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Introduzione alla Filosofia Chimica

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Articolo 1/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

Sono stato a lungo indeciso se chiamare questo primo lavoro, quello generale e di introduzione, “Introduzione alla filosofia della chimica” o “Introduzione alla filosofia chimica”.   Apparentemente sembrano due espressioni identiche o quasi, ma in realtà hanno due significati diversi.  Nella prima, sia il termine “filosofia” sia il suo argomento “della chimica” sono di tipo disciplinare e, quindi, siamo nell’ambito della filosofia della scienza e, in particolare, della filosofia della disciplina che si chiama chimica.   Nella seconda, il termine “filosofia” indica “punto di vista, approccio, ecc.”, cioè tutte quelle caratteristiche che possono specificare “come la pensa e come opera la chimica” e tutte insieme ne costituiscono la sua “filosofia”.   Ho optato per questa seconda scelta, più culturale e meno disciplinare.   È stato un mio collega e amico Alessandro Giuliani dell’Istituto Superiore di Sanità di Roma, che sta scrivendo insieme ad un filosofo (Ermanno Bencivenga) un libro intitolato appunto “Filosofia chimica”, a richiamare la mia attenzione su questa piccola, ma non irrilevante differenza. Senza andare oltre in queste disquisizioni terminologiche, qui vogliamo rispondere a tre domande: Esiste una filosofia (in senso alto, non come pura pratica) chimica? A cosa si applica?  Come posiziona la cultura chimica rispetto a quella di altre discipline scientifiche e non?

Non mi soffermerò molto sulla prima domanda.   Ad essa ho cercato di dare una risposta “nei fatti” con il libro La chiave del mondo e, chi avrà la pazienza di leggerlo, avrà chiaro quale è per me la filosofia chimica.   Qui, voglio solo accennare al rapporto tra la chimica del macroscopico e quella molecolare per potermi riconnettere al sottotitolo “Dalla filosofia alla scienza: l’onnipotenza delle molecole” del citato libro.   Non è questo il posto per precisare ed evidenziare la copresenza in chimica di due piani, uno macroscopico (principalmente dei composti) e uno microscopico (principalmente delle molecole). Questo è uno dei fili conduttori sottesi a tutto il libro e riemergerà in maniera esplicita in vari momenti.   Qui voglio solo sottolineare che la filosofia chimica è in relazione (che resta, comunque, tutta da chiarire e precisare) sia con la filosofia del piano macroscopico, differenziato in milioni di composti, sia con quella del piano molecolare, altrettanto differenziato.   In questo caso, allora, la filosofia chimica, o almeno una parte rilevante di essa, si può riconnette alla ”onnipotenza” delle molecole, in tutti i campi: dalla filosofia alla scienza e questo spiega il sottotitolo del libro.

Per rispondere alla seconda domanda, ci rifacciamo direttamente all’Introduzione del libro:
“In questo libro, come dice il titolo, ci si propone di vedere le molecole come “una chiave del mondo”, cioè come i soggetti di un particolare tipo di approccio allo studio del mondo materiale, e per similitudine anche oltre; approccio onnicomprensivo, ma non esaustivo, nel senso che ogni oggetto materiale è sempre analizzabile nei termini del mondo atomico/molecolare, ma esistono degli approcci diversi, complementari, che, prescindendo da tali enti, studiano gli stessi problemi.”

In questo senso le molecole (nel piano microscopico) ed i composti (in quello macroscopico) diventano una “chiave di lettura” della realtà materiale.   Una chiave, appunto, ma non l’unica.   Quando questa chiave viene forzata, applicandola a campi umani troppo complessi per essere ridotti alla chimica, si percepiscono i limiti e i problemi.

La chimica dell'innamoramento

Infine, per rapportare la filosofia chimica a quelle delle altre discipline, per posizionare la chimica nel più generale ambito culturale, nel libro (e ribadito nella Prefazione all’edizione in e-book; tale nuova ampia Prefazione costituisce, di fatto, un aggiornamento di tale libro) si è accennato all’enorme trasformazione che avvenuta in tutti gli ambiti scientifici e non solo, una trasformazione di paradigma che ha caratterizzato la seconda parte del XX secolo.   In questo periodo, infatti, sono avvenute due “rivoluzioni” scientifiche che hanno modificato profondamente la scienza e la stessa immagine del mondo da essa ricavata.   Esse vanno sotto i nomi di Scienze della complessità e Teoria generale dei sistemi (o, in maniera più corretta, Sistemica).   Tale cambiamento ha, infatti, modificato sostanzialmente sia la scienza e la sua pratica sia la stessa immagine e il rapporto con le altre attività umane (come l’arte o la religione), trasformando il suo “mondo” in un insieme interconnesso di “sistemi strutturati/organizzati e complessi”.
Questo nuovo paradigma ha costituito la base dell’altro mio libro, Complesso e organizzato.  La chimica è la disciplina scientifica che ha anticipato questo cambiamento e può essere considerata la prima disciplina della “complessità sistemica” (come ho poi battezzato questo nuovo paradigma, mettendo insieme sia le prerogative delle Scienze della Complessità sia la Sistemica), proiettando la nostra disciplina tra le avanguardie culturali . Sempre nell’Introduzione del libro si dice:
“Un approccio scientifico-epistemologico al mondo molecolare crea un collegamento tra la scienza che studia le molecole (la chimica) e la filosofia, collegamento sostanzialmente interrotto nel XX secolo, rispetto alla ricchezza e all’intensità del passato. È importante chiedersi quale è stata la causa della crisi del rapporto tra la chimica e la filosofia in questo ultimo secolo. Accanto ad una crisi complessiva del rapporto tra le discipline scientifiche e le visioni più generale del mondo, e il pragmatismo scientifico ne è la logica conseguenza, la crisi tra la chimica e la filosofia ha una sua motivazione specifica. Fino all’Ottocento la chimica era sicura di avere un suo substrato filosofico e filosofi della natura si facevano chiamare i chimici di allora. L’atomo chimico del XIX secolo era un patrimonio culturale di indubbio valore. Con l’espropriazione dell’atomo da parte dei fisici, i chimici si sono sentiti privati della loro base culturale e si sono sempre di più chiusi nei laboratori, nelle applicazioni industriali e nelle loro astrazioni specialistiche. Il paradosso di ciò è che la chimica, che più della fisica plasma il mondo quotidiano, è diventata, a livello culturale, una cenerentola, una disciplina senza aspetti generali, una branca di fisica applicata. Io credo che solo quando sarà evidente, anche tra i chimici, che la loro disciplina ha una valenza generale, ed è specifica e diversa dalla fisica, solo allora questo rapporto si potrà ristabilire.”

 rappresentazione artistica della bottega dell'alchimista

Inoltre, in questa Introduzione ho analizzato l’implicazione di suddividere la realtà materiale, e non solo, in piani di complessità.   Per capirci, un piano di complessità atomico, uno molecolare, uno cellulare, ecc. Rifacendoci al libro:

“Io credo che la natura corpuscolare dell’universo non è stata mai sufficientemente e completamente evidenziata a livello filosofico.   Partendo dal microscopico e procedendo verso il macroscopico, abbiamo che la realtà è corpuscolare a livello dei quark e delle altre particelle elementari, delle particelle subatomiche (quali protoni, neutroni ecc.), degli atomi, delle molecole, degli oggetti o delle cellule, dei tessuti, degli organi, degli individui. Procedendo oltre, e considerando le categorie concettuali umane e sociologiche, enti sono i gruppi sociali, le classi, i popoli, le nazioni.   Proseguendo invece tra gli oggetti inanimati, ed entrando in ambito astronomico, enti sono i pianeti, le stelle, le galassie.  Tutti gli enti, materiali e concettuali che costituiscono il nostro universo, formano insiemi di differenti complessità: quello delle particelle elementari, quello atomico, quello molecolare, quello cellulare, quello concettuale, ecc. […] L’idea sostenuta qui si limita alla sola complessità, come criterio per strutturare la realtà (e non ad altri aspetti quali la dimensione, per esempio), e si estende anche agli enti non sensibili, come quelli concettuali.  È proprio questa estensione a rendere la chimica un esempio da seguire per le scienze umane e sociali, come vedremo.”

Questi piani di complessità implicano degli enti che li “popolano” e la disciplina che lavora in ogni piano di complessità, potremmo dire in orizzontale, studia questi “oggetti” e li utilizza come soggetti di spiegazione per altri piani di complessità.  Sembra difficile, ma non lo è: la chimica studia le molecole, le loro caratteristiche statiche e dinamiche (reazioni), e con le molecole e le loro trasformazioni dinamiche cerca di spiegare alcune proprietà cellulari (biochimica), dei minerali (geochimica), ecc.  Ovviamente questi livelli di realtà e di complessità sono interconnessi e, sempre rifacendoci a questa Introduzione:

“Di sicuro i livelli a più alta complessità, presuppongono quelli più semplici. È chiaro che le molecole presuppongono gli atomi e questi le particelle elementari, come è altrettanto evidente che le nazioni presuppongono gli individui, ecc. Tuttavia le proprietà degli enti di un determinato grado di complessità non possono essere completamente predette senza che gli enti di un piano d’inferiore complessità si uniscano, divenendo parti di un insieme più ampio, e generino le specifiche proprietà dei sistemi globali. In pratica le molecole sono senz’altro costituite di atomi, ma alcune loro proprietà, come la fondamentale struttura molecolare che vedremo in seguito, emergono solo a livello della molecola globale.”

Infine, nell’Introduzione del libro ci si chiede che cosa ha il mondo molecolare di tanto importante da meritare una trattazione filosofica e scientifica specifica.
È ben nota la teoria atomica della materia e la sua controparte filosofica data indietro nel tempo di almeno venticinque secoli.  È, invece, completamente negletta una teoria molecolare della materia e la sua controparte filosofica poi è tutta da inventare.  Scopo di tutto il libro La chiave del mondo, ma anche di buona parte di questi articoli, è quello di mostrare l’importanza scientifica e filosofica della teoria molecolare della materia.  Il livello di complessità delle molecole, infatti, presenta delle peculiarità . Dal punto di vista scientifico, esso è immediatamente precedente alla biforcazione tra il mondo inanimato e quello animato.   Rispetto al mondo vivente cellulare, le molecole sono il livello di studio immediatamente precedente e sono, quindi, fondamentali nel suo studio, come la biochimica sta ad evidenziare.

 Anthrax Toxin Inhibitors

Esso è tuttavia anche il livello immediatamente precedente degli oggetti inanimati macroscopici che ci circondano (si pensi ai minerali, ai cristalli, alle “pietre”, ecc.) ed anche per essi il mondo molecolare diventa il referente di spiegazione, e qui possiamo citare la geochimica.

cristallo di acqua ed ambienti cristallini

Non è tuttavia solo questa la peculiarità del mondo molecolare.   Esso è un mondo ricco qualitativamente, dove i suoi milioni di enti, sono tutti diversi a tal punto da meritare un nome individuale.   È questo il motivo, come vedremo, per cui esistono le sostanze chimiche (e le specie biologiche), ma non le sostanze fisiche.   È questa sua caratteristica che rende il piano molecolare atto a spiegare tanto il complesso mondo macroscopico inanimato quanto l’ancora più complesso mondo vivente.   Questa sua varietà è una diretta conseguenza della trasformazione della molecola da “aggregato di atomi” a “sistema di atomi” (nell’ottica della Sistemica) e in questa trasformazione il concetto di “struttura molecolare”, fondamentale per la chimica e la scienza tutta, gioca il ruolo chiave e su di esso ci soffermeremo specificatamente in seguito.  Tale concetto è, a mio avviso, uno dei punti di forza della chimica e la differenzia, per esempio, dalla fisica e non è solamente un concetto tecnico, ma ha anche un substrato squisitamente filosofico.  Compito del libro, e di questi articoli, è quello di “portarlo fuori”, di metterlo in evidenza.

 

5 risposte a Introduzione alla Filosofia Chimica

  • Andrea Checchetti scrive:

    Egr. Prof. Villani,
    ho letto il suo libro “La Chiave del Mondo” nel lontano 2002. Lo comprai perché mi incuriosì molto l’indice del libro nel quale si delinea una visione e una prospettiva ben precisa. Per chiarirmi e chiarire a chi ci legge: dal punto di vista storico lei ci introduce al concetto di materia da prospettive diverse, come lo sono state nel corso dei secoli. La materia vista dai filosofi (la sostanza), dai fisici (la massa), dai chimici (gli elementi, i composti). Poi il salto di qualità, il passaggio al concetto di struttura: atomica, molecolare, cellulare ecc.. In altre parole la complessità!
    Il fondamentale capitolo, Il concetto di struttura e sue modifiche quantiche, credo sia un buon punto di partenza per iniziare lo studio della complessità e trovare “i legami” tra filosofia e chimica, tra scienze umane e scienze naturali.
    Storicamente la sua idea di passare a discutere di una teoria molecolare della materia con le implicazioni filosofiche che può comportare è un compito che i chimici devono assumersi non solo per riacquistare un posto decisivo nel dibattito culturale ma soprattutto per dare “sostanza” alla filosofia chimica

  • Caterina Viscomi scrive:

    Egr. Prof.Villani, cari colleghi e non,
    leggo sempre con grande interesse i contenuti della rubrica con relativi commenti, e concordo col fatto che soprattutto chi fa ricerca (ed ancora di più i mentori dei ricercatori che generalmente appendono il camice al chiodo dopo l’associatura), dovrebbero ricordare quelle che sono state le origini della chimica, nata per comprendere la vita, e farsi guidare da questo motus. Purtroppo la realtà è distante da tutto questo, e la ricerca insegue impact factor, H-index ecc: questa è sempre più l’anima della ricerca, per una ricerca senz’anima.

  • Christian Parolini scrive:

    Egr. prof. Villani,

    innanzi tutto la saluto e le invio il mio apprezzamento all’articolo in questione, anche perché le basi filosofiche della chimica hanno da un po’ di tempo catturato il mio interesse.

    Volevo chiederle, quando nella citazione del suo libro scrive:

    “Un approccio scientifico-epistemologico al mondo molecolare crea un collegamento tra la scienza che studia le molecole (la chimica) e la filosofia, collegamento sostanzialmente interrotto nel XX secolo, rispetto alla ricchezza e all’intensità del passato.”

    a) che cosa intende per “ricchezza ed intensità del passato”?
    b) si sta riferendo ai secoli in cui era praticata l’alchimia o al periodo dove si colloca la nascita della chimica moderna?

    • Villani scrive:

      Per prima cosa, voglio ringraziarti. Il titolo di questa iniziativa “I Lunedì della Cultura Chimica” si riferiva proprio a questo tipo di interazioni. La mia speranza è che se tutti quelli (principalmente chimici, ma non solo) interessati a questi argomenti (riconoscendo l’importanza di un discorso chimico che vada oltre le specializzazioni) intervengono, si può creare qualcosa di “collettivo” e sviluppare un dibattito sugli aspetti comuni e culturali della chimica.
      Venendo allo specifico, in un passato non troppo lontano (fino a tutto l’Ottocento, ma per alcuni aspetti anche oltre), lo scienziato era il filosofo della natura e il chimico aveva la sua specifica visione del mondo, diversa da quella del fisico, del biologo, ecc. ma interagente con tutti. Il Novecento ha reciso questo contatto e non io, ma uno scienziato (e chimico) del calibro di Prigogine ha richiesto una “nuova alleanza” tra le scienze umane e quelle naturali. Se tutti noi che lavoriamo in ambito scientifico, senza rinunciare alle specializzazioni (cosa oggi impossibile), tenessimo sempre presente lo “sfondo”, il “contesto” in cui inquadrare lo specifico, svolgeremmo un indispensabile lavoro culturale, lavoro non eludibile in ambito didattico.

      • Christian Parolini scrive:

        Questa iniziativa è parecchio interessante e potenzialmente ricca di spunti:

        1) la Filosofia della Chimica è da vari anni un interesse parallelo alle attività di laboratorio (ho già avuto modo di leggere il libro “Molecole. La chimica oggi: filosofia, scienza e ricerca avanzata” da Lei curato);

        2) concordo con la visione anti-riduzionista; sebbene per la Chimica sia stato un bene l’avvento della meccanica quantistica e delle spiegazioni fisiche sulla struttura atomica e molecolare, che hanno aiutato a comprendere molto di quello che avviene all’interno delle sostanze e durante le reazioni chimiche, è giusto sottolineare che molte scoperte e teorie chimiche (dal XVIII secolo in poi) sono state fatte senza l’ausilio della Fisica dei quanti e tali conquiste sono peculiari della Chimica: le leggi sulla conservazione della massa, sui rapporti ponderali, la teoria atomica di Dalton, la legge di Hess, la legge dell’azione di massa, il Principio di Le Châtelier, l’Equazione di Arrhenius, la struttura del benzene, la stereochimica, le strategie di sintesi ecc…(solo per citarne alcune).

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