Lo sviluppo spontaneo della conoscenza negli organismi viventi: unità di funzione e struttura

Sommario
Le interazioni intermolecolari all'interno degli organismi viventi avvengono non come eventi individuali indipendenti ma come parte di una rete collettiva di eventi interconnessi. Il problema dell'emergenza di questa dinamica collettiva e della biocomunicazione ad essa correlata può essere affrontato nell'ambito della Teoria Quantistica dei campi (QFT). Si scopre in questo contesto che le biomolecole acquistano la capacità di muoversi in modo correlato in fase tra essi e con un campo elettromagnetico autoprodotto. Questa dinamica dà luogo ad un insieme di segnali oscillatori. E’ interessante osservare che questo insieme presenta una struttura frattale.

In questa struttura le frequenze dei vari modi oscillatori presentano accordi simili a quelli rinvenibili in una partitura musicale. L'insieme di segnali alla base dell'ordine biochimico nella materia vivente è perciò, da un lato un prodotto spontaneo della dinamica fisica delle molecole, dall'altro presenta un significato intrinseco. Struttura e funzione vengono perciò a coincidere. Uno stimolo oscillatorio preveniente dall'esterno entra all'interno di questa struttura dinamica e ne stimola un'evoluzione la cui natura non è determinata univocamente dalla struttura del segnale fornito ma dipende anche dalla struttura dell'ambiente a cui il segnale è fornito e dalla sua storia. Il segnale esterno non fornisce perciò un'informazione nel senso della teoria convenzionale formulata da Shannon ma è uno stimolo allo sviluppo della dinamica spontanea dell'organismo.

Introduzione
La differenza tra materia vivente e materia non vivente è chiara intuitivamente. Fino ad epoca recente non è stata però chiara la dinamica che dà luogo a questi due tipi di materia. Lo studio degli organismi viventi ha però messo in rilievo un numero di loro caratteristiche peculiari che li rendono differenti dai sistemi fisici non viventi anche se altamente organizzati. L’organismo vivente – che è una struttura in cui la maggior parte dei componenti è costituita da molecole d’acqua - è capace di catturare, immagazzinare ed utilizzare energia in modo coordinato in tutte le parti dell’organismo il quale dall’altra parte mantiene nel corso del processo un elevato grado di organizzazione.

L’utilizzazione dell’energia avviene attraverso processi ciclici caratterizzati da ritmi biologici i cui periodi di oscillazione possono variare da secondi ad anni. Questi processi ciclici sono mutuamente correlati e passaggi di energia avvengono tra essi. Dal punto di vista termodinamico questi processi ciclici avvengono ad un valore piccolo e costante dell’entropia, consentendo perciò al sistema di mantenere la sua organizzazione. Il valore molto basso della componente entropica garantisce che la maggior parte dell’energia totale assuma la forma di energia libera, cioè capace di produrre lavoro. Una dettagliata discussione dei suddetti aspetti può essere trovata nel rif. (1).

Questo risultato implica che esiste una correlazione tra i componenti dell’organismo vivente anche se separati da grandi distanze. Questa correlazione non è però mantenuta da un flusso di energia, cosa che implicherebbe il pagamento di una elevata bolletta energetica da parte dell’organismo. La correlazione all’interno dell’organismo vivente è invece mantenuta da un campo quantistico, chiamato nel gergo dei fisici campo di gauge ( nel caso specifico dell’organismo vivente è il potenziale elettromagnetico), accoppiato con le fluttuazioni quantistiche dei componenti; queste fluttuazioni sono la conseguenza dei principi primi della fisica quantistica che prescrive che ogni oggetto fisico (particella materiale o campo di forze) non possa non fluttuare. L’insieme delle fluttuazioni quantistiche dei componenti di un insieme di corpi materiali può presentarsi in due modi differenti.

In un primo modo queste fluttuazioni non sono reciprocamente sintonizzate, restano non correlate, dando luogo a un risultato globale molto piccolo caratterizzato da piccole oscillazioni attorno allo zero. Esiste però anche la possibilità che queste fluttuazioni si sintonizzino tra di loro producendo un campo di gauge non nullo, che svolge il ruolo di agente di correlazione tra i componenti. Questa correlazione non è connessa ad una trasmissione di energia ma alla messa in comune di un ritmo di oscillazione ( denominato fase nel gergo dei fisici) (2). Una metafora per descrivere il suddetto stato ( chiamato dai fisici stato coerente) del sistema fisico è quello di una orchestra formata da numerosi orchestrali, ognuno dotato di uno strumento specifico.

In assenza di coordinazione l’insieme delle emissioni sonore degli orchestrali produrrebbe un rumore il quale diventa una musica soltanto in presenza di un direttore d’orchestra che sintonizza le emissioni dei differenti orchestrali. Per produrre questo risultato il direttore d’orchestra non trasmette nessuna energia agli orchestrali, i quali sono responsabili della produzione di tutta l’energia dell’orchestra. La quantità fisica trasmessa all’orchestra dal suo direttore non è l’energia ma la fase. Questa metafora non è tuttavia completamente adeguata a descrivere quello che accade in un sistema fisico coerente. Infatti nella metafora il direttore è un soggetto diverso dagli orchestrali mentre in un sistema fisico coerente la formazione di una fase collettiva ben definita è un processo spontaneo prodotto dalla auto-organizzazione del sistema (3). Nell’ambito della teoria quantistica dei campi è stato possibile dimostrare il seguente teorema (4) : un insieme di componenti microscopici ( atomi e/o molecole) dotate di una molteplicità di configurazioni interne transita dallo stato in cui i componenti sono indipendenti ad uno stato di energia più bassa in cui si stabilisce tra di essi una correlazione coerente, quando la temperatura è al di sotto di un valore critico e la densità eccede una soglia.

Una visione intuitiva di questo teorema è fornita nel rif. (5) e può essere così riassunta. Un atomo (o molecola) la cui taglia è dell’ordine dell’ Angstrom ( cioè 1 centomilionesimo di centimetro) richiede una energia dell’ordine di alcuni elettronvolt (eV) per transire da una configurazione all’altra. Questa transizione può essere indotta da una fluttuazione del campo elettromagnetico del vuoto, sotto forma di un fotone virtuale la cui energia coincida con l’energia necessaria per il salto di configurazione. La taglia di questo fotone è data dalla sua lunghezza d’onda che, nel caso citato, è dell’ordine del migliaio di Angstrom. In altre parole la taglia dell’oggetto (il fotone) capace di mutare la configurazione di un atomo è mille volte maggiore della taglia dell’oggetto (l’atomo) da trasformare. Alle normali densità dei gas nelle condizioni fisiche esistenti alla superficie terrestre il fotone emerso dal vuoto può contenere all’interno del suo volume molte migliaia di componenti microscopici del gas.

Chiamando N tale numero e P la probabilità di cattura del fotone emerso dal vuoto da parte dell’atomo (numero valutabile attorno a 10^-5 sulla base dell’elettrodinamica quantistica) la probabilità che il fotone sia catturato da almeno uno dei componenti materiali è PxN. Quando N è abbastanza grande per cui questo prodotto diventa 1, il fotone diventa permanentemente prigioniero dei componenti microscopici e non può essere riemesso all’esterno. L’insieme delle particelle materiali diventa perciò una trappola per le fluttuazioni elettromagnetiche del vuoto, che danno luogo a un campo elettromagnetico intrappolato nella materia e oscillante in fase con essa.

Si genera perciò un sistema risonante in cui tutti i componenti microscopici contenuti nella regione corrispondente al volume del fotone (denominata nel rif (4) dominio di coerenza) oscillano collettivamente tra due configurazioni individuali al ritmo del campo elettromagnetico intrappolato. In accordo con un teorema di elettrodinamica (4, 5) ogni particella capace di risuonare con questa frequenza comune di atomi e campo elettromagnetico viene attirata fortemente all’interno del dominio di coerenza. I campi elettromagnetici intrappolati svolgono perciò un ruolo ordinatore degli incontri tra molecole che danno luogo alle reazioni chimiche.

L’ordinamento avviene attraverso un codice di frequenze per cui soltanto le molecole risonanti tra di loro e con il campo elettromagnetico intrappolato si attraggono fortemente anche a grandi distanze, purchè interne al campo elettromagnetico. Il meccanismo diffusivo degli incontri molecolari, basato sul moto casuale delle molecole e sui loro incontri fortuiti, finora considerato dai biochimici, è perciò sostituito da un meccanismo in cui gli incontri molecolari sono guidati dal campo elettromagnetico. Lo stato coerente ha un’energia minore di quella dell’originario stato non coerente e la differenza è nota nel gergo dei fisici come energy gap. Questa quantità deve essere confrontata con l’energia delle collisioni termiche tra atomi, la quale, al di sopra di una soglia calcolabile con i metodi della meccanica statistica, rompe la concordanza di fase tra i componenti microscopici, tipica dello stato coerente. SI comprende perciò perché la coerenza può sussistere solo al di sotto di una certa temperatura.

Tra tutte le specie atomiche e/o molecolari, l’acqua assume un ruolo peculiare poiché nel suo caso specifico le due configurazioni tra le quali avviene l’oscillazione coerente sono quella di minima energia in cui tutti gli elettroni sono fortemente legati ai nuclei ed una configurazione eccitata in cui un elettrone per molecola è quasi libero. Il dominio di coerenza dell’acqua è perciò un reservoir di elettroni quasi liberi capaci a causa della coerenza di compiere oscillazioni collettive di plasma (vortici) quando si abbia apporto di energia dall’esterno. E’ stato possibile calcolare lo spettro degli stati eccitati corrispondenti alle oscillazioni collettive degli elettroni quasi liberi. Emerge la possibilità di una ulteriore coerenza a più larga scala in cui il ruolo dei componenti microscopici è assunto dai domini di coerenza dell’acqua, un cui insieme avente la taglia della lunghezza d’onda del campo elettromagnetico responsabile della correlazione creatasi tra i domini viene ora a formare un “superdominio” di coerenza tra domini di coerenza (supercoerenza).

L’insieme di elettroni quasi liberi del superdominio dà luogo ad un ulteriore spettro di stati eccitati capace di generare un ulteriore grado di coerenza e così via. Si viene perciò a creare una struttura gerarchica di domini di coerenza, formata da livelli ognuno contenuto nel precedente, che ricopre un vasto intervallo di scale caratteristiche spazio-temporali, che vanno nell’ambito spaziale dal decimo di micron dei domini di coerenza tra molecole ai metri delle correlazioni più elevate e nell’ambito temporale dalle vite molto lunghe dei domini di coerenza più piccoli, alimentati dalle fluttuazioni quantistiche del vuoto, alle vite molto più brevi delle correlazioni più elevate, alimentate dalle fluttuazioni elettromagnetiche ambientali. Ogni componente elementare dell’organismo è perciò coinvolto in una sequenza ordinata di oscillazioni coerenti, il cui insieme ricopre una scala molto ampia che corrisponde all’insieme delle taglie e dei ritmi di oscillazione delle strutture macroscopiche in cui il componente dato è incluso. Nasce perciò (6) una struttura complessa verticale di domini di coerenza, ognuno contenuto nel precedente, che dà luogo ad una gerarchia parallela a quella riscontrabile negli organismi viventi (organelli, cellule, organi, apparati, tessuti, individui, specie).

E’ stato possibile preparare in pratica, a partire da acqua normale, esposta agli stati coerenti presenti nei processi fotosintetici acqua supercoerente in cui è possibile osservare i fenomeni suddetti ( metodo WHITE Holographic Bioresonance, rif.7). L’osservazione delle oscillazioni del potenziale elettromagnetico all’interno di acqua resa permanentemente coerente ha permesso di rilevare la struttura delle oscillazioni. E’ stato riscontrato che questa struttura presenta le caratteristiche dei frattali (8). Questo risultato è estremamente importante alla luce di un teorema dimostrato da Vitiello (9) per cui una struttura frattale corrisponde sempre ad uno stato coerente. L’esame dei segnali frattali rinvenibili nei sistemi acquosi mette in rilevo l’esistenza di correlazioni tra le frequenze dei vari livelli coerenti in cui il sistema si articola. L’insieme di queste frequenze diventa simile ad una partitura musicale. Perciò l’insieme delle oscillazioni elettromagnetiche dei domini di coerenza assume un aspetto duplice.

Da un lato esso governa gli incontri tra le molecole presenti nel campo e determina in conseguenza la costruzione della struttura. Dall’altro lato esso, considerato in se stesso, è una musica avente un significato intrinseco, un meaning, un significato il cui contenuto è appunto la procedura di costruzione della struttura, la quale si presenta all’esterno proprio attraverso questa sua musica interna. Funzione e struttura vengono perciò a coincidere (10, 11). Un segnale elettromagnetico fornito dall’esterno alla struttura coerente non ha bisogno di avere un contenuto informativo corrispondente al mutamento che esso induce nella struttura. Infatti un segnale capace di modificare un qualsiasi elemento della struttura gerarchica coerente induce al suo interno una dinamica complessiva che determina mutamenti molto più vasti del suo particolare contenuto; questo accade perché la struttura coerente ha un significato intrinseco capace di dialogare con lo stimolo esterno portato dal segnale. Perciò quella che si usa chiamare informazione biologica ha una natura diversa dall’informazione di cui si occupa la teoria di Shannon (12).

Nella teoria di Shannon sia l’informante che l’informato sono oggetti passivi incapaci di auto-organizzazione per cui il messaggio informativo deve contenere tutti i dettagli dell’operazione da compiere in quanto l’informato non può intuirli sulla base base della propria dinamica interna. Una conferma di quanto ora detto viene dagli esperimenti condotti dal gruppo diretto da Luc Montagnier (13), premio Nobel per la Biologia e Medicina nel 2008. In questi esperimenti segmenti di DNA estratti da micro-organismi sono sospesi in acqua. Quando il grado di diluizione, cioè la quantità d’acqua presente, eccede una soglia, segnali elettromagnetici di bassa frequenza sono registrati, confermando l’intreccio tra dinamica molecolare ed elettromagnetismo esposto in precedenza.

Questi segnali possono essere registrati e inviati per via telematica ad un altro laboratorio distante, in modo da evitare il pericolo di contaminazione molecolare. Nel laboratorio di arrivo i segnali sono forniti ad un recipiente contenente acqua pura. Dopo un congruo tempo di esposizione nell’acqua così trattata è immerso un kit PCR, cioè l’insieme dei monomeri di cui il DNA è composto, insieme all’opportuno catalizzatore (polimerasi). Il risultato sorprendente è che in capo a un breve tempo appare proprio il DNA di partenza. Il sistema acquoso finale ha perciò ricostruito una struttura molto complessa come il DNA sulla base della somministrazione di un segnale elettromagnetico avente una complessità molto minore.

Si deve perciò concludere che il sistema fisico fondato sull’acqua può generare una dinamica spontanea capace di costruire sulla base di stimoli relativamente semplici strutture altamente complesse, è cioè un sistema capace di generare conoscenza. Siamo allora forse alle soglie della comprensione della dinamica capace di fare emergere una psiche all’interno della materia?

 

Emilio Del Giudice
già Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sezione di Milano
Centro Studi Eva Reich, Milano

Alberto Tedeschi
WHITE Holographic Bioresonance, Milano
 

 

Bibliografia

1) Ho Mae-Wan 2013, Circular thermodynamics of organisms and sustainable systems, Systems 2013, 1, 30-49; doi:10.3390/systems1030030
2) Del Giudice E., Tedeschi A., Vitiello G., Voeikov V,, 2013, Coherent structures in liquid water close to hydrophilic surfaces, Journal of Physics.: Conference Series 442, article ID 012028
3) Del Giudice, E., Pulselli, R.M., Tiezzi, E., 2009. Thermodynamics of irreversible
processes and quantum field theory: an interplay for the understanding of
ecosystem dynamics. Ecological Modelling. 220, 1874–1879
4) Preparata G 1995, QED Coherence in Matter, World Scientific, Singapore-London-New York
5) Del Giudice E, Spinetti PR, Tedeschi A, 2010, Water dynamics at the root of metamorphosis in living organisms, Water, 2, 566-586
6) Del Giudice, E.; Tedeschi, A. 2009 Water and the autocatalysis in living matter. Electromagnetic Biology and. Medicine., 28, 46-54
7) Tedeschi A. 2010, Is the living dynamics able to change the properties of water?. Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 5, 60–67
8) Capolupo A., Del Giudice E., Elia V., Napoli E., Germano R., Tedeschi A., Vitiello G., 2014, Self-similarity properties of nafionized and filtered water and deformed coherent states, International Journal of Modern Physics B 28 article id (in corso di stampa)
9) Vitiello G., Fractals, 2012, Coherent states and self-similarity induced noncommutative geometry Phys. Lett. A 376, 2527-2532, arXiv:1206.1854 10) Vitiello G., 1998,, Structure and function,in "Toward a Science of Consciousness" S.H.Hameroff et al. Eds., MIT Press, Boston 1998, p.191-196.
11) Vitiello G, 2012, Struttura e funzione. Una visione ecologica integrata. Rivista di filosofia neoscolastica, num. 4, 625-637.
12) Shannon C.E., 1948, A mathematical theory of communication, Bell system Technical Journal, vol 27, numeri di luglio e ottobre
13) Montagnier L., Aısa J., Del Giudice E., Lavallee C., Tedeschi A., and Vitiello G., 2011, DNA waves and water, Journal of Physics: Conference Series, 306, 1, Article ID 012007

 

 

fonte: http://www.altrogiornale.org/news.php?extend.9008