Perché in natura un gruppo di individui si muove o agisce in modo coordinato anche in mancanza di una guida o di una regola esplicita che indirizzi questo coordinamento?
Un gruppo di ricercatori, Timoteo Carletti (Università di Namur), Lorenzo Giambagli (Università di Firenze e Namur) e Ginestra Bianconi (Università Queen Mary di Londra) ha studiato questo fenomeno pubblicando la ricerca su Physical Review Letters e contribuendo a gettare luce su questo tipo di fenomeni in ambiti poco compresi.
Infatti, quando ad interagire sono correnti o flussi o variabili dinamiche associate a gruppi di più di due elementi interagenti, la situazione è considerevolmente più complessa e la sincronia può essere più delicata da raggiungere.
“Un esempio paradigmatico di sincronizzazione si ha quando, ad un concerto o ad una presentazione, gli spettatori si trovano a battere le mani all’unisono, in contemporanea.” – Spiega Lorenzo Giambagli, dottorando in Cotutela tra Italia e Belgio – “Ma ci sono molti altri esempi, come quando certe sostanze chimiche reagiscono tra loro, o quando i segnali elettrici nei nostri cervelli si muovono insieme.“
Per capire come funziona la sincronizzazione, possiamo pensare a ogni cosa che interagisce come a un punto, o "nodo". Quando due nodi interagiscono, li possiamo collegare con una linea, o "link". Insieme, i nodi e i link formano una rete.
Ma nella realtà, non solo le singole cose interagiscono tra loro. A volte, gruppi di due, tre o più nodi lavorano insieme. Si pensi, ad esempio, a dei segnali sulle sinapsi di neuroni. In questo caso diventa necessario parlare di un segnale che riguarda l’interazione fra due elementi (i due neuroni in collegamento).
Questo tipo di concetto può essere esteso per considerare anche segnali che coinvolgono una interazione fra tre elementi, rappresentati con l’aggiunta di triangoli pieni alla rete, e così via.
Così facendo si ottiene, in base al sistema che si sta descrivendo, delle strutture geometriche complesse come quella mostrata, chiamate Complessi Simpliciali o Complessi di Celle.
“Mediante degli strumenti matematici provenienti dalla Topologia Algebrica è stato possibile predire il raggiungimento, o meno, degli stati sincroni che coinvolgono tutte queste diverse classi di segnali. “ – Conclude Lorenzo Giambagli – “Con questo studio abbiamo rivelato il ruolo determinante delle caratteristiche globali della struttura di interazioni che caratterizza il sistema (il complesso simpliciale). Sono le caratteristiche topologiche come buchi o cavità, infatti, a consentire il raggiungimento o meno della sincronizzazione globale dei segnali.“
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https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.187401