Quali sono le proprietà emergenti?

Un vecchio detto ci dice che "il tutto è maggiore della somma delle sue parti". Un modo più elaborato per dirlo è con il termine proprietà emergenti, un termine usato nella scienza, nella teoria dei sistemi, nella filosofia, negli studi urbani e persino nell'arte. Le "proprietà emergenti" si riferiscono a quelle proprietà che sono del tutto inaspettate e includono fenomeni emergenti nei materiali e comportamenti emergenti nelle creature viventi. Derivano dal funzionamento collaborativo di un sistema, ma non appartengono a nessuna parte di quel sistema. In altre parole, le proprietà emergenti sono proprietà di un gruppo di oggetti, siano essi insetti, atomi o edifici, che non troveresti in nessuno dei singoli oggetti. Esempi di proprietà emergenti includono città, cervello, colonie di formiche e sistemi chimici complessi.

Una singola formica è un organismo piuttosto limitato, con poca capacità di ragionare o svolgere compiti complessi. Nel complesso, tuttavia, una colonia di formiche svolge compiti sorprendenti, dalla costruzione di colline e dighe alla ricerca e allo spostamento di enormi quantità di cibo. In questo contesto, le proprietà emergenti sono i cambiamenti che si verificano nel comportamento delle formiche quando le singole formiche lavorano insieme.

Da sola, una formica si comporta in modo irregolare e quasi a caso. Ma milioni di azioni casuali di migliaia e migliaia di formiche possono servire per identificare i compiti necessari e organizzare altre formiche per completarli. Una formica che trova cibo, ad esempio, secerne una piccola quantità di una sostanza ormonale che attira altre formiche che, a loro volta, secernono anche quella stessa sostanza quando raggiungono la stessa fonte di cibo. Così, migliaia di formiche erranti si organizzano in linee rette che conducono al picnic più vicino. L'organizzazione delle formiche, possibile solo quando il sistema funziona nel suo insieme e le azioni individuali si rafforzano a vicenda, è una proprietà emergente.

La coscienza umana è spesso chiamata una proprietà emergente del cervello umano. Come le formiche che compongono una colonia, nessun singolo neurone contiene informazioni complesse come l'autocoscienza, la speranza o l'orgoglio. Tuttavia, la somma di tutti i neuroni del sistema nervoso genera emozioni umane complesse come la paura e la gioia, nessuna delle quali può essere attribuita a un singolo neurone. Sebbene il cervello umano non sia ancora sufficientemente compreso per identificare il meccanismo con cui funziona l'emergenza, la maggior parte i neurobiologi concordano sul fatto che complesse interconnessioni tra le parti danno luogo a qualità che appartengono solo al totale.

La chimica studia una serie di casi in cui le singole forze o azioni non si sommano necessariamente a una semplice somma delle parti. In fisica, due forze che agiscono su un corpo aumentano naturalmente la forza totale. La chimica, d'altra parte, si occupa di casi in cui complesse organizzazioni di energia atomica in elementi e composti, possono portare a reazioni chimiche che non sono una semplice combinazione degli effetti delle parti coinvolti.

Le reazioni di neutralizzazione, ad esempio, furono usate dal filosofo John S. Mill per descrivere situazioni in cui i principi di causa ed effetto per ciascuna delle parti coinvolte in una reazione non potevano prevedere il risultato. Per fare un esempio specifico: quando l'acido cloridrico e l'idrossido di sodio si combinano, il risultato è sale e acqua, un prodotto per nulla coerente con gli effetti di un forte acido o basico composto.

La complessa organizzazione sociale degli esseri umani mostra anche alcune proprietà emergenti. Gli scienziati sociali e gli urbanisti spesso indicano le città come l'esempio più chiaro di emergenza nell'interazione umana. Studiano come alcune aree di una città tendano a sviluppare attività economiche o sociali simili e gradualmente diventino centri specializzati dai distretti teatrali ai grandi mercati del pesce. Soprattutto nel caso di attività che non sono controllate dai regolamenti urbanistici, la decisione di un individuo di svolgere una determinata attività in un determinato luogo tende a rendere più attività simili o complementari nelle vicinanze fattibile. Se una persona apre un teatro in una strada, la zona inizia ad essere frequentata da persone che cercano attività culturali, fino a quando la strada attira gallerie d'arte e scuole e gradualmente diventa un luogo culturale a quartiere. Nessuna singola persona prende la decisione di generare un centro culturale, ma la confluenza degli interessi crea lo spazio attraverso proprietà emergenti.