La Fisica dei Sistemi Complessi

Il prof. Samir Simon Suweis del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova ci introdurrà al mondo dei sistemi complessi con un’affascinante panoramica multidisciplinare su quello che è ad oggi uno dei fronti più caldi della Fisica.

La parola complessità evoca spesso una contrapposizione con ciò che è semplice. Nel linguaggio comune, complesso si confonde con complicato, denotando qualcosa di non compreso fino in fondo, e come tale, inaccessibile ai più. In realtà, la complessità nasconde un significato ben più profondo di questo, e pertanto meritevole di una profonda e curiosa investigazione. In fisica, un sistema complesso è composto da un numero elevato di elementi la cui interazione genera spontaneamente fenomeni collettivi e proprietà emergenti, senza alcuna coordinazione esterna. Tali comportamenti non possono essere compresi attraverso le sole caratteristiche delle singole unità, ma necessitano uno sguardo d’insieme. Questo fatto sembra chiaro se si pensa che il nostro cervello è capace di attività come il pensiero che non trovano spiegazione nella sola comprensione dei meccanismi regolatori dei neuroni.

L’aspetto ancor più sorprendente, è che spesso semplici modelli matematici e probabilistici, riescono a formulare delle leggi fisiche in grado di cogliere gli aspetti più importanti della complessità. Focalizzandosi sulle informazioni principali del sistema e trascurando aspetti meno rilevanti, si costruiscono equazioni della dinamica in grado di descrivere il comportamento di numerosi sistemi complessi presenti in natura.

In altre parole, con lo stesso formalismo matematico, si possono descrivere la distribuzione delle galassie nell’universo e quella delle connessioni neurali nel cervello; la robustezza di una rete internet o il sistema stradale di una città; il moto collettivo degli uccelli e le dinamiche di cooperazione fra specie in un ecosistema. Recenti e promettenti sono le applicazioni di questo approccio fisico nell’ambito della sociologia, della genetica, e nello studio di alcune malattie. Temi e contesti molto diversi, eppure accomunati dalla stessa configurazione: una moltitudine di singole unità che insieme danno origine a comportamenti collettivi e spesso universali.

Giorgio Parisi, premio Nobel per la Fisica 2021

Negli ultimi 30 anni, la fisica dei Sistemi complessi ha conosciuto un’espansione notevole, entrando in una fase così dinamica e multidisciplinare da convogliare dipartimenti, centri di ricerca, ed aziende in un sapere condiviso e plurale in controtendenza rispetto all’iperspecializzazione che la scienza ha conosciuto nell’ultimo secolo.

Prova evidente è la recente attribuzione del premio Nobel per la Fisica a Giorgio Parisi nel 2021, per “la scoperta dell’interazione fra disordine e fluttuazioni nei sistemi fisici dalla scala atomica a quella planetaria”.  Le sue scoperte nella fisica dei sistemi complessi hanno avuto infatti un impatto rilevante a partire dalla fisica delle interazioni fondamentali, fino a campi del sapere quali l’antropologia, le scienze cognitive, la biologia e le scienze sociali.

E in effetti, la tradizione italiana in questa branca della fisica è sicuramente molto forte e promettente. “Interdisciplinarity is dialog” è il motto del Laboratory of Interdisciplinary Physics di Padova (LIPh Lab) di cui il prof. Suweis è uno dei principali membri: qui, ormai da anni, ricercatori dei Dipartimenti di Fisica, Matematica, Biologia e Medicina si occupano, con un approccio multidisciplinare, di modelli ecologici, di intelligenza artificiale e di neuroscienza con brillanti risultati.

Il prof. Samir Simon Suweis

Il relatore, Samir Suweis si è laureato in Fisica a Padova nel 2008, e poi ha conseguito un dottorato in Ingegneria Ambientale presso l’Ecole École polytechnique fédérale de Lausanne nel 2011 con il prof. Andrea Rinaldo. Dopo aver svolto un periodo di ricerca presso l’università di Princeton (NJ, USA), è dal 2012 nel Laboratorio di Fisica Interdisciplinare presso il dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova dove dal 2016 ricopre la posizione di ricercatore. Il suo lavoro di ricerca è all’interfaccia tra fisica statistica, ecologia, e biologia nell’ambito di un quadro teorico fornito dalla scienza dei sistemi complessi . E’ autore di numerose pubblicazioni scientifiche apparse in giornali di rilievo internazionale quali Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences e Nature Communications. Inoltre dal 2013 è docente presso il Master di Comunicazione della Scienze dell’Università di Padova.

Introduce la serata Giovanni Cataldi, dottorando in Fisica presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Padova, tutor al Gregorianum e allievo del Prof. Suweis.

L’ingresso è libero, ma è richiesta la prenotazione all’indirizzo ISCRIZIONI