O chestiune importantă și de mare finețe în fizică, dar mai ales în studiul sistemelor complexe, este de a stabili felul în care comportamentul sistemelor macroscopice decurge din anumite ipoteze referitoare la elementele care le compun. Respectiva temă este un capitol de bază al fizicii statistice, fiind pentru mulți fizicieni cea mai importantă parte a acestei științe.
În fizică, un sistem macroscopic se definește ca fiind alcătuit constă dintr-un număr de particule cu adevărat mari: așa-numita constantă a lui Avogadro (după numele fizicianului și chimistului italian A. Avogadro, 1776-1856), a cărei valoare este de 1023, un număr mare. În același timp, atunci când acesta se aplică la sistemele sociale umane, este urmărit modul în care comportamentele microscopice (= individuale) se leagă de comportamentele macroscopice. Ipoteza de la care se pornește este aceea potrivit căreia cunoașterea unei scale permite cunoașterea celeilalte scale. Relația astfel stabilită se numește „stocastică”.
Inițial, e principala problemă a fizicii statistice ce apare în studiul feromagnetismului. Așa-numitul modelIsing a fost dezvoltat de fizicianul W. Lenz, ca un tribut adus studentului său Ernst Ising, căruia i-a coordonat teza de doctorat în 1920. Lenz i-a propus o problemă lui Ising, rezolvată cu la fel de mare succes ca și cea din teza sa de doctorat din 1924, stabilind că în cadrul mecanicii statistice, într-un sistem cu o singură dimensiune nu există nici o tranziție de fază, respectiv o transformare de la o fază la alta sau, echivalent, o schimbare de stare într-un sistem.
În acest fel, mecanica statistică – și anume acel capitol al fizicii care permite deducția funcționării sistemelor macroscopice pornind de la stările microscopice prin intermediul teoriei probabilității – ne ajută să înțelegem că există tranziții de fază. O tranziție de fază reprezintă unul dintre semnele distinctive care susțin concluzia că există un sistem sau un comportament complex.
Nu fără o justificare certă și referindu-ne strict la comportamentul social uman, întreaga problemă conduce la ceea ce este cunoscut drept fizica socială. Acesta este studiul fenomenelor, sistemelor și comportamentului uman, bazeleregăsindu-se în teoria probabilității și termenii statistici. Această idee necesită o scurtă explicație.
Cultura și știința au reușit abia cu puțin timp în urmă să înțeleagă ființele umane din punct de vedere statistic; mai exact, în termenii distribuției statistice. Spre exemplu, distribuția Poisson, cea exponențială, normale, și altele – toate, distribuții de probabilitate. Înainte de această schimbare, oamenii erau percepuți în funcție de trăsăturilecare îi individualizau: nebunia lui Nero, nasul Cleopatrei, curajul lui Carol cel Mare sau îndoiala lui Hanibal, dintre exemple.
În modelul Ising, fizica joacă un rol-cheie. Mai precis, termodinamica constituie cadrul ipotezelor, iar scopul este de a stabili dacă un sistem dat este entropic sau nu; cu alte cuvinte, dacă are o tendință pronunțată spre ordine sau spre dezordine. Aceasta este o problemă centrală în studiul sistemelor complexe.
Așadar, un sistem termodinamic se caracterizează, printre altele, prin parametrul de comandă, care la rândul său depinde de mai mulți factori, cum ar fi temperatura, forțele de coeziune și altele. La o privire generală, se pot distinge două tipuri de tranziții de fază. Grosso modo spus, o tranziție de fază de ordinul întâi este una discontinuă, în timp ce o tranziție de fază de ordinul doi este una continuă.
La o privire generală, putem identifica câteva concepte importante referitoare la acest subiect, cum ar fi stările și punctele critice, respectiv acelea în care un fenomen: a) își modifică starea sau b) în care are loc o despărțire în istoria unui sistem. Modelul Ising posedă calitatea de a oferi o soluție analitică exactă.
Într-adevăr, este extrem de dificil pentru sistemele macroscopice să țină o evidență detaliată a tuturor particulelor sau indivizilor, iar ulteriorsă prezică comportamentul sistemului. Acesta este motivul pentru care metodele statistice și, mai precis, abordările probabilistice sunt de mare ajutor. Cu alte cuvinte,înțelegând comportamentul statistic al sistemului la nivel macro, se poate deduce apoi comportamentul individual al componentelor sistemului.
Modelul Ising reprezintă în plan uman și pedagogic una dintre acele excepții magnifice în care profesorul își felicită studentul pentru reușită, iar ulterior dezvoltă modelul recunoscând meritul studentului. Opusul a ceea ce ar face marea majoritate a profesorilor.
1957. Lenz, fizician german, și-a dus existența în cea mai întunecată perioadă din istoria țării sale. S-a născut în 1888 și a murit în 1957. A trecut prinPrimul Război Mondial, criza Republicii de la Weimar, dobândirea puterii de către național-socialism și al Doilea Război Mondial. Cu toate acestea, a trăit într-o atmosferă de camaraderie și strânsă colaborare între profesori și elevi, fiind puternic sprijinit de către A. Sommerfeld, unul dintre exponenții de seamă ai fizicii cuantice.
Pauli, P. Jordan,E. Ising însuși și O. Stern, alături de alți câțiva dintre elevii săi, au beneficiat de caracterul bonom și de inteligența investigativă a lui Lenz. Modelul Ising constituie unul dintre cele mai importante instrumente folosite în studiul relațiilor dintre un sistem macroscopic și unul microscopic. Iar aceasta reprezintă, fără îndoială, una dintre preocupările fundamentele ale științei contemporane. Problema principală nu constă în a reduce complexitatea macrosistemului la variante simplificate ale comportamentului individual, dar nici de a generaliza și mai mult un macrosistempornind de la criterii statistice ale particulelor individuale.
La urma urmei, trăim într-un univers probabilistic.
Traducere din limba spaniolă de Adriana Rosenthal
