambi, a vari livelli, con il suo ambiente.

Una caratteristica comune di questi sistemi “aperti” è che sono in grado di mantenere la loro struttura e persino di crescere e di evolversi in sistemi ancora più complessi perché sono capaci di adattare le loro strutture in base agli scambi che effettuano con l’ambiente, il quale assorbe il loro disordine. In altri termini, ciò significa che hanno la capacità di “dissipare la loro entropia” nell’ambiente. In questo modo la quantità globale di entropia effettivamente cresce, rispettando alla fine la seconda grande legge della termodinamica. In compenso, questi sistemi mantengono il loro ordine, e addirittura lo accrescono, a spese, entropicamente parlando, del loro ambiente, e perché ciò accada i sistemi aperti devono possedere qualità come la flessibilità, la fluidità e la capacità di adattarsi alle fluttuazioni dell’ambiente.

IL PUNTO DI BIFORCAZIONE

– Eppure, ed è qui che tocchiamo un primo punto chiave molto importante per il nostro discorso, questa capacità di adattamento ha i suoi limiti. Esiste una soglia di adattabilità oltre la quale il sistema non è più in grado di adattarsi, cioè di dissipare l’entropia per mantenere il proprio equilibrio e la propria crescita. Questo limite dipende dalla complessità del sistema, dal suo grado di evoluzione, dalla complessità e dalla flessibilità della sua organizzazione interna. Quando l’impatto esterno diventa troppo forte e viene superato questo limite di adattamento, il sistema, al suo interno, diventa instabile e caotico.

   – Ed ecco un secondo punto chiave: se l’impatto continua ad essere
troppo forte, il sistema registra una tale instabilità che si ritrova
per un attimo in uno stato di fluttuazione estremamente delicato.
In quel momento la minima influenza può indurre un’infinità di
risposte possibili, e il sistema diventa imprevedibile nelle sue reazioni. Alla fine, in queste condizioni molto particolari, il sistema,
secondo l’espressione usata da Prigogine, giunge a un “punto di
biforcazione”. Si presentano allora due possibilità:

o collassa completamente e scompare, dissolvendosi nell’ambiente;

o si riorganizza completamente, ma a un livello superiore.

   – Ed ecco un terzo punto chiave: la caratteristica sorprendente di
questa organizzazione completamente nuova è che non ha niente
a che vedere con l’organizzazione precedente, e non ne costituisce affatto un miglioramento o una continuazione dotata di maggior capacità di adattamento. Viene ricreata su princìpi completamente diversi, che non hanno assolutamente alcun legame con quelli precedenti, perché funzionano all’interno di un’altra realtà. E quello che viene chiamato salto quantico.

Il concetto, dovuto a Prigogine, di “strutture dissipative” soggette a “biforcazioni” periodiche non lineari porta un contributo enorme alla comprensione scientifica del nostro mondo, permettendo di descrivere il processo evolutivo di qualunque sistema aperto, in qualunque punto del nostro universo. Tale processo si ripete milioni di volte ogni minuto nelle nostre cellule; presiede anche all’evoluzione dei regni della natura, dei pianeti, delle galassie, e in particolare… della nostra coscienza di esseri umani.

http://www.mauroscardovelli.com/PNL/Consapevolezza_di_se/Strutture_dissipative.html

L’utilità e l’importanza del concetto di entropia nei sistemi sociali, così come in quelli fisici e biologici, diventa evidente quando si fanno certe considerazioni. Nel mondo fisico la “freccia del tempo” sembra puntare verso un inevitabile aumento dell’entropia, in quanto gli atomi e le molecole di cui è costituito il mondo tendono verso la loro configurazione più probabile, e il disordine aumenta. La vita, al contrario, dalla sua prima apparizione fino allo sviluppo e all’evoluzione delle società umane complesse, rappresenta una diminuzione, invece che un aumento, di entropia, cioè partendo dal disordine tende verso un ordine sempre maggiore. La seconda legge della termodinamica sembra implicare un decadimento finale dell’universo, mentre la vita è un movimento nella direzione opposta.
Talvolta la vita viene considerata semplicemente una manifestazione locale di diminuzione dell’entropia, senza implicazioni per l’intero universo, cioè soltanto come una via più tortuosa verso la fine inevitabile. Tuttavia alcuni scienziati contestano questa ipotesi. A esempio il chimico belga Ilya Prigogine ha dedicato i suoi studi ad allargare il campo della termodinamica in modo da includere gli organismi viventi e i sistemi sociali. Prigogine, che ha vinto il premio Nobel per la chimica nel 1977, ha sviluppato modelli matematici di quelle che lui chiama strutture dissipative, cioè sistemi in cui l’entropia decresce spontaneamente. Tali sistemi sono stati osservati in certe reazioni chimiche e trasformazioni fisiche, così come nel fenomeno della vita. Il termine dissipativo si riferisce alla loro capacità di dissipare entropia nell’ambiente circostante, aumentando perciò il loro ordine interno. Le idee matematiche di Prigogine, e le conseguenze riguardanti l’interazione creativa fra energia e materia, hanno attirato l’attenzione dei sociologi e degli economisti, così come dei fisici e dei biologi.

http://www.villasmunta.it/Termodinamica/entropia.htm

So we find ways to dissipate energy physically, mentally or emotionally. Various phenomena arise. We might become highly emotional. Issues of integrity surface. We might experience inexplicable aches and pains. Or we create external dramas that test our strengths and weaknesses.

Inner chaos

As we all know, inner chaos is painful, it obliges us to face who we are.

But remember that perturbation isn’t bad in itself. It points to a functional dissipative structure at work! As such, a crisis reflects some of the neurological and psychological upgrades taking place as an old system prepares itself for reordering at a higher level.

Complexity Science Explained

In the 1980s, Benoit Mandelbrot used a home computer to mathematically create what he was to call fractals. He found the Mandelbrot Set in 1980.  A fractal is a shape that is self similar, that is that repeats the same basic shape at smaller levels within the same structure. For example look at a fern, or broccoli, and you will find that the sub branches have the same basic shape as the whole and the sub branches off the sub branches also have the same basic shape.Fractal
Illya Progogine worked in the area of dissipative systems. He won the Nobel Prize for his work in this area. A dissipative system is one that maintains an ongoing shape or identity because a flow of energy through the system is maintained. Our human body is a dissipative system because it is maintained by a number of energy flows, such as food, water, air, and even environmental stimuli and cognitive processes. Dissipative systems operate far from equilibrium and not at an equilibrium point as had been thought. Prigogine found chemical dissipative systems that could exhibit strange behaviour such as a chemical changing colour rhythmically. How do the molecules in the mix know when it is time to change colour?

http://www.scalingtheheights.com/complexity-theory-a-history/

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