Entrambe le reti sono note in dettaglio, ma insieme forniscono nuovi effetti

Con una configurazione ingegnosa, gli scienziati dimostrano che un fenomeno teorico si verifica effettivamente in natura. Una svolta nella scienza di base.

“Non l’abbiamo visto arrivare.” Dalle centrali elettriche ai database, l’effetto sta avvenendo. Se colleghi insieme due (o più) sistemi, a volte devi solo aspettare e vedere qual è il risultato. Il feedback da un sistema all’altro può causare effetti imprevisti.

Questa è chiamata teoria dell’interdipendenza di rete, descritta tredici anni fa da Shlomo Havlin, Eugene Stanley e dai loro colleghi in un articolo di Natura. Ciò ha aperto un’area di ricerca completamente nuova. “Le reti interdipendenti hanno le loro dinamiche”, sottolinea Piet Van Mieghem, professore alla TU Delft. Dirige una sezione intitolata Network Architecture and Services che studia, tra l’altro, questi fenomeni. “Osserviamo le reti e ne sappiamo molto, ma non capiamo abbastanza bene come interagiscono le reti”.

Il principio potrebbe essere dimostrato matematicamente, ma è un’altra cosa dimostrarlo effettivamente in un esperimento. Ora è fatto. Ispirato dalla teoria di Havlin, il suo collega Aviad Frydman dell’Università Bar-Ilan di Israele ha creato una configurazione che lo dimostra. Lo ha fatto posizionando due reti una accanto all’altra che erano in uno stato di superconduttività, nel senso che non hanno resistenza elettrica. Quando un tale sistema si riscalda, la superconduttività si spegne e passa gradualmente alla normale conduzione. Ogni sistema ha la propria temperatura critica per questo, che dipende principalmente dal materiale utilizzato.

Una brusca transizione

Nell’esperimento, i flussi di elettroni dei due sistemi sono rimasti separati l’uno dall’altro, ma il calore rilasciato è stato scambiato. Ad esempio, i processi nei due superconduttori si influenzano a vicenda. Il risultato è stato esattamente quello previsto dall’interdipendenza di rete: l’accoppiamento termico ha causato il passaggio improvviso e simultaneo dei due sistemi alla normale conduzione, invece di “dissolversi”. In inserire un elemento Fisica Naturale questo mese, Frydman descrive come hanno misurato questa brusca transizione.

“La natura segue il principio matematico”, afferma soddisfatto Van Mieghem. “Abbiamo osservato qualcosa che non avevamo mai visto prima in fisica”. Sebbene l’interdipendenza di rete sia meglio conosciuta per l’interruzione che provoca, sottolinea i potenziali vantaggi. “Due reti fanno un collegamento, ormai è chiaro. Se conosci questo collegamento, puoi costruire i sistemi su di esso. Non è certo inconcepibile offrire applicazioni che beneficino di questo effetto.

Ma al momento siamo soprattutto nella “fase processuale”, come la chiama il professore di Delft. I sistemi collegati diventano rapidamente troppo complicati per essere compresi con le attuali conoscenze. Il cambiamento climatico è un noto esempio in cui l’interazione di processi noti di per sé può portare a un risultato imprevedibile.

Per Van Mieghem, l’esperienza di Frydman et al sottolinea soprattutto l’importanza di una visione ampia. “Se pensi elettricamente, non penserai mai all’accoppiamento termico. Vuoi principalmente sbarazzarti di quel calore, spegni il tuo sistema. Ma quel calore c’è. Puoi anche usarlo. Per questo, devi guardare il tutto.

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