Capire la chimica

Capire la chimica

di: Paolo Manzelli/University of Florence

Sincronie catalitiche e creatività scientifica

Brevi rimembranze dagli insegnamenti di Giorgio Piccardi. (Firenze 1895-1972)

Abstract della Relazione Di Paolo Manzelli : al Convegno ON-NS – Firenze – c/o VIESSEUX Palazzo
Strozzi- 11/11/2004 – Firenze

“Capire come chimica governi l’andamento delle reazioni di trasformazione dei Reagenti in Prodotti
non e così semplice proprio in quanto sarà necessaria una più adeguata conoscenza del divenire dei
processi temporali irreversibili che assumono un carattere evolutivo nel procedere delle relazioni
tra energia e materia…” Cio’ era quello che ci diceva il Prof. Piccardi proprio all’inizio della
sue lezioni . Gli schemi ed i modelli interpretativi della chimica-fisica sono infatti alquanto
riduttivi rispetto alla reale complessita’ delle dinamiche di reazione chimica. Pertanto
l’atteggiamento migliore per capire la chimica è insito nella curiosità di scoprire le ragioni e le
correlazioni reciproche insite nelle dinamiche di trasformazione di tutto cio’ che esiste in natura.
La chimica quindi, va compresa in termini semplici, ma pur sempre problematici nel tentativo di
creare un linguaggio ed una metodologia cognitiva universale capace di interpretare al meglio
l’evoluzione chimica e bio-chimica dell’Universo.

Il compito e certamente arduo ma non impossibile procedendo per gradi nell’ampliare l’osservabile e
precisare più puntualmente l’osservato. Quindi procedendo in tal senso, vediamo come il profilo
della reazione tra Reagenti ( R ) e Prodotti ( P ) possa essere facilmente indicato da una curva,
dove in ordinate si inserisce la Energia Potenziale ed in ascisse la cosiddetta “Coordinata di
Reazione”. (vedi Figura). Notiamo subito che negli studi di Cinetica di Reazione, in ascisse, i
chimici “non” pongono il “tempo cronologico” per analizzare la velocità di reazione, ma la
“Coordinata di Reazione”. Quest’ultima infatti non indica solo la misura del tempo convenzionalmente
definita dalla osservazione cronometrica, ma qualcosa di più complesso che è diretta conseguenza del
fatto che l’andamento effettivo della reazione non è lineare.

Una reazione chimica viene infatti ad essere accelerata e/o decelerata in modo oscillante dalla
azione di uno o più catalizzatori, così che l’altezza ed il profilo della curva tendono a variare
dinamicamente nel corso della reazione. La coordinata di reazione pertanto non rappresenta
semplicemente il tempo misurato da un orologio, ma indica contemporaneamente l’informazione
sull’effettivo percorso seguito dalla interazione tra Energia e Materia durante l’andamento della
reazione.

Il concetto di “tempo come coordinata”, pertanto si dilata includendo sia la memoria che la
direzione della evoluzione delle trasformazioni e cioè le due componenti effettive del tempo
presente, come traccia mnemonica e come anticipazione futura dello sviluppo. La durata del tempo nel
contesto di una trasformazione chimica , può essere considerata quindi come un indicatore di
Informazione, che definisce l’effettivo sviluppo del flusso energetico, conducendo progressivamente
la trasformazione dall’equilibrio caratteristico dei Reagenti a quello della realizzazione dei
Prodotti. Diversamente dalla fisica, che sostanzialmente tratta di fenomeni reversibili nel tempo,
la chimica si trova nelle necessita di comprendere eventi irreversibili, proprio in quanto le
trasformazioni non sono riconducibili esclusivamente alle dinamiche del moto nello spazio come lo
sono gli eventi interpretabili meccanicamente, basati su una concezione lineare del tempo come
sequenza di istanti successivi.

La catalisi infatti genera progressivamente ordine dal disordine entropico della trasformazione
stabilizzando il sistema di reazione mediante una attività sinergica di risonanza, che indirizza e
la direzione effettiva del cammino di reazione. Tale orientamento corrisponde a tutti gli effetti ad
una informazione “anticipativi” della direzione di sviluppo della reazione, così che la catalisi
chimica ha la funzione che per analogia assume un bravo direttore di orchestra il quale anticipa
l’organizzazione delle diverse tonalità e frequenze degli strumenti per combinare in maniera non
dissonante e casuale i ritmi ed armonie della musica.

Il Prof. Piccardi, parlando a noi studenti, proponeva una riflessione assai saggia che ancor oggi
colpisce per la sua semplicità ed immediatezza; diceva infatti la reale irreversibilità del tempo si
associa alla effettiva irripetibilità dei percorsi di reazione delle trasformazioni chimiche, le
quali contengono come memoria una traccia di informazione catalitica della trasformazione; pertanto
la effettiva irreversibilità delle trasformazioni è indotta dal fenomeno catalitico ( o
auto-catalitico) associato a ciascuna reazione, in quanto la catalisi agisce nel generare
l’informazione necessaria a porre all’unisono la co-azione interattiva delle trasformazioni di
materia ed energia necessaria per in produrre coincidenze spazio-temporali irreversibili che
producono un nuovo ordine molecolare relativamente stabile.

Con queste premesse il Prof. Piccardi proseguiva le sue lezioni sottolineando la necessità
contemporanea di superare la “visione meccanicistica dell’universo”, già profondamente minata dal
“Principio di Indeterminazione” (HEISENBERG 1927) , quest’ultimo considera il fatto che quando si
focalizza una maggior precisione la velocità (ndr. considerando il tempo istantaneo e non come
durata ), più aumenta l’incertezza sulla posizione e viceversa. Quanto sopra sembra porre un limite
invalicabile alla conoscenza a causa della imprecisione della misura relativa dello spazio/tempo.
Pertanto a seguito di una tale convinzione, la “meccanica quantistica” ha accettato
l’indeterminazione delle misure su scala atomica o inferiore come fatto reale e non come limite
cognitivo del paradigma interpretativo della scienza. A tal proposito il il Prof. Piccardi ci
ricordava sempre che Albert Einstein asseriva “DIO NON GIOCA A DADI CON LA NATURA”, volendo dire che
la effettiva limitatezza risiedeva nell’acquisire come reale un modello interpretativo
probabilistico della evoluzione naturale dell’Universo, nel tentativo di risolvere i problemi della
scienza in modo contraddittorio, ammettendo una probabilità non nulla che un evento accada anche se
del tutto improbabile.

Il Prof Piccardi pertanto fu un critico del modo concettuale di procedere della chimica-fisica a lui
contemporanea, e di conseguenza fu per molti aspetti del suo indagare sui “Fenomeni Fluttuanti”, fu
fortemente incompreso dalla scienza accademica; comunque egli restò convinto che la permanenza del
paradigma scientifico proprio della fisica meccanicista, avrebbe accentuato in futuro la difficoltà
di espressione intellettuale creativa della scienza, ormai necessaria al fine di comprendere i
sincronismo tra i ritmi biologici e cosmologici, di cui la chimica avrebbe dovuto doveva essere
l’anello di comprensione, proprio a partire dalla puntuale osservazione delle dinamiche di sviluppo
delle reazioni chimiche oscillanti, per poi procedere nella comprensione più ampia dei fenomeni da
lui denominati “Fenomeni Fluttuanti” che includono elementi di interazione di origine
elettromagnetica e gravitazionale.

Pertanto ancor oggi, presentando queste personali memorie tratte dagli insegnamenti di Giorgio
Piccardi, nell’ambito della Prima Riunione del “Open Network for New Science” (11/NOV/2004- FIRENZE
c/o Vieusseux, Palazzo Strozzi in Firenze) ritengo che, proprio alla luce di questa nuova chiave di
lettura del “Tempo come Coordinata di Informazione”, divenga effettivamente possibile iniziare a
promuovere una interpretazione scientifica innovativa, finalizzata verso la comprensione di nuove
importanti tematiche relative al sincronismo dei ritmi biologici e cosmologici, aprendo in tal modo
la strada a più ampie e profonde riflessioni, che non riguardano solo gli eventi di trasformazione
tra energia e materia in una provetta, ma che si estendono comprensione delle sincronie delle
reazione biochimiche ivi comprese quelle che avvengono nel nostro cervello, dando vita allo sviluppo
concettuale del pensiero scientifico in una attività sinergica con la co-evoluzione creativa della
nostra mente cosciente.

NOTA ESPLICATIVA:

Dalla precedente figura che rappresenta la variazione di Energia di Trasformazione sulla Coordinata
di reazione chimica, si nota che, nella fase di transizione della trasformazione chimica, nella
quale si verificano fenomeni oscillanti (Clock Reactions), avviene un cambiamento di segno
dell’Entropia del sistema, da positiva ( +S ), in Neg- entropia ( -S ). I processi catalitici di
attivazione ed inibizione accompagnano la transizione tra il vecchio ordine molecolare dei reagenti
(R) al nuovo, relativo ai prodotti della reazione (P). Nella transizione indicata in figura dove è
il simbolo di un orologio si generano attività oscillanti di modulazione catalitica della reazione
che determina un progressivo andamento tra ordine precedente, disordine e infine nuovo ordine
molecolare, indicato in figura dalla variazione : +S //-S .

Quest’ultimo rapporto è correlabile al flusso di informazione che circola nel sistema di
trasformazione. Tale variazione oscillante di Entropia da positiva a progressivamente negativa, a
cui sono associate sensibili variazioni di temperatura e pressione, viene infatti recepita da
ricettori catalitici, come un segnale di informazione agente nella modulazione dell’andamento della
reazione oscillante, in modo da indirizzare la cinetica delle trasformazione chimica da un sistema
divergente ( +S ) ad un sistema convergente ( -S ) e quindi direzionare la trasformazione dei
Reagenti verso una nuova organizzazione molecolare ad equilibrio stabile dei Prodotti.

Per ulteriori informazioni:

Paolo Manzelli
Director of LRE/EGO-CreaNet-“VIA” – University of Florence
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