FENOMENI DI SINCRONIZZAZIONE 2
É importante enfatizzare come la sincronizzazione sia essenzialmente un effetto non lineare. In contrasto con molti
problemi fisici classici, dove considerazioni di non linearità portano ad una correzione di una teoria lineare, in questo
caso è indispensabile considerare la non linearità: il fenomeno si verifica solo nei sistemi denominati auto - sostenuti,
cioè nei quali l’energia prelevata dalla sorgente compensa l’energia dissipata nelle perdite e in questo modo il sistema
mantiene un’oscillazione stabile senza alterazioni sino a che la sorgente di energia non viene meno.
Vorremmo sottolineare la differenza rispetto ad un altro fenomeno, ben conosciuto nei sistemi oscillatori: la risonanza.
La risonanza è la risposta di un sistema che non è attivo, cioè che non presenta oscillazioni senza una eccitazione
esterna. In altre parole, in questo caso non si può parlare di un aggiustamento della frequenza intrinseca di oscillazione
dovuta ad una eccitazione esterna, dato che questa eccitazione è la sorgente delle oscillazioni.
Nel caso della risonanza, se la eccitazione viene spenta, le oscillazioni scompaiono, mentre negli oscillatori auto –
sostenuti le oscillazioni continuano anche senza eccitazione esterna. Un semplice esempio di questa differenza ci
porta a considerare gli orologi radio controllati e quelli delle stazioni ferroviarie.
Gli orologi radio controllati sono auto–oscillanti: continuano a mostrare l’ora anche se manca il segnale radio dalla
trasmittente del centro ad alta precisione. Il compito del segnale radio è solo di aggiustare, di correggere le oscillazioni
dell’orologio per sincronizzarlo al riferimento di tempo. Gli orologi di una stazione ferroviaria ricevono il segnale da un
orologio centrale, e se questo segnale è assente si fermano. Questo è un esempio di risonanza e non di
sincronizzazione.
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Talvolta, quando un sistema è forzato con alta intensità
ed opera in un regime fortemente non lineare, è molto
difficile distinguere tra fenomeni di sincronizzazione e
di risonanza (specialmente se è difficile controllare la
eccitazione come per i ritmi circadiani); in questo caso
la caratteristica osservata alla risonanza può essere
simile alla sincronizzazione (per esempio si può
osservare una dipendenza dalla frequenza di
eccitazione simile ad un andamento elicoidale).
Tuttavia, la differenza diventa evidente se la
eccitazione viene ridotta o spenta.
In funzione dei parametri di
accoppiamento, due oscillatori
possono venire agganciati in fase o quasi in contro fase.
Inoltre, variando i parametri di accoppiamento si può
osservare una transizione tra differenti stati di
sincronizzazione.
In molte situazioni naturali sono presenti interazioni tra più
di due oscillatori. Se due oscillatori possono modificare i
loro ritmi, possiamo aspettarci che un ampio numero di
sistemi possano fare lo stesso. Un esempio è già stato
citato: una ampia popolazione di lucciole lampeggianti,
costituisce ciò che possiamo chiamare un insieme di
oscillatori mutuamente accoppiati, e quindi può
lampeggiare in sincronismo. Una lucciola comunica
attraverso gli impulsi di luce con tutti gli altri insetti nella
popolazione. In questo caso si può parlare di
accoppiamento globali.