Dientropismo y teoría del caos: el orden en el corazón del desorden

Del aleteo de la mariposa a la Teoría del Caos

El matemático Edward Lorenz, un apasionado de la meteorología, mientras trabajaba en su laboratorio del Massachusetts Institute of Technology de Boston, en el invierno de 1961, se enfrentó con un fenómeno sorprendente que modificaría los pilares de la ciencia contemporánea. Interesado en continuar una secuencia de simulaciones numéricas sobre la evolución del clima de una región, iniciada el día anterior, Lorenz tecleó en la computadora los valores correspondientes a los parámetros del clima a estudiar, para relanzar así la secuencia. Luego se fue a comer, mientras la máquina se encargaba de realizar el trabajo. Cuando regresó a su laboratorio, no dio crédito a lo que veían sus ojos. El trazado de las nuevas curvas, lejos de repetir fielmente el antiguo modelo, se alejaba unos pocos milímetros al principio, y luego dibujaba las figuras más disparatadas. El nuevo clima simulado no tenía nada que ver con el de las predicciones precedentes. Lluvias, vientos y tormentas aparecían abruptamente en lugares inesperados. Lorenz verificó los datos cargados en su computadora, y encontró el problema: en su apuro por programar, había omitido tres decimales; había puesto 0,506 en lugar de 0,506127. Al hacerlo, había supuesto que esa modificación no tendría ninguna consecuencia. Un error numérico tan pequeño, calculó, correspondería apenas a un soplido de aire fresco. Pero lo increíble de esta historia es que, el programa de Lorenz – un complicado sistema de ecuaciones deterministas – debido a una fuerte y compleja reacción en cadena, esa suave brisa sería suficiente para descomponer totalmente el clima previsto para el mes siguiente.

Lo que acababa de descubrir era lo que, tiempo después, se conocería como “El Efecto Mariposa”. el fruto de estas reacciones condujo a Lorenz a la siguiente reflexión: “un aleteo de mariposas alcanzaría para desencadenar un ciclón”. Sobre esta base, cobró un ímpetu extraordinario la más fascinante aventura intelectual de finales del siglo XX: “La ciencia del caos” ¿por qué caos? Siguiendo la lógica del descubrimiento de Lorenz, si, en ciertas condiciones complejas, como las meteorológicas, como el aleteo de una mariposa puede trastornar el clima, también otras circunstancias, una causa minúscula puede provocar una enorme perturbación (¿dientropismo?). Debido a una serie de reacciones, de efectos, de agregados, de acumulación de energía, de convergencia o bifurcación de fuerza, el más pequeño elemento perturbador afectaría a un conjunto de factores, que, a su vez, perturbarían a otro, y así sucesivamente. En definitiva, existe una asombrosa perversión de la relación causa – efecto. El resultado final se descarrila y sobrepasa locamente la causa original.

Eduardo Carbón Posse

Introducción a su “Teoría del Caos”, edit. Longseller, 2001

(Síntesis de la entrevista realizada por los periodistas Frederic. Jolgnot y Patrice Van Eersel al premio nobel de química Ilya Prigogine)

En octubre de 1987, un hecho alejado del campo de las ciencias sorprendió a legos y expertos: el crack financiero de la Bolsa de Nueva York, más conocido como “lunes negro”. Nadie había previsto semejante fenómeno. Un año más tarde, Ilya Prigogine, investigador belga que recibió el Premio Nobel de Química en 1977, se refirió a ese acontecimiento en la conferencia de premios Nobel organizada por el entonces presidente francés Francois Miterrand: “El lunes negro será quizás, una fecha para recordar en la historia de las ciencias – sostuvo -, puesto que a partir de ese día los grandes periódicos estadounidenses han publicado artículos sobre la dinámica caótica, de manera tal que nociones como la fluctuación, la amplificación o la bifurcación se han abierto un camino hacia el gran público”.

Por supuesto que el público general podría tranquilizarse pensando que la vida cotidiana no es la Bolsa; ¿acaso el ser humano no vive pautado por elementos tan simples y ordenados como el latido del corazón o el tic-tac de los relojes? ¿Qué hay de caótico en esos ritmos? Mucho, si se toma en cuenta que aún el sistema determinista más simple puede pasar a un régimen de evolución caótica.

Por ejemplo, es suficiente acercar un electroimán a un reloj para que éste nunca más llegue a encontrar el equilibrio entre su peso y esta nueva forma de atracción. Por lo tanto, comenzará a agitarse descontroladamente en todos los sentidos.

Y en cuanto a los latidos del corazón, jamás son regulares, sino sutilmente caóticos.

Se distinguen al menos 12 ritmos cardíacos diferentes, y es suficiente mirar un electrocardiograma o tomarse el pulso para convencerse de este hecho. Entonces, más vale rendirse a la evidencia: el caos está en derredor. Al horror de Hiroshima y Auschwitz se suman otros riesgos tecnológicos, como las tragedias de Seveso, Chernobyl, Bhopal, el agujero de la capa de ozono.

Ilya Progogine, químico belga nacido en 1917 y uno de los padres de la Teoría del Caos, tiene mucho que decir al respecto. Recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo en estructuras disipativas. Estudió los sistemas fuera del equilibrio, y demostró que las condiciones necesarias para la formación de estructuras se hallaban en esos estados. Tanto los sistemas biológicos como los sociales son sistemas abiertos. Por lo tanto, resulta imposible aplicar en estos casos los métodos propios de la mecánica, ya que llegaría a planteos irresolubles. La mayoría de los fenómenos reales que se estudian presentan características de cambio permanente y desorden, más que situaciones estables.

Prigogine marcó esta diferencia al clasificar los sistemas en tres grupos: los que se encuentran en equilibrio, los que están próximos al estado de equilibrio y los que, decididamente, se hallan lejos del equilibrio. Un ejemplo sencillo es la mezcla de dos líquidos miscibles, en la cual, a través de un proceso de difusión, se llega a una situación final en la que se obtiene un líquido homogéneo. El proceso inverso no se produce.

Esta idea de que los procesos irreversibles son una fuente de orden (presentada por Prigogine en su libro Order out of chaos, 1984) fue muy controvertida. El investigador introdujo las nociones de sistemas disipativos y auto-organización. En sistemas que se encuentran muy lejos del equilibrio, se pueden observar cambios muy marcados que tienden a una reorganización de los mismos.

Las interacciones del sistema con todo lo que lo rodea pueden generar nuevos estados dinámicos, con lo cual se produce una transformación desde el desorden hacia el orden. Prigogine denominó a estas estructuras “disipativas” (pues requieren de una cantidad mayor de energía para autosustentarse). Si un sistema fuera del equilibrio entra en un período caótico, cambia espontáneamente a un nuevo nivel de orden, al que llamó auto-organización.

En medio de este cuadro atemorizante, sus investigaciones escapan al esquema simplista. Por el contrario, descubren una visión infinitamente compleja del universo, ese caos del que surgirán nuevas e imprevisibles armonías. El mismo Prigogine resume en esta entrevista la nueva Teoría del Caos que tan marcadamente cambió la visión del mundo natural.

- Parece inevitable comenzar la charla haciendo referencia al concepto de “tiempo”. Tanto usted como todos los científicos del caos se sitúan en un “después de Einstein”. ¿En qué consiste esta nueva vuelta de tuerca?

- Como usted sabe, la regularidad del movimiento de las estrellas siempre afectó a los hombres. Toda la ciencia clásica partió de allí. Y Einstein también pensaba en esto cuando decía: “Dios no juega a los dados; el tiempo no es sino una ilusión”. El estaba convencido del triunfo de la geometría del espacio-tiempo, de un universo intemporal. Pero yo he considerado siempre esta conclusión de Einstein como un ejemplo chocante de la potencia del pensamiento simbólico. Reducir nuestro tiempo vivido a una ilusión corresponde a una empresa de deificación de la razón que accedería así a lo eterno. Actualmente, sabemos que esto no funciona así, y que vivimos en un mundo donde lo inestable y lo imprevisible son la regla.

En los años 30 yo me hacía la pregunta con menos claridad que ahora. Me decía: ¿no tenemos verdaderamente para elegir sino entre la negación del tiempo de la física clásica y la declinación perpetua que proponen las teorías de la Entropía? Había estudiado historia y sabía bien que, antes de la declinación del Imperio Romano, había habido una fundación del Imperio Romano, Y no era yo el único que resentía la negación del tiempo: Henri Bergson (filósofo francés, 1849-1922) y Paul Valery (poeta francés, 1871-1945)- Fue Valery quién escribió: “El tiempo es construcción”. O sea que la concepción científica del tiempo ponía incómodos a muchos espíritus, porque era muy diferente del tiempo humano, del tiempo que permite la realización.

Pero frente al tiempo ilusorio de la ciencia, aquellos que reflexionaban desde otra perspectiva tampoco estaban de acuerdo entre ellos. Algunos llegaban a recusar a la ciencia misma, como Martín Heidegger (filósofo alemán, 1889-1976).

Aparecieron dos tipos de reacciones. La primera decía: puesto que la ciencia no puede decirnos gran cosa sobre el tiempo existencial, ese que vivimos en carne propia, que padecemos cada día y nos trae tragedia y renovación, quiere decir que ella es incapaz de aprehender la verdad, la realidad. Por lo tanto, desde su creación la ciencia aparece como una empresa consagrada al fracaso. Ese es el punto de vista de Heidegger. Yo prefiero la otra reacción, aquella que propuso reformular la ciencia, inventar una nueva manera de pensar el tiempo, de encontrar otro punto de partida. Es la visión de Whitehead y, sobre todo, de Bergson, con sus ideas tan originales sobre la duración y la intuición. Una ciencia que debería poner lo cualitativo, y no lo cuantitativo, en la base de la comprensión.

¿Una ciencia liberadora?

- ¡Claro! Y también –en los años 40- comencé a pensar que el trabajo científico debía orientarse hacia lo complejo: la biología, la climatología, la ecología. Trabajando sobre la física de lo complejo, haríamos reaparecer el sentido del tiempo en física. De ahí que mis primeras contribuciones versaran sobre el equilibrio. Empleaba el método de mi maestro, quién enseñaba la termodinámica: “Escriban primero como si todo estuviera en no equilibrio, y luego tomen el caso particular del equilibrio”. Estas teorías merecían por entonces la burla universal. Claro, hay que tener en cuenta que estas cuestiones siempre generaron pasiones y polémicas increíbles. Definir el equilibrio como simple caso particular de no equilibrio parecía una odiosa ofensa a la racionalidad pura. Para colmo, como yo hacía termodinámica, de pronto encontré un teorema: el de producción de entropía mínima. Era la primera vez que se consideraba la producción de entropía –de desorden- como proveniente de una actividad, y no simplemente como alguna cosa que crece cuando se va hacia lo inerte. Resumiendo: en una primera fase, aprendí y comprendía el equilibrio. En la segunda, me interesé por el no equilibrio, por la vecindad del equilibrio, y establecí el teorema de producción de entropía mínima. Fase siguiente: vi que el teorema es verdadero cerca del equilibrio, pero ¿qué ocurre si nos alejamos? Y la respuesta ha sido lejos del equilibrio, el no equilibrio es fuente de organización. ¡Esto es algo que todo el mundo habría podido encontrar desde hacía mucho tiempo!

¿Se puede decir, entonces, que el desorden sabe organizar?

Sí, a eso se referían los artículos que publiqué en 1968 y que muestran cómo un sistema se autoorganiza lejos del equilibrio, que puede comportarse como un reloj y desarrollar estructuras espaciales. Simultáneamente, en la Unión Soviética se descubría una reacción química célebre, la reacción de Jeputinsky, que revela todos estos fenómenos. Desde entonces, el movimiento no ha dejado de ampliarse.

Creo que fue en 1967 cuando utilicé por primera vez la noción de estructuras disipativas y, a partir de entonces, estas nociones han hecho su camino en muchos campos, e incluso se ha apropiado de ellas el dominio común; la ecología, la sociología y hasta la economía y ahora el Arte con la creación dientropista han venido siendo dominadas por la idea de inestabilidad. Aún los fenómenos que se habían considerado más armoniosos y previsibles están afectados por la “Revolución caótica”. Las direcciones de investigación cambian: la física de los sólidos se interroga sobre los cambios de estado de la materia; la topología diferencial estudia lo discontinúo y lo catastrófico; la física de los torbellinos apasiona. Aún la mecánica celeste presenta turbulencias: la aparición de las manchas rojas, los torbellinos de Júpiter, las erupciones solares… Digamos que hoy ya no tiene más fundamento el gran sueño de saber total, de Pierre Simón de Laplace, el autor del célebre Tratado de mecánica celeste (1825), que por tan largo tiempo impregnó el espíritu racional y científico. Recordemos su admirable arrogancia: “Debemos encarar el estado presente del universo como el efecto de su estado anterior y como la causa del que va a seguir”. El espíritu humano ofrece en la perfección que ha sabido dar a la astronomía, un débil esbozo de su inteligencia. Los descubrimientos en mecánica y en geometría aunados a los del pensador universal, lo han puesto cerca de comprender los estados presentes y futuros del sistema del mundo”. Pues bien, ya sabemos que el gran Laplace se equivocó. El mundo se revela infinitamente más loco, más complejo, más imprevisible, y más encantador. No conozco ningún descubrimiento científico efectivo ( o creación artística de vanguardia) que no sea un enriquecimiento de nuestras concepciones del mundo. No conozco ningún progreso de la ciencia o del Arte que nos haya decepcionado, a condición de que no le temamos a la complejidad.

Esta nueva visión de un universo caótico e inestable, ¿no obliga a realizar un cuestionamiento urgente del rol de la ciencia y de la ética?

Es que en esta nueva visión ya no podemos separar, como antes, el conocimiento de la ética. Antes se decía: “La ética es el problema; ¿qué fin elegimos? El conocimiento dice qué es posible “. Los dos estaban bien separados. Sólo se trataba de que el conocimiento extendiera todos los posibles, y la ética elegiría entre ellos. Pero ahora, uno puede darse cuente de que, en un mundo inestable y en devenir, la ética y el conocimiento son, de hecho, el mismo problema.

Y el problema es el siguiente: ni la ética, ni el conocimiento saben a priori de lo que la naturaleza es capaz, ni de lo que los hombres son capaces, ni siquiera de lo que las moléculas son capaces. Por lo tanto, el conocimiento no está más en condiciones de decirnos: he aquí lo que va a suceder, elijan adentro. Es indispensable que haya un intercambio constante. Las preocupaciones éticas deben despertar ciertas preguntas del conocimiento y a la inversa, los científicos deben poder pulsar los timbres de alarma.

Por definición, todo conocimiento es selectivo; no hay conocimiento absoluto, la ciencia procede por elección de preguntas. Y estas elecciones de preguntas traducen a veces el nivel de conciencia ética y de lucidez de una sociedad.

Estarían empujando, de algún modo, a científicos, políticos, artistas y a todos los hombres, a tomar mayor responsabilidad….

Yo diría que lo que define a la atmósfera intelectual de nuestro tiempo es que estamos en una bifurcación, en un periodo de transición. Todos intuyen, por ejemplo, que Europa debe encontrar nuevas vías. Y es muy curioso: hay como una interconexión entre los problemas de inestabilidad, de fluctuaciones y amplificaciones que hemos descubierto en física, y el período de inestabilidad, de fluctuaciones y amplificaciones que vivimos. Vamos llegando poco a poco a una nueva concepción del mundo, que compromete a la vez lo humano y lo científico. En este sentido, hemos recorrido una distancia enorme desde principios del siglo pasado.

Existe un nuevo sentimiento de responsabilidad; cada vez más gente se interesa en las interacciones de hombre con la naturaleza, del hombre con el hombre. Con esto me estoy refiriendo a una responsabilidad planetaria, casi diría a la existencia de un nuevo panteísmo.

Hay un sentimiento de pertenencia al mundo, una nueva mitología: en lugar de una divinidad exterior al mundo, una divinidad que emana del mundo. Y este sentimiento juega un rol importante en el inconsciente de cada uno de nosotros. En mis trabajos suelo repetir que antes de una bifurcación siempre hay fuertes fluctuaciones. ¡Y bien! Estamos en un momento de bifurcación y hay fuertes fluctuaciones.

Mucha gente está descontenta con la situación actual; su descontento está justificado; una gran parte de la humanidad vive debajo del mínimo que asegura la dignidad humana. Y aquellos que, como usted o yo, hacen un trabajo interesante constituyen la minoría. Mi utopía es que la ciencia y el arte debe liberar al hombre. Es una idea antigua y casi paradójica; sin embargo, me atrevo a retomarla porque creo que es la única vía. El pasaje del neolítico a la civilización fue un progreso enorme, y también un desastre. El único medio de salir del desastre no es abandonar la civilización, sino proseguirla.

Volviendo sobre la entropía:

Un sistema cambia más por absorción que por pérdida de energía (absorción = entropía negativa = negentropía).

La energía adicionada (necesidad, intención y voluntad de ruptura) desestructura el sistema (discurso), posibilitando que su nueva plasticidad intrínseca, su nueva “vitalidad” la reestructure según su propio campo de posibilidades. Esta energía adicional aporta el desequilibrio (ruptura- desfasaje – desarticulación) necesario para desencadenar “devenir”: cambios, mutaciones propiciatorias de su propia “evolución” en el espacio y en el tiempo y en su sentido de ser. En este caso, el ser de la obra es otro, el cual se resuelve y se manifiesta, si esto es posible, en el interior del espectador. En su sentido de ser y de concebir el mundo, donde la obra en sí no es más que un desencadenante propiciatorio.