Pochi anni fa un team di scienziati del Laboratorio Lumes di Losanna (guidati da un ricercatore italiano) ha offerto al mondo un’immagine incredibile: un gruppo di fotoni che si comporta come delle onde e un altro gruppo che allo stesso tempo si comporta come delle particelle. Sarebbe un po’ come fissare in un’istantanea di Dr Jekyll e Mr Hyde. Una foto impossibile perché se c’è l’uno non può esserci anche l’altro.
Eppure è così, la materia porta con sé una dualità intrinseca, nel mondo microscopico delle particelle funziona in un modo e in quello macroscopico, quello normale in cui viviamo ogni giorno, funziona in un altro. Da un lato le leggi della statistica, dall’altro quelle di causa ed effetto. Il mondo è lo stesso e tuttavia, come nel romanzo di Stevenson, cambia il comportamento del protagonista.
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La scoperta di Max Plank: l’anima della materia è schizofrenica
Da quando Max Plank agli inizi del ‘900 ha tirato fuori quella che riteneva solo un’utile ipotesi per risolvere un problema pratico (gli era stato chiesto di trovare una soluzione per ottenere più luce dalle lampadine a incandescenza ottimizzandone i consumi), oltre ad avere lampadine più efficienti ci siamo ritrovati con un nuovo modo di concepire la realtà. Dopo una serie di fallimenti, Plank riesce infatti a far quadrare i suoi calcoli solo ipotizzando la luce non più come una forza continua ma come una realtà discreta composta da tanti “pacchetti” di energia.
L’ipotesi, a detta dello stesso Plank, “puramente formale, che non mi ha dato più di tanto da pensare”, segna l’inizio della meccanica quantistica. Tutto cambia. Si scopre che a livello atomico c’è una parte di materia che non obbedisce ai rapporti deterministici, che il mondo descritto da Newton non è più il mondo.
E la luce? Può essere allo stesso tempo ondulare e corpuscolare, dipende dallo strumento che noi adottiamo per misurarla. Nel cuore delle cose abita la contraddizione, come quella di Dr Jekyll-Mr Hyde l’anima della materia è schizofrenica. La fisica si complica terribilmente.
Mente e cervello: nuove idee su un dibattito antico
Ecco, se c’è un merito evidente nell’ultimo lavoro di Michael Gazzaniga, “La coscienza è un istinto. Il legame misterioso tra il cervello e la mente”, è quello di aver saputo fare sintesi tra meccanica quantistica e biologia della mente. Diciamoci la verità, quello che Richard Feynamn ebbe a dire a proposito della fisica quantistica, “Penso che nessuno la comprenda”, può oggi dirsi anche a proposito del dibattitto sulla natura del pensiero. Nessuno ne capisce più di tanto, e non è un caso se la bibliografia sul tema sia ricchissima. Meno se ne sa, più se ne può dire. Lo scienziato americano prova tuttavia a mettere un punto. Ci riesce? Non importa, quel che conta è che in questo libro ci sono delle idee. Se non in tutto almeno nella metà.
Niels Bohr e l’idea della complementarità
Superati primi sei capitoli (in tutto i capitoli sono dieci), circa 200 pagine in cui anche Gazzaniga cade nell’irresistibile tic di tutti gli scienziati che si occupano di temi di spessore eminentemente umanistico, quello di sentirsi in dovere di ricamare rapidi (?) excursus storico-filosofici su anima, res cogitans, cervello e mente, eccetto queste scolastiche premesse ci si imbatte in pagine in cui si respira qualcosa di nuovo.
Potete essere dei materialisti radicali e pensare che i pensieri siano solo combinazioni fisico-chimiche, potete credere in qualche forma di dualismo e ritenere la mente un software indipendente dall’hardware del corpo (mai sentito parlare di transumanesimo?), potete pensarla come volete, ma alla fine rimane da colmare il divario ontologico tra due ordini di fenomeni, quello oggettivo-neurale e quello soggettivo-mentale.
Da un lato c’è la cosa palpabile che chiamiamo cervello e dall’altro quella impalpabile che chiamiamo pensiero. Alcuni ritengono che sia un divario incolmabile. Secondo Gazzaniga non lo è. O almeno non lo è più grazie ai contributi teorici della fisica quantistica, a cominciare dall’idea di “complementarità” sviluppata da Niels Bohr. “Un aspetto gravemente sottovalutato della ricerca fisica e matematica è l’idea della complementarità: il principio secondo cui una stessa entità può ammettere due tipi di descrizione e appartenere a due diversi ordini di realtà.
Forse potremmo far leva su questa nozione per colmare il divario in apparenza insormontabile tra mente e cervello? Forse la categoria della complementarità può aiutarci a capire lo scarto esplicativo che separa la realtà del mondo fisico, la materialità del nostro cervello, e la realtà dell’esperienza soggettiva che sembra costituire un che di immateriale?” (p. 221). “Io penso di sì”, risponde lo scienziato.
Howard Patee e la fisica dei simboli
A questo punto Gazzaniga riprende le ricerche di Howard Pattee, eclettico genio del panorama scientifico americano, secondo cui a differenza di quel che siamo stati abituati a credere la comprensione dello scarto tra cervello e pensiero non va rintracciata al culmine del processo evolutivo ma alla sua origine. Inquadrato in un percorso di complessità crescente dell’organizzazione del vivente, si è finora posto il problema del divario mente-cervello all’estremità sbagliata dell’evoluzione.
Secondo Pattee la dualità non è un fenomeno che emerge con la formazione di un organo complesso come il cervello ma un fenomeno che nasce con la vita stessa. “Lo scarto tra il vivente e in non vivente è la divaricazione alla base del divario tra la mente e il cervello, e fornisce un quadro di riferimento per concettualizzare il problema”. Se materia inerte e materia vivente sono entrambe composte di corpuscoli inorganici in movimento, se organismi e cose sono fatte della stessa sostanza, perché solo un tipo di materia è in grado di replicarsi ed evolvere?
Sulla scorta del lavoro di John Von Neumann sul suo celebre “automa”, una macchina che avrebbe dovuto potersi replicare ed evolvere, e sulle sue intuizioni sull’origine informazionale della vita, Pattee elabora una “fisica dei simboli”, spiega la differenza tra leggi e regole, le prime inderogabili e universali (un’auto rimane in stato di moto finché una forza uguale e contraria non la ferma o finché non esaurisce l’energia), le seconde flessibili e locali (un auto in Italia si guida sulla sinistra, in Scozia sulla destra ma, se non vi controllano e siete in una zona isolata, potete anche guidarla come vi pare), e su questa scorta illustra la doppia natura dei simboli per eccellenza della mondo vivente, le molecole di Dna.
Il sistema semiotico: ogni cellula produce significati
“In una delle loro due vite i simboli sono fatti di materia tangibile soggetta alle leggi di Newton che si occupa di vincolare il processo di costruzione per mezzo della sua struttura fisica. Eppure nella sua seconda vita, in quanto ricettacolo di informazioni, i simboli ignorano quelle leggi” (p. 245). Gli studiosi di informazione non si occupano del lato materiale-oggettivo, i biologi molecolari non si occupano del lato simbolico e soggettivo, così non viene alla luce il carattere complementare del simbolo.
“È proprio questa articolazione naturale simbolo-materia a differenziare la vita dai sistemi fisici non viventi” dice Pattee. Da Patte Gazzaniga passa alla biosemiotica teorizzata da Marcello Barbieri, biologo teorico in forza all’Università di Ferrara, e mette a fuoco la capacità intrinseca di ogni singola cellula vivente di essere un sistema semiotico, ovvero una forza in grado di produrre segni e significanti. “Il Dna è l’esempio primordiale di una serie di informazioni simboliche (le sequenze dei nucleotidi) capace di controllare una funzione materiale (l’operato degli enzimi) grazie a un codice governato da regole” (p. 253).
Eccola la complementarità di Bohr: due modi di descrizione, un solo sistema. Dr Jekyll e Mr Hyde: due personalità una sola persona. Bohr l’aveva immaginata per spiegare la natura duplice della luce (onda-particella), la meccanica quantistica per capire il funzionamento del mondo subatomico, la biologia informazionale per dare un senso all’esistenza simultanea di leggi causali e regole soggettive e, ora, Gazzaniga, la estende allo studio del cervello facendone una cornice plausibile per rinnovare la potenza esplicativa di teorie e concetti che, da soli, non ci hanno finora condotti lontano.
La teoria dei moduli cerebrali di Edelman, l’architettura stratificata degli strati encefalici di Friedlander, il nesso emozioni-coscienza spiegato da Damasio, la sua ubiquità (sono per esempio impressionanti i casi di split-brain studiati dal suo team: in cervelli sottoposti a resezione del corpo callosi, ovvero divisi in due, si attiva un secondo sistema cosciente sganciato dal primo), animano da anni il dibattito sulla natura della coscienza e il merito dello scienziato californiano è quello di aver dato loro nuova luce al cospetto di un’idea nata dalla fisica, mutata dalla biologia e ripescata dalla filosofia.
La coscienza? Un fenomeno effervescente
La complementarità di Bohr da inoltre senso nelle intenzioni di Gazzaniga anche alle “bolle”. Sì, bolle. “I contenuti dei vari moduli [cerebrali] salgono in superficie come le bolle che affiorano a pelo d’acqua di una pentola a fuoco” (p. 270). I circuiti neurali esibiscono struttura fisica e simbolica e questa duplice struttura governa i propri prodotti, i pensieri. Secondo Gazzaniga ogni processo neurale ha il potenziale per produrre un fenomeno cosciente e “ciascun evento mentale è gestito da moduli cerebrali dotati della capacità di renderci coscienti della loro elaborazione”.
Gazzaniga chiama quindi bolle l’esito finale dell’elaborazione dei circuiti neurali, laddove ciascun circuito è deputato a specifiche funzioni e di cui il cervello umano è ampiamente dotato. L’esperienza cosciente sarebbe dunque il risultato dell’attività di una miriade di bolle in competizione organizzate da un sistema evoluto nel tempo sotto la pressione della selezione naturale. Il dibattito sulla coscienza a volte sembra dimenticare che il cervello umano si è evoluto per accrescimento, aggiungendo successivi strati di complessità.
Ogni strato, secondo Gazzaniga, è governato da regole indipendenti per l’elaborazione e il trasferimento del suo contenuto, ovvero della sua bolla. Ora, scrive lo scienziato, “la cosa più probabile è che una specifica bolla venga proiettata al centro della scena da uno strato di controllo governato da un protocollo fatto di regole arbitrarie ma selezionate per aver saputo fornire (nel corso dell’evoluzione) alla coscienza le informazioni più affidabili e pratiche di una certa situazione” (p. 290).
Un po’ quello che nella teoria di William James accade per gli istinti. “Un istinto – scrive James in “What is an istinct” nel 1887 – è la capacità di agire in modo da produrre determinati fini ma senza la precognizione di quei fini e senza avere appreso che cosa occorre fare”. Questo vale per gli istinti più semplici, mentre per quelli più complessi James fa riferimento a sequenze coordinate frutto di una competizione tra i singoli istinti di base.
Qualcosa di simile accade alle effervescenze della coscienza, frutto della competizione tra singole bolle collegate in un’unica sequenza in modo da regalarci l’illusione di una continuità nel tempo. In questo senso la coscienza è un istinto presente in tutti gli organismi viventi dotati di strati cerebrali. Compito delle neuroscienze di domani sarà quello di imparare a usare il linguaggio della complementarità per cogliere il modo in cui la realtà fisica dei neuroni coopera con quella simbolica delle dimensioni mentali. Per capire, cioè, come Dr Jekyll sia anche Mr Hyde.
Cristian Fuschetto-Giornalista scientifico del Mattino e Filosofo Morale
