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2 oct. 2013

Ilya Prigogine: El papel creativo del tiempo

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El binomio orden-desorden suscita hoy en día numerosas confrontaciones culturales, como señala un texto de Jean Starobinski escrito en ocasión de los Encuentros Internacionales de Ginebra de 1983, cuyo tema era precisamente Orden y desorden. Dice Starobinski: «Hoy no existe ningún campo —ciencias físicas, humanas, creación artística, instituciones jurídicas, vida económica, debates políticos— cuyos problemas no parezcan apelar a las nociones antagonistas del orden y del desorden, o a aquéllas, más flexibles pero no por ello menos antinómicas, del equilibrio y del desequilibrio. Todo nos lleva a creer que estas nociones son indispensables para interpretar el conjunto de las realidades que se presentan en nosotros o en tomo a nosotros». En realidad, el interés por los problemas de orden y desorden no es reciente: lo encontramos en científicos, filósofos y poetas. Pensemos, por ejemplo, en los Cahiers de Paul Valéry, donde se encuentran numerosas anotaciones, algunas muy profundas, sobre el desorden.


Los aspectos del orden y del desorden son múltiples; algunos son estrechamente científicos, otros se refieren a problemas epistemológicos y filosóficos. Aquí tomaremos en consideración sobre todo los aspectos científicos, es decir, los progresos realizados en la descripción de los fenómenos de orden y de desorden en física y en química.

¿Cómo caracterizar el momento científico en que vivimos hoy? Indudablemente la ciencia conoce nuevos desarrollos en los campos más diversos, pero parece también encontrarse ante una encrucijada: el mundo, ¿es termodinámico o mecánico? Hace algunas decenas de años, esta pregunta habría tenido esta respuesta: el mundo es esencialmente mecánico, la termodinámica tiene un papel secundario. Ahora la respuesta sería más incierta: se han realizado los descubrimientos de las partículas elementales inestables, algunos descubrimientos en cosmología, y todos los del campo de la física del no-equilibrio de los que querría hablar brevemente.

Empecemos preguntándonos qué es lo que caracteriza el pensamiento mecánico, dinámico. Sustancialmente es el intento de aislar un sistema, de considerarlo independientemente del resto del universo. Hay un aspecto importante que debe ser tomado en consideración: los sistemas dinámicos no son nunca estables. Por ejemplo, cuando un cuerpo pasa cerca de la Tierra, la trayectoria de nuestro planeta queda modificada, desplazada, y ya no vuelve a la situación precedente. Por el contrario, cuando corremos, el corazón acelera los latidos, pero después de haber descansado, reemprende el ritmo inicial. Hay pues una diferencia: en el caso del corazón, tenemos un comportamiento estable, mientras que en el caso de la dinámica hay una forma de inestabilidad. ¿Cómo es en cambio la descripción termodinámica? Se la podría definir como de tipo global: coloca un sistema en su ambiente. La descripción termodinámica introduce además la idea de estabilidad: los matemáticos hablan de estabilidad asintótica. Por el segundo principio de la termodinámica, en efecto, los fenómenos irreversibles conducen a una producción positiva de entropía. Si se perturba un sistema aislado en equilibrio, vuelve después al equilibrio. En el mundo de los fenómenos disipativos se pueden despreciar las perturbaciones, en el mundo de la dinámica no.

De este modo identificamos rápidamente el nexo entre disipación y orden. Si no hubiese estabilidad, el mundo cambiaría de continuo, por lo que no podría existir ninguna organización estable de las estructuras, por ejemplo la de las estructuras biológicas. Por tanto la irreversibilidad es un factor muy relevante.

Se puede plantear el problema de un modo aún más general. Hace aproximadamente 2.500 años, Aristóteles había analizado ya el problema del tiempo (Física, ∆ 11, 219b 1-2): había advertido que el tiempo era la medida del movimiento en la perspectiva del antes y del después. Y es esto lo que todavía hacemos hoy: medimos el tiempo con relojes que tienen un movimiento periódico.

Pero, ¿qué es lo que señala el antes y el después? Aristóteles no contestó a esta cuestión. Se preguntaba si no sería el alma la que contase, si no seríamos nosotros los que daríamos la perspectiva del antes y del después, y si de alguna manera no seríamos nosotros mismos los responsables de la existencia de la irreversibilidad en el mundo, como piensan todavía muchos físicos. Pero los desarrollos del estudio de los fenómenos irreversibles nos dan ahora una perspectiva radicalmente distinta. Comprobamos que los fenómenos irreversibles conducen a nuevas estructuras y, desde el momento en que aparecen nuevas estructuras como consecuencia de la irreversibilidad, ya no nos está permitido creer que somos los responsables de la aparición de la perspectiva del antes y del después. Ahora tenemos una visión del tiempo distinta: ya no podemos pensar, con Einstein, que el tiempo irreversible es una ilusión.

Un ejemplo sencillo, la inestabilidad de Bénard, me permitirá ilustrar lo que quiero decir. La inestabilidad de Bénard se verifica en un estrato líquido calentado por debajo; superado cierto valor umbral se crean corrientes de convección, que resultan de la interacción de no-equilibrio entre el flujo de calor y la gravitación. Es interesante destacar que cada celda de convección comprende una cantidad de moléculas del orden de 1021, un número enorme de partículas. El no-equilibrio crea por tanto la coherencia, permitiendo a las partículas interactuar a larga distancia. Me gusta decir que la materia en proximidad al equilibrio es «ciega», porque cada partícula «ve» solamente las moléculas que la rodean; mientras que en una situación alejada del equilibrio se producen las correlaciones de largo alcance que permiten la construcción de los estados coherentes y que hoy encontramos en numerosos campos de la física y de la química.

La observación próxima de estos fenómenos es rica en implicaciones. En la inestabilidad de Bénard podemos observar por ejemplo un estrato caliente superpuesto a un estrato frío. O bien corrientes de convección dotadas de estructuras coherentes que van por ejemplo de derecha a izquierda, o viceversa. Estas estructuras rompen la simetría euclideana del espacio.

En el equilibrio o cerca del equilibrio, todos los puntos que yacen sobre un mismo plano tienen las mismas propiedades. Lejos del equilibrio aparecen zonas de quiralidad opuesta. Ha habido pues una ruptura de la simetría del espacio del mismo modo que, en los fenómenos temporales, el fenómeno irreversible provoca la ruptura de la simetría del tiempo.

Pero hay más. Si repetimos este experimento en otro momento, las corrientes de convección pueden salir distintas. La situación no está determinada: en la descripción de estos fenómenos emerge un elemento casual.

Sabemos que la mecánica cuántica ha introducido el azar en la física. Sin embargo, el azar sólo entraba en juego a nivel microscópico, y algunos han sacado la conclusión de que, a nivel macroscópico, el azar resultaría eliminado por la ley de los grandes números. Pero ahora vemos que no es así: el azar permanece esencial incluso a nivel macroscópico.

Cerca del equilibrio siempre es posible linealizar, mientras que lejos del equilibrio tenemos una no-linealidad de los comportamientos de la materia. No-equilibrio y no-linealidad son conceptos ligados entre sí. Tenemos de esta manera nuevos estados físicos de la materia, nuevos comportamientos. Las ecuaciones no-lineales tienen muchas soluciones posibles y por consiguiente una multiplicidad, una riqueza de comportamientos que no se pueden encontrar cerca del equilibrio.

La existencia de estos estados que pueden transformarse el uno en el otro introduce por tanto un elemento histórico en la descripción. Parecía que la historia estuviese reservada a la biología o a las ciencias humanas, y sin embargo la vemos aparecer hasta en la descripción de sistemas extremadamente sencillos, y éste es un hecho de alcance general.

También en estos casos la estructura, la forma del espacio, son distintas en el interior y en el exterior del sistema. Podemos decir, en cierto sentido, que la irreversibilidad crea una diferenciación: el interior del sistema resulta distinto del exterior, exactamente como el interior de un sistema viviente tiene una estructura y una composición química completamente distinta a la del mundo exterior.

El ejemplo de la inestabilidad de Bénard no es un caso aislado: en los últimos diez años se ha observado también la aparición de estructuras de no-equilibrio en campos distintos al de la hidrodinámica, y en particular en la química. Sólo si hay algún fenómeno autocatalítico o transcatalítico, sólo si hay reacciones que amplifican los fenómenos cinéticos, se pueden encontrar estas estructuras. Uno de los hechos sorprendentes ha sido notar que las reacciones periódicas no son la regla; además de éstas, hay también reacciones de comportamiento muy irregular. Se habla entonces de caos químico.

Hasta ahora los ejemplos han sido extraídos de la hidrodinámica o de la química. Antes de pasar a la biología, quisiera añadir algo sobre los mecanismos matemáticos de formación de estas estructuras. Estas aparecen más allá del punto llamado de bifurcación y pueden romper las simetrías preexistentes.
La biología nos ha puesto delante del siguiente hecho: las moléculas con quiralidad levógira son mucho más numerosas que las moléculas con quiralidad dextrógira. ¿Por qué? Sucede muy a menudo que no hay una simetría perfecta. Hay alguna imperfección que permite selecciones extremadamente precisas, que permite resultados reproducibles incluso cuando la relación señal-ruido es muy baja.

Tomemos un ejemplo: ¿cómo hace una planta para conocer la llegada de la primavera? La verdad es que la temperatura, como la luz, varía mucho de la mañana a la tarde o del día a la noche; pero de todo este ruido, emerge una pequeña señal que la planta es capaz de captar. Así comenzamos a entender cómo esta señal puede ser amplificada.

Esta previsión ha sido verificada experimentalmente en sistemas sencillos en fechas muy recientes. No es imposible que se llegue a los que podrían definirse como transistores químicos, capaces de amplificar las señales procedentes del mundo externo. Un descubrimiento de este tipo abriría seguramente inmensas posibilidades tecnológicas. No se trataría de interruptores muy rápidos, pero sí de interruptores sensibilísimos.

Pero volvamos a la biología, un mundo donde estas amplificaciones y estas estructuras de no-equilibrio son moneda corriente. Se las encuentra casi en todas partes, y en particular en la química de los enzimas. Un famoso ejemplo es el de las amebas llamadas acrasiales: viven aisladas, pero en el momento en que tienen hambre, se agregan en un «organismo» único que después emigra hacia un ambiente más favorable. Este mecanismo de agregación está ligado al gradiente de concentración de una sustancia llamada AMP cíclico, producida por un enzima y que después se difunde en el ambiente. Nos encontramos ante un fenómeno de amplificación: la presencia del enzima en el ambiente activa el mecanismo que produce el AMP cíclico; de esta manera se emiten ondas que son amplificadas y que dan lugar a magníficas formas geométricas.

Todos éstos son ejemplos muy sencillos. Sólo muy recientemente los biofísicos y los químicos se han interesado en los casos en que los mecanismos de retroacción son múltiples. Un sistema puede presentar dos o más mecanismos de amplificación: por esta razón serán posibles más tipos de ciclo-límite, más ritmos —se habla de birritmicidad o polirritmicidad— y este fenómeno, previsto teóricamente hace tres o cuatro años, ha sido verificado en el campo de la bioquímica y de la química inorgánica.

Son situaciones donde el sistema adopta ritmos distintos según cuáles sean las condiciones.

La irreversibilidad conduce por tanto a la autonomía: cambios extremadamente débiles en el medio externo pueden llevar a comportamientos internos completamente distintos, abriendo la posibilidad de que el sistema se adecué al mundo externo. Todo esto corresponde a una definición de la vida: la vida no se nutre solamente de química, sino que en cierto modo ha incorporado la gravitación, el campo electromagnético, etcétera.

Uno de los aspectos en los que querría entretenerme es el de la estabilidad ligada a la irreversibilidad. Tomemos un péndulo: si no hubiese rozamiento, continuaría oscilando hasta el infinito. En cambio el movimiento se atenúa y llega al reposo: se dice que es un punto atractor, un ejemplo de estabilidad asintótica. Pero la sorpresa de estos últimos años es el descubrimiento de que un punto atractor no es un ejemplo representativo.

Está el caso un poco más complejo, no de un único punto atractor, sino de una curva cerrada que traduce un comportamiento periódico. Se ha descubierto hace poco que el punto atractor es, a menudo, un conjunto de puntos, y que el sistema es atraído primero por un punto, después por otro, y todavía por otro. Se habla entonces de un atractor extraño.

Los atractores extraños pueden poblar de manera más o menos densa líneas, superficies, volúmenes. Pueden tener dimensiones que no se expresan con números enteros, porque se distribuyen densamente en el interior de volúmenes o de superficies. Se denominan fractales, porque su dimensión (en el sentido de la geometría) no es un número entero. Con los atractores fractales uno puede esperar comportamientos muy irregulares, caóticos, y continuas fluctuaciones. Pero, nos podemos preguntar: los fenómenos caóticos que observamos, ¿son de naturaleza fractal o más bien de la naturaleza de los juegos de azar?

Cuando juego a la ruleta, puedo haber jugado mil veces, y jugar la mil y una vez, pero la situación es cada vez nueva, no queda nada del pasado. Mientras que cuando tengo un sistema dinámico, incluso el carácter casual es el resultado del propio sistema dinámico. Lo que siempre me impresiona es que en la naturaleza se encuentra estabilidad donde se espera encontrar variedad, y se encuentra variedad allí donde en cambio se espera estabilidad. Comprobamos, por ejemplo, que el mundo está hecho de partículas de materia, pero, ¿por qué no de antimateria? ¿Por qué la materia es tan abundante y la antimateria tan escasa? ¿Por qué hay tantas moléculas de quiralidad levógira y tan pocas moléculas de quiralidad dextrógira? Y del mismo modo, allí donde pensamos encontrar estabilidad, encontramos en cambio variedad, como en el caso del clima: durante largos períodos la energía recibida del Sol ha sido prácticamente constante, y sin embargo se verifican enormes variaciones climáticas. ¿Qué quiere decir todo esto? El problema está siendo examinado hoy por varios grupos de investigadores, entre ellos el nuestro, y haré un esbozo de algunos de los resultados conseguidos. En el caso del clima, conocemos el pasado a través de la serie temporal, por ejemplo la secuencia de las temperaturas. Esta secuencia presenta enormes variaciones. Lo que nos preguntamos es si estas variaciones son debidas a un juego de azar, como la ruleta, o nos encontramos ante un atractor extraño parecido a los que he citado antes.

En los últimos años los matemáticos han empezado a desarrollar métodos para distinguir entre estas dos situaciones. La idea de fondo es que, si la temperatura forma parte de un sistema con cierto número de variables, entonces, eliminando estas variables, la temperatura pasa a formar parte de una ecuación diferencial de enésimo orden. Dando el valor de una variable, así como el de sus sucesivas derivadas hasta el orden n-1, la ecuación determina la derivada enésima. Se puede también tomar el valor de la temperatura en un instante determinado y en momentos sucesivos hasta obtener una secuencia. Estudiando después el comportamiento de esta secuencia, se observa que en presencia de un atractor extraño las secuencias se colocan en zonas con cierta dimensionalidad. Sin entrar en los detalles de los cálculos matemáticos, podemos destacar que el interés fundamental, independientemente del modelo climático concreto, reside en el hecho de que ahora podamos afirmar que la información contenida en un millón de años de temperaturas puede ser simulada en un sistema con cuatro ecuaciones diferenciales no-lineales. ¿Cuáles son las cuatro variables que producen este atractor? Nada sabemos: podemos hacer la hipótesis del campo magnético, de la cantidad de oxígeno, de la posición de la trayectoria terrestre. Pero sabemos que no se trata de un juego de azar, que en la base de la enorme complejidad existente en las fluctuaciones de las temperaturas hay un determinismo complejo. Esta complejidad, reflejada por el atractor, explica la inestabilidad del clima: la menor perturbación proveniente del mundo externo o de fluctuaciones internas puede hacer oscilar de un clima frío a un clima cálido y viceversa.

Si esta formulación «funciona» para el clima, ¿por qué no intentar aplicarla a otro fenómeno complejo, a las fluctuaciones del potencial eléctrico del cerebro? Se puede aplicar a la neurofisiología el mismo método usado para el clima, es decir, estudiar el potencial eléctrico sucesivo en función del potencial eléctrico precedente. Lo que se observa es que para un individuo en estado de vigilia, el carácter casual es enorme: a un valor dado puede corresponderle otro valor cualquiera. En el sueño profundo, en cambio, la situación es mucho menos casual.

Podemos, por tanto, intentar analizar la diferencia entre vigilia y sueño desde el punto de vista de los atractores extraños. Parece que el sistema neurofísiológico es un sistema altamente inestable que sigue funcionando durante el sueño como un sistema dinámico muy complejo. El propio Valéry escribe: «El cerebro es la inestabilidad misma». Pero, ¿qué sucede cuando se pasa del estado de sueño al de vigilia? No tenemos todavía suficientes datos, pero emergen claramente dos hechos: en primer lugar, la dimensionalidad aumenta y el sistema se hace más complejo. En segundo lugar, no se trata ya de un sistema dinámico cerrado: en estado de vigilia, miramos, observamos, y estas observaciones hacen que el sistema ya no sea completo, cerrado sobre sí mismo, sino que contenga elementos nuevos venidos del mundo externo. En el estado de vigilia hay una aportación continua de la experiencia.

No soy neurofisiólogo, pero estoy fascinado por el hecho de que se haya encontrado en el cerebro una actividad de base altamente inestable, como en el caso del clima. El mundo externo permite polarizar esta actividad de base en una dirección u otra y llegar a la actividad cognitiva.

Se nos puede preguntar ahora si la autonomía del tiempo no desarrolla un papel muy importante en la evolución biológica. ¿Cuál es el papel del tiempo? Tenemos el tiempo astronómico, el tiempo de la dinámica, y dado que dentro de nosotros se desarrollan continuamente reacciones químicas, tenemos también un tiempo químico interno. Pero el tiempo químico es un tiempo pobre, que solamente existe mientras se alimenta la reacción. Con la vida, la situación cambia radicalmente; con la inscripción del código genético tenemos un tiempo interno biológico que prosigue a lo largo de los miles de millones de años de la vida misma, y este tiempo autónomo de la vida no sólo se transmite de una generación a otra, sino que su mismo concepto se modifica. Se produce un perfeccionamiento evolutivo que evoca la historia de los ordenadores: una generación sucede a la otra y permite realizar el mismo tipo de operaciones en tiempos cada vez más breves. Podemos llamarlo un perfeccionamiento cuantitativo. Pero parece también claro —todavía se están recogiendo los datos— que en el curso de la evolución biológica ha cambiado la cualidad del sistema dinámico, con un aumento de complejidad que tiende hacia sistemas altamente inestables (un ejemplo es el cerebro de los primates, cuya inestabilidad permite amplificaciones y polarizaciones en cualquier dirección).

Aquí también vemos la irreversibilidad en acción, en la autonomía de los seres que tienden a hacerse cada vez más independientes del mundo externo.

Esta complejidad y esta autonomía encuentran, a mi parecer, el mejor ejemplo en el tiempo musical. En cinco minutos mecánicamente medidos de una composición de Beethoven hay tiempos más lentos, acelerados, vueltas atrás, premisas de lo que sucederá a continuación, todo esto en los cinco minutos del tiempo astronómico.

Es esta preparación para la complejidad y la autonomía del tiempo musical lo que vemos emerger en el transcurso de la evolución y que podemos comprender como la historia de los atractores. Por este motivo he centrado mi conferencia en la noción de atractor, desde el ejemplo más trivial, el rozamiento, a los atractores complejos de la neurofisiología y del clima.

He dicho que la vida ha creado el tiempo, pero esto ha podido suceder gracias a la creación de las biomoléculas. En realidad, la probabilidad de las secuencias de polímeros es extremadamente distinta cerca del equilibrio y lejos del equilibrio: cerca, sería nula, lejos, se hace apreciable. Se puede por tanto decir que las biomoléculas son moléculas orgánicas cuya simetría ha sido rota por la irreversibilidad (de hecho hay que leer las biomoléculas en cierto orden, de izquierda a derecha, tal como se lee este texto). Esta ruptura de la simetría espacial es la expresión de la ruptura de simetría entre pasado y futuro. En todos los fenómenos que observamos, vemos el papel creativo de los fenómenos irreversibles, el papel creativo del tiempo.

En la concepción clásica, la irreversibilidad estaba ligada a la entropía, y ésta a su vez a una probabilidad. Pero, ¿cómo se entendía la probabilidad? Para los que, como Boltzmann, habían tenido la idea de expresar la irreversibilidad a través de una probabilidad, la respuesta era evidente: la probabilidad nacía de nuestra ignorancia de las trayectorias exactas. De manera que la irreversibilidad es la expresión de nuestra ignorancia.

Hoy, ante el papel creativo de los fenómenos irreversibles, esta concepción no puede sostenerse: de lo contrarío estaríamos obligados a atribuir las estructuras que observamos a nuestra ignorancia. Es verdad que la ignorancia es madre de muchas desgracias, pero se hace muy difícil atribuirle el poder de creamos. Tenemos pues que superar la tentación de la ignorancia, como hemos superado la tentación de explicar la mecánica cuántica por las variables ocultas.

Entonces, ¿cuál es el camino? Hoy sabemos que en los sistemas dinámicos inestables, la noción de trayectoria pierde su sentido: dos puntos, tan próximos como queramos, se alejarán exponencialmente, según un número llamado «exponente de Lyapunov». La inestabilidad destruye el carácter de las trayectorias y modifica nuestros conceptos de espacio-tiempo. Einstein ya había reconocido explícitamente que los problemas del espacio-tiempo y de la materia estaban relacionados. Ahora debemos ir más allá, entender que la estructura del espacio-tiempo está ligada a la irreversibilidad, o que la irreversibilidad expresa también una estructura del espacio-tiempo.

El mensaje del segundo principio de la termodinámica no es un mensaje de ignorancia, es un mensaje sobre la estructura del universo. Los sistemas dinámicos que están en la base de la química, de la biología, son sistemas inestables que se dirigen hacia un futuro que no puede ser determinado a priori porque tenderán a cubrir tantas posibilidades, tanto espacio, como tengan a su disposición.

Tenemos que examinar el sentido del segundo principio: en vez de un principio negativo, de destrucción, vemos emerger otra concepción del tiempo. La física clásica había producido solamente dos nociones de tiempo: el «tiempo-ilusión» de Einstein, y el «tiempo-degradación» de la entropía. Pero estos dos tiempos no se aplican a la situación actual. En sus primeros instantes, el universo, todavía muy pequeño y muy caliente, era un universo de equilibrio. Ahora se ha transformado en cambio en un universo de no-equilibrio. La misma existencia de materia y no de antimateria es prueba de una ruptura de simetría. La mecánica, que trata de puntos materiales, se ocupa en realidad de una de las manifestaciones de la irreversibilidad. No habría puntos materiales, no habría objetos en un universo en equilibrio. La evolución del universo no ha sido en la dirección de la degradación sino en la del aumento de la complejidad, con estructuras que aparecen progresivamente a cada nivel, de las estrellas y las galaxias a los sistemas biológicos.

Los hay que creen saber que el porvenir del universo sólo podrá ser una repetición suya, según la idea de que el tiempo no es más que una ilusión; o bien consistirá en una inevitable decadencia, debida al agotamiento de los recursos, como prevé la termodinámica clásica. La realidad del universo es más compleja: a tiempos largos y a nivel cosmológico están implicadas tanto la gravitación como la entropía, y el juego de la gravitación y la entropía está muy lejos de haber sido aclarado. Se puede ya pensar a partir de ahora que, una vez aclaradas estas relaciones más complejas, la idea de llegar a saber si el universo se reproducirá indefinidamente, o bien se degradará hasta desaparecer por disipación, aparecerá demasiado simplista. La dialéctica entre la gravitación y la termodinámica puede generar muchas posibilidades, y después de algunos siglos de física llegaremos a una situación más razonable, que tenga en cuenta la complejidad que nos rodea.

No podemos prever el porvenir de la vida, o de nuestra sociedad, o del universo. La lección del segundo principio es que este porvenir permanece abierto, ligado como está a procesos siempre nuevos de transformación y de aumento de la complejidad. Los desarrollos recientes de la termodinámica nos proponen por tanto un universo en el que el tiempo no es ni ilusión ni disipación, sino creación.


Conferencia dada en Milán el 24 de octubre de 1984, en el ámbito del Progetto cultura de Montedison
Incluida en El nacimiento del tiempo
Título original: La nascita del tempo
Ilya Prigogine, 1988
Traducción Josep María Pons
Foto: Ilya Prigogine en 1977 © Pierre Vauthey/Sygma/Corbis

14 nov. 2011

Illya Prigogine: Ciencia y azar (entrevista)

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I.P.: Las ciencias están hoy inmersas en un proceso de reconstrucción conceptual. En lo que toca a la materia, los atomistas griegos nos legaron un proyecto: intentar conciliar la permanencia y el cambio. De ahí la idea de combinaciones temporarias de elementos permanentes: antiguamente los átomos y moléculas, hoy las partículas elementales. Ahora bien, uno de los descubrimientos fundamentales de la ciencia en los últimos años es justamente la inestabilidad de las partículas elementales. Si las experiencias actualmente en marcha son confirmadas estaremos obligados a concluir que el proyecto atomista, por más fecundo que haya sido, llega hoy a sus límites.

Antes se buscaba, también, simetrías en el universo: el caso más impresionante es el de la mecánica cuántica relativa a las partículas y antipartículas. Como estas últimas son un producto de laboratorio, nos vernos llevados a concluir que esta simetría no es necesaria en nuestro medio cosmológico. Vivimos por lo tanto en un universo no simétrico, extraño a la harmonía geométrica ideal de la física clásica.

Reconstrucciones fundamentales también nos esperan en lo que se refiere al espacio y al tiempo. Este ya no es más el parámetro externo de la dinámica clásica, utilizado apenas para balizar una trayectoria. El tiempo presenta ahora características diferentes, más ligadas a la irreversibilidad y, en consecuencia, a la historia en todos los niveles, desde las partículas hasta la cosmología. En la época en que la mecánica clásica imperaba de manera indiscutida podía hablarse de un nivel fundamental. Hoy la física está más abierta y estamos obligados a considerar una pluralidad de niveles interconectados, sin que ninguno pueda ser considerado prioritario o fundamental.


- Que piensa Ud. entonces de la hipótesis de Einstein, según la cual el campo es la única realidad?

Cada vez es más difícil aceptar que un sólo concepto pueda relegar o contener las diferentes facetas del universo. Aunque si quisiéramos citar un concepto que traspase las separaciones clásicas de la ciencia yo propondría el redescubrimiento del tiempo. Se dice frecuentemente, y con razón, que nuestro siglo fue marcado en la física por dos revoluciones: la de la mecánica cuántica y la de la relatividad. En un principio estas teorías fueron formuladas como simples correcciones de la mecánica clásica. Pero actualmente la mecánica cuántica se transformó en la teoría que da las leyes de transformación de las partículas elementales. En cuanto a la relatividad, esta constituye el cuadro de la histórica térmica del universo. En otras palabras esas dos materias se “temporalizan”.

- De que manera la visión determinista de la ciencia clásica puede enfrentar el impacto del azar?

Tal vez podamos primero evocar el diablo de Laplace. Ud. sabe que bastaba proveerle las informaciones necesarias sobre un sistema dinámico para que este fuera capaz de calcular cualquier estado pasado o futuro de ese sistema. En el universo descripto por las ciencias modernas el azar tiene un papel cada vez mayor. La visión probabilística surgió primero en las tentativas de explicación microscópicas de la entropía, lo que fue hecho por la importante obra de Boltzman. Después vino la mecánica cuántica; a pesar de las innumerables tentativas para retornar a la ortodoxia determinista las estadísticas siguen desempeñando allí un papel irreductible.
En nuestra escala de seres vivos, de compuestos macroscópicos, parecía que la ley de los grandes números podía restablecer el esquema determinista. Pero es que surge lo probalístico, lo estadístico, con mucha fuerza también en este nivel: este es uno de los aspectos del descubrimiento de la auto-estructuración de los sistemas macroscópicos lejos del equilibrio. Lo que los vincula a lo aleatorio depende de la variedad de formas que, de una experiencia a otra, esos mecanismos de estructuración puedan desarrollar a pesar de los más rigurosos controles de las condiciones de experimentación. Aquí ya no se trata de fenómenos calculables por medio de leyes generales: cerca del estado de equilibrio las leyes de la naturaleza son universales; lejos del estado de equilibrio las leyes son especificas. Esas inestabilidades exigen un flujo de energía, disipan energía. De ahí el nombre de “estructuras disipativas” que di a esas inestabilidades.

- Desde diversas perspectivas se cuestiona fuertemente el sentido de lo aleatorio y del azar. Debe pensarse que este es inherente a la naturaleza o a nuestro modo de descripción?

Esta cuestión, desde que la mecánica cuántica fue formulada, ha suscitado controversias exacerbadas. Sin duda es posible que un observador situado fuera de la naturaleza pueda ver un mundo distinto y haga de el una descripción distinta. Pero se trata en realidad de un pseudo-problema, pues creo que la ciencia se interesa por los modelos de la realidad que nosotros elaboramos inmersos en este mundo. Los descubrimientos de este siglo –desde la mecánica cuántica a las inestabilidades hidrodinámicas– muestran que los esquemas deterministas nos son inaccesibles. La investigación actual se orienta hacia la incorporación cada vez mayor de elementos aleatorios. Esto se verifica tanto en la cosmología relativista de Hawking como en los estudios de los “insectos sociales”, donde autores tan competentes comoP. P. Grassé o Remy Chauvin insisten en el papel de lo azaroso en laorganización social.


- Si su “escucha poética” de la naturaleza reintegra al hombre en el mundo que él observa, en que esta visión responde a las afirmaciones de Jacques Monod según quien la “antigua alianza está rota, el hombre sabe hoy que está sólo en la inmensidad indiferente del universo?

Monod tuvo una conciencia notable de las propiedades de la vida que, a primera vista, parecían oponer lo vivo a lo no-vivo. Según el la vida está al margen de la física: es una fluctuación, es el resultado de un azar milagroso que se perpetua. Pero en el universo estructurado que acabo de mencionar la vida es menos milagrosa. Esta busca raíces profundas en propiedades de la materia que sólo fueron puestas en evidencia recientemente. Es interesante notar que, lejos del equilibrio, la materia adquiere propiedades nuevas, lo cual es ilustrado por el ejemplo de los relojes químicos: una sensibilidad intensa a variaciones mínimas, comunicación a distancia entre moléculas, efectos de memoria de los caminos recorridos.

Desde el principio del siglo ya sabíamos que la materia presenta propiedades ondulatorias en nivel microscópico: es la dualidad ondaparticula de la mecánica cuántica; pues no es que la materia, en su nivel macroscópico, tal como la encontramos en las reacciones químicas, puede adquirir ese carácter ondulatorio? Es en este sentido que la famosa oposición entre los defensores de la interpretación reduccionista y una holista está superada.

- Si el conocimiento científico depende del tipo de cultura, que está influenciada por la ideología especifica de una sociedad, que tipo de dialéctica puede instaurarse entre ciencia y sociedad?

El redescubrimiento del tiempo es tal vez un elemento de unidad entre ciencia, cultura y sociedad. Antiguamente la ciencia nos hablaba de leyes eternas. Hoy nos habla de historia del universo o de la materia -de ahí su aproximación evidente con las ciencias humanas. Además de eso la aproximación se produce en un momento en que la explosión demográfica está transformando las relaciones entre el hombre con los otros hombres y la naturaleza. Dentro de esta perspectiva la relación entre ciencia, naturaleza y sociedad toma nuevas formas. O, tomando la idea de Serge Moscovici, la ciencia se torna menos esotérica, menos ocupada con piezas de museo. Se encuentra más ligada al destino del hombre, integrándose ahora en todas las expresiones de la inventividad humana.

- Justamente su concepción de las estructuras disipativas sorprende por la riqueza de la extrapolaciones a múltiples campos. Sería ese el nuevo paradigma delineado en el famoso coloquio de Stanford?

No me gusta mucho la palabra paradigma. Es verdad que en la física clásica había una especie de paradigma, un esquema único y fundamental: el de la dinámica, al cual todas las otras áreas debían ser reducidas. Mientras que hoy el mundo de la física tiene al mismo tiempo modelos como el del péndulo, con su ley reversible, y también reacciones químicas caracterizadas por la irreversibilidad de la flecha del tiempo. No creo que sea posible, ni deseable, reunir todas las posibilidades en un sólo y único modelo. En contrapartida pienso que es preciso saber superar las contradicciones para poder pasar de un modo de descripción a otro. En definitiva: no vivimos acaso en un sólo universo?

- El fenómeno de la entropía no sería el medio para eso?

En verdad tal vez sería bueno recordar que el segundo principio de la termodinámica, que constituye el núcleo de esta teoría, esta situado en un punto de entrecruzamiento. Es claro que el resitúa las condiciones iniciales, la flecha del tiempo, que implica la quiebra de la simetría y sobretodo la noción de espontaneidad. Los fenómenos de crecimiento de entropía delimitan nuestro poder. Esta imposibilidad de escapar de la entropía es el concepto clave por el cual el segundo principio de la termodinámica se relaciona a las dos grandes revoluciones contemporáneas: la relatividad y la mecánica cuántica.

Fue gracias a las imposibilidades inherentes de esas dos teorías que se percibió que se trataba de grandes novedades: en el caso de la primera, la imposibilidad de comunicar con la velocidad de la luz y en el de la segunda la imposibilidad de medir a la vez el movimiento y la posición de un electrón. Esa evolución convergente nos situó en dos terrenos con los límites de nuestro poder de manipulación: nos devuelve a un espacio de actividad en el seno de la naturaleza y nos retira de la posición de observador exterior al que nos relegaba la física clásica.

- Si la metamorfosis de la ciencia contemporánea parece haber sido provocada por la irrupción del tiempo irreversible y de la entropía constructiva, porqué llevóse tanto tiempo para conceptualizar esos fenómenos tan fundamentales?

Para entender ese atraso, puede ciertamente invocarse razones ligadas a la evolución de la ciencia. El carácter reversible de la mecánica clásica, y hasta de la mecánica cuántica, estaba ya tan establecido que los
fenómenos irreversibles pudieron ser considerados como una aproximación sin ningún interés. Hoy reconocemos el papel constructivo de la irreversibilidad. Me parece que aquí hubo una notable convergencia entre la historia interna y la historia externa de las ciencias contemporáneas. Nuevas interrogaciones aparecieron inspiradas por el nuevo clima social que se estaba viviendo en el mundo. De todos modosno se trata de proponer un modelo común a todas las disciplinas; cada área debe desarrollar a su manera las investigaciones.

- El tiempo siempre suscitó una pluralidad de interpretaciones: según Newton “el tiempo absoluto corre uniformemente”; para Bergson “el tiempo es invención o nada”; en cuanto a Ud., evoca la multiplicidad de los tiempos vividos, coexistiendo en la unidad del tiempo real.

Estamos de hecho en presencia de dos tiempos y sabemos actualmente como pasar de uno a otro: por un lado el tiempo de los relojes, de las trayectorias de la dinámica clásica, de la comunicación. Este tiempo es, de cierto modo, exterior a nosotros, que emitimos y recibimos señales. Es un tiempo que medimos con nuestros relojes, pero que casi no forma parte del cuerpo en el que vivimos. Por otro lado está el tiempo estructural, que llamé interno, marcado por la irreversibilidad y por las fluctuaciones, emparentado con el “tiempo-invención” de Bergson. El tiempo externo es el de Newton, que fue profundizado por Bergson. Existe aquella controversia entre Bergson y Einstein: este último sostenía que “la distinción entre pasado presente y futuro por más tensa que sea es una ilusión”. Pero llamar ilusión lo que constituye la experiencia primordial de nuestra vida es rechazar la propia noción de realidad.

- Como puede Einstein negar de esa forma la esencia de la vida?

Creo que hay en él una extraña dualidad. Por un lado fue un hombre solitario que tuvo pocos discípulos. Por otro lado su concepción científica describe un mundo ideal de fraternidad universal, poblado de observadores situados en campos gravitacional es diferentes o estimulados por las más diversas velocidades. Esos observadores comunican sus visiones a través de señales luminosas. Por lo que garantizar la objetividad de estas es lo que más preocupaba a Einstein.

Pero puede decirse que no fue, en realidad, consecuente a fondo con su idea, puesto que no advirtió que la comunicación es un fenómeno irreversible; cuando se establece una comunicación la situación queda modificada inmediatamente con respecto a su estado anterior. La existencia de una flecha de tiempo común al hombre y a los sistemas físicos es quizás el hecho que expresa de manera más evidente la unidad del universo. Este es sin duda el elemento unificador por excelencia de la visión moderna de la naturaleza. En este sentido la ciencia se encuentra hoy en uno de los diálogos más fascinantes que el hombre hay tenido con la naturaleza.




Entrevista realizada por Christian Delacampagne
“Recherche” (1985)
Edición Guinefort, 2007
Foto: © Pierre Vauthey/Sygma/Corbis



26 jul. 2008

Ilya Prigogine - La novela del universo

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Entrevista con Ilya Prigogine realizada por Christiane Raczynsk

En esta conversación, el Premio Nobel de Química 1977 habla del acercamiento entre la ciencia occidental, determinista y lineal, y aquella que incorpora probabilidades e incertidumbres, el tiempo, el caos y el desequilibrio. Se trata de una concepción del cosmos que encierra un aspecto insólitamente narrativo.


Un universo en el cual el devenir era consecuencia inevitable del presente constituía hasta hace poco la visión imperante en Occidente. Ilya Prigogine, Premio Nobel de Química 1977, postula, sin embargo, que también son realidad el tiempo, los desequilibrios y las incertidumbres. Sus investigaciones en los campos en desequilibrio lo han llevado a este convencimiento. Su teoría ha encontrado ecos insospechados: el libro El fin de las certidumbres, distribuido en todo el mundo de habla hispana por Editorial Andrés Bello, ya lleva cinco ediciones. Texto especializado y difícil, pero que refleja una ciencia y un mundo sugerentes y nuevos.
"La física estaba aislada y aún existen muchos científicos orgullosos de esa situación. O algunos que postulan que ciencia y cultura no tienen nada en común, que en la primera todo está determinado y todo es certeza", argumenta Prigogine. El científico piensa, en cambio, que la ciencia tiene la influencia sobre el modo de concebir el mundo y la cultura, y que sería bueno un acercamiento entre Occidente y otras tradiciones culturales en las cuales no existió esta dicotomía, como Japón, China o la India, países en los cuales nunca se aceptó que pasado y futuro fueran equivalentes o irrelevantes.


-¿A qué atribuye usted la atracción que ejercen sus descubrimientos y teorías sobre la gente común y corriente?

-Tal vez se debe a que vuelvo al sentido común. Ha existido una visión científica muy alejada de la experiencia cotidiana, una física muy extraña. En ella el pasado y el futuro representaban el mismo papel, es decir ninguno: todo lo que iba a ocurrir en el futuro lo que había ocurrido en el pasado, estaba contenido, predeterminado, en las condiciones iniciales. Ése, obviamente, no es nuestro universo. En él, el pasado y el futuro representan distintos papeles. Por lo tanto, la ciencia que yo hago es más cercana a lo que todo el mundo siente. Me gusta mucho una frase de Schopenhauer: "La tarea no es tanto la de ver cosas que nadie ve, como la de pensar cosas nuevas, sobre cosas que todos han visto, pero no de esa manera". Por ejemplo, todos han experimentado el tiempo. Sin embargo, la física lo ignoraba. Era una ciencia en la que se hablaba de un universo idealizado, muy ajeno a algunas experiencias humanas. Se puede enviar una persona a la luna y ella volverá de acuerdo con la teoría de Newton. Pero hay algo más, hay una evolución del sistema planetario, una evolución Cosmológica. El universo tiene un elemento narrativo, que yo destaco. De este modo se pasa de una visión geométrica del universo a una narrativa. Creo que ése fue siempre el punto de vista de la filosofía, especialmente la del siglo XX. Ésa es realmente una de las razones por las cuales la ciencia y la filosofía se distanciaron y la filosofía se volvió anticientífica. Yo estoy tratando de acercar y reunir diferentes aspectos del esfuerzo humano.

A los ochenta años Prigogine aún recorre el mundo, visitando los cinco institutos, en Rusia, Grecia, Chile, Argentina y Estados Unidos, en los cuales se continúa hoy su línea de investigación y se trata de alcanzar la formulación matemática de sus teorías. En Chile trabaja en este tema el Centro de Física No Lineal y Sistemas Complejos (CFNL), del cual Prigogine fue nombrado presidente honorario.



Ciencia y creatividad

-Hay algo sumamente intuitivo en sus postulaciones. En este sentido, ¿qué influencia tuvieron en su pensamiento artes o disciplinas a las que es aficionado, como la música y la arqueología? ¿Cuál es la relación entre el trabajo científico y la creatividad?

-La principal diferencia entre el punto de vista clásico y el que yo propongo, según el cual las leyes de la naturaleza expresan sólo posibilidades o potencialidades, es que ahora uno puede incluir en ellas la creatividad. Vemos aparecer en la naturaleza cosas novedosas, como reptiles que vuelan, mamíferos que viven en el mar, monos que se convierten en humano y luego, naturalmente, en la historia de la humanidad, tenemos distintas civilizaciones o gente excepcional como Mozart o Miguel Ángel. Por lo tanto existe una especie de tendencia general de la vida a la novedad, que sólo puede tener sentido en un universo en el que haya una orientación en el tiempo. Yo diría que el punto de vista que desarrollo incluye no sólo la experiencia de la repetición, de acuerdo con la cual el sol siempre vuelve a salir y las mareas se suceden unas a otras, sino también la creatividad, la novedad. El filósofo francés Henri Bergson expresó esto de manera muy bella: "La creatividad es algo que puedo experimentar a diario". Hasta cierto punto, todos la han experimentado, al tomar decisiones, por ejemplo. Hacerlo sólo tiene sentido en un mundo que no es determinista. En mi último libro, El fin de las certidumbres, recuerdo una extraña frase de Einstein, en la que afirma que si él le preguntara a la luna por qué se mueve, ella le respondería:"Porque me gusta moverme". Ahora bien, eso no es satisfactorio, no está de acuerdo con nuestra experiencia.

-Entonces, ¿cuál es nuestra opción?

-Puede ser una postura tan extrema como la de Einstein o Spinoza, o un dualismo como el de Kant o Descartes. Francamente, creo que el tipo de teoría que yo trato de desarrollar puede evitar ambas posibilidades, porque la naturaleza se vuelve cada vez más creativa en su conjunto y nosotros somos parte de ella. Por lo tanto podemos ir más allá de este dualismo y más allá de este extraño monismo en el que sólo seríamos autómatas. Las matemáticas son cada día más claras y estoy profundamente convencido de que iremos poco a poco superando los distintos obstáculos.

-Sin embargo, si el mundo son meras posibilidades, ¿qué lugar ocupa el futuro?

-¿El futuro ya está dado o hay un futuro abierto? Éstas son preguntas que la humanidad siempre se ha hecho. De alguna forma sentimos que nuestro futuro no está determinado. Puede ser bueno, puede ser malo, pero no está determinado. El futuro es construcción. La naturaleza es construcción y el futuro del hombre es parte del futuro de la naturaleza. Mientras predominó el dualismo (el hombre libre y ético y una naturaleza autómata), el ser humano quedaba fuera de la naturaleza, eso es un poco extraño, incluso si uno tiene una creencia.

-Usted hace extrapolaciones desde sus experiencias y teorías, que proceden de la química. ¿No es un poco arriesgado?

-Hay dos aspectos en mi investigación. Uno es el microscópico, el fenomenológico, la descripción de reacciones químicas no lineales, el caos. Luego, naturalmente, esas mismas ecuaciones no lineales se pueden aplicar en cierta medida a la economía, a la sociología, a la dinámica de la población, claro que con cierto cuidado, porque después de todo la toma de decisiones que resulte de cada interpretación es muy distinta en cada caso. En la sociedad humana, ella se basa en la memoria del pasado y también en las diversas utopías que puedan existir para el futuro. Esto es muy distinto de las moléculas, pero aun así no hay linealidades sino efectos cooperativos, y esto es algo que se nota claramente en nuestro mundo, debido a las comunicaciones, a las redes. Estos efectos no lineales son muy importantes y se pueden observar bien en los mercados de valores, en la economía. Pero mi interés principal está en saber cuál es la estructura básica que permite la existencia de estas estructuras en el mundo macroscópico. Esto es en lo que he estado trabajando, es realmente lo que más me interesa. Debemos cambiar, ampliarla física newtoniana, la física cuántica la relatividad, para incluir en ellas las fluctuaciones, la posibilidad de que a nivel macroscópico aparezcan opciones, y que no siga habiendo determinismo. Lo que he demostrado a nivel microscópico es que uno de los mecanismos básicos que hay en este nivel es una especie de mecanismo difusivo, que quiebra el determinismo a escala microscópica.

-En una entrevista con Artes y Letras, el fisicocuántico John Archibald Wheeler afirmó que "la física cuántica ha sido el acontecimiento más revolucionario en la historia del pensamiento. Antes se consideraba en general que la física era como una gran máquina que revelaba la realidad". ¿Cuál es su opinión con respecto a esta afirmación?

-Creo que hay algo de cierto en ella. Sin embargo, estimo que la relación entre la física cuántica y la realidad es muy difícil. La física cuántica no ha dicho todavía todo lo que tiene que decir. En primer lugar, existió la visión clásica de la realidad: las cosas simplemente nos son dadas y el mundo es un autómata; luego llegó la mecánica cuántica y ahí la realidad comenzó a escaparse. Wheeler, por ejemplo, imagina que nosotros creamos una realidad a través de nuestras mediciones, que no habría realidad sin la intervención humana, y eso cuesta creerlo. En otras palabras, nuestras mediciones crearían la realidad. Wheeler incluso ha abogado por teorías tan extrañas como la teoría de muchos mundos de Everett. Creo que son fantasías e incluso diría que son fantasías de mal gusto, porque están tan apartadas de lo que podemos verificar o de lo que puede ser cierto. Yo no veo a este universo como universos paralelos que aparecen. Por lo tanto, creo que la postura de Wheeler sobre la realidad cuántica es una postura muy difícil. Mi postura con respecto a la realidad es mucho más realista. Ya no hay una transición de potencialidades a actualidades sino que la actualidad es más compleja, es probabilística. El universo se está construyendo todo el tiempo, en cierto sentido, está haciendo opciones. Como un compositor que elige entre posibles tonalidades. Así volvemos a una visión más realista de la naturaleza pero más complicada. El universo evoluciona, fluctúa mucho más y es mucho más violento de lo que habíamos pensado.



El no equilibrio


-¿Usted considera que los que no incluyen en sus conocimientos nociones del tiempo, del caos y de sistemas de no equilibrio están culturalmente atrasados?

-La ciencia es un campo muy amplio y estos conceptos no se necesitan en todos los campos. Si uno está interesado, por ejemplo, en descubrir el último quark que falta, no necesita el caos ni la
inestabilidad. Es un campo diferente. Si uno está interesado en cristalografia, tampoco tiene para qué hablar del caos o de la inestabilidad. Pero la mecánica cuántica tenía vacíos: son los vacíos en los que son necesarias las nuevas ideas. La vida es un proceso de no equilibrio, en todas partes se ven procesos de no equilibrio, pero éstos no están descritos en la mecánica cuántica.

-Y al aplicar su teoría a la cosmología, ¿cuál es la nueva visión que hay, por ejemplo, con respecto al Big Bang?

-El Big Bang es un asunto muy complejo porque sabemos muy poco al respecto. Para mí, es un asunto muy controversial. Paul Davies, en un libro titulado About Time ["Acerca del tiempo"], dice lo siguiente: "El mayor descubrimiento científico realizado en muchos siglos es que el tiempo es un comienzo y probablemente también sea un fin". Yo soy muy escéptico con respecto a este tipo de afirmaciones, porque no hay ningún mecanismo físico que cree el tiempo de un no tiempo. Hablar del comienzo del tiempo es una extrapolación. Ahora bien, lo que he demostrado recientemente y que aún no se ha publicado y que no tiene relación con la cosmología es que el estado básico de los campos interactuantes que son no integrables ya está orientado en el tiempo. Por lo tanto, el espacio vacío, el vacío cuántico ya ha roto la simetría del tiempo, y eso me produce un gran placer, porque ésa había sido mi opinión intuitiva desde hacía mucho. Es por eso que en un capítulo de mi libro digo que el tiempo precede a la existencia y ahora puedo demostrar realmente que el tiempo precede a la existencia, en el sentido incluso del vacío que es el punto de partida de la existencia. Naturalmente, la existencia es, en cierta medida, excitaciones del vacío. Ya en el vacío hay una simetría del tiempo rota.

-¿Eso puede demostrarse científicamente?

-Es sorprendente. No es demasiado difícil si uno toma en cuenta el gran esfuerzo que ha habido en física. En la física cuántica clásica siempre han existido sistemas integrables o campos integrables. Un aspecto muy bien desarrollado de la física moderna son los campos libres. Muchos hablan de campos electromagnéticos puros. Esto ya es muy conocido y uno sabe cuáles son las partículas que corresponden a esos campos. ¿Pero qué sucede cuando uno pone juntos dos campos? Se sabe muy poco al respecto. En situaciones muy excepcionales, uno puede integrar un sistema y, en esencia, externamente será el mismo campo libre, pero lo que hemos hecho es integrar sistemas no integrables en términos de probabilidades, y una de ellas es que se rompe la simetría del tiempo, incluso en el vacío de los campos interactuantes. Creo que ése es un punto muy interesante.



La ciencia y yo


-Si echa una mirada restrospectiva, a los ochenta años, ¿cómo ve su propia vida?

-Veo varios aspectos en ella. Un aspecto que ha sido finalmente bueno es el de mi interés tanto por la cultura humanística como por la cultura científica. En cierto sentido, fue mi interés por la cultura humanística el que me hizo sentir insatisfecho con la idea científica, pero esta insatisfacción la han sentido muchos, por ejemplo Bergson, Whitehead, Heidegger. Ellos expresaron su insatisfacción alejándose de la ciencia y refugiándose en la metafísica. Otros, como Popper, también han expresado su insatisfacción y tratado de hacer una ciencia un poco distinta, pero eso tampoco es algo muy claro, porque, después de todo, la ciencia clásica en su propio campo es muy satisfactoria. Yo no creo en una nueva ciencia en la que ya no existan las leyes de gravedad de Newton o en la que no se pueda aplicar la ecuación de Schrödinger para la bomba de hidrógeno. Uno tiene que encontrar una ciencia que contenga todo el pasado, que introduzca aspectos nuevos pero que incluya todo lo pasado que se fue creando a través de los siglos. Creo que un aspecto muy positivo fue el hecho de que yo estuviera insatisfecho con las fórmulas científicas habituales. Pero, al mismo tiempo, adopté un punto de vista más bien conservador. En otras palabras. no debemos escapar a un mundo de fantasía o a fórmulas totalmente nuevas, pero debemos tratar de conservar las fórmulas lo más semejantes posible. Eso lentamente me llevó a un nuevo punto de vista que para cierta gente puede parecer revolucionario pero que para mí ha sido más bien conservador. El punto de vista clásico de la reversibilidad se debía a nuestras aproximaciones, y yo no podía creer, porque es un aspecto demasiado importante, en el hecho de que el tiempo estuviera fluyendo en una dirección que es una aproximación de identidad entre el pasado y el futuro. Me parecía un punto de vista muy extraño y lentamente llegué a una visión más revolucionaria que fue bastante resistida. Por eso me llevó tanto tiempo, porque como lo expresó muy bien Vierack: "Una de las partes más difíciles es que uno tiene que sobreponerse a los prejuicios", y éstos son muy difíciles de vencer.

-Y usted, ¿nunca se sintió tentado por la metafísica?

-¿Qué es hoy en día la metafísica? En cierto sentido, la ciencia, como yo la veo, tiene siempre dos aspectos. Un aspecto es el diálogo con la naturaleza, el descubrimiento de quarks o del Big Bang. La otra es la posición del hombre en el universo. Ahora bien, la posición del hombre en el universo se ha vuelto muy controvertida. El universo, como lo vemos hoy en día, es muy extraño, es un universo en el que tenemos esta evolución, esta burbuja que se expande y se convierte en algo cada vez más complejo. Estamos muy sorprendidos porque es una visión muy distinta, pero tal vez la meta de la metafísica del próximo siglo sea la de ir más allá de este asombro. Pero ésa no es mi meta. Ni siquiera lo puedo concebir. Todos debemos ser muy tolerantes con respecto al modo en que cada uno ve este asombro, porque hay una gran diferencia entre una metafísica basada en un universo determinista y una metafísica basada en un universo autoorganizado. En una metafísica basada en un universo determinista tal vez necesitemos a un Dios que ponga al universo en movimiento. Si es autoorganizado, el problema es muy distinto, porque se necesita un código para hacer la autoorganización. Pero entonces uno se puede preguntar: ¿este código nos es dado por la naturaleza o por algo fuera de ella? Pero éstos so temas que no están dentro de mi campo.

-¿Cómo vislumbra, a raíz de sus teorías, la ciencia del futuro?

-Creo que hoy estamos en una desviación de la historia clásica de la física. En el acercamiento entre la física y la ciencia fundamental a otras prácticas, porque todas las demás requieren una diferencia entre el pasado y el futuro. En cierto sentido, la física estaba aislada, y aún existen muchos físicos que están muy orgullosos de ese aislamiento. Hay un artículo reciente de Stephen Weinberg en el que dice que la cultura y la ciencia no tienen nada en común, que en ella todo está determinado por las condiciones iniciales, que la ciencia trabaja con certezas y lo demás son cuentos. Yo creo que ésa es una extraña postura. La física también tiene que ver con la historia, y pienso que puede tener cierta influencia en la historia del pensamiento occidental y también acercar el pensamiento occidental a otras tradiciones culturales en las que nunca ha existido esta dicotomía. Yo voy a menudo a Japón, a la China y a la India, y allí nunca fue aceptada la idea de las leyes de una naturaleza en la que el pasado y el futuro representan el mismo papel. Incluso los científicos sencillamente la ignoraban. Trabajaban en ciencia como los demás, pero no aceptaban sus consecuencias filosóficas. Conozco a varios científicos orientales, muy exitosos, que sin embargo no pueden creer en las leyes de la naturaleza tal como fueron formuladas por el pensamiento occidental.

-¿Cuál cree que es la razón por la que Occidente ha privilegiado esta visión tan determinista?

-Ello se debe, naturalmente, al enorme éxito de la física newtoniana. Antes no se creía en el determinismo, sino en múltiples posibilidades. Luego vino el sorprendente éxito de Newton.

-¿Cuál fue la razón de ese enorme éxito?

Ah, ése ya es un problema para un historiador de la ciencia. No para mí. Una idea que he oído a menudo es que en la tradición occidental, Dios es racional y el ser humano es un intermediario entre Dios y la naturaleza. Puede participar de la razón de Dios y puede empezar a comprender las razones, la racionalidad que hay en el universo. Ésa también fue la idea de Leibniz. La idea de la racionalidad del universo es una idea occidental Es un punto muy interesante. En China hubo un gran desarrollo científico pero no del tipo racional, en el cual uno hace modelos y se deducen consecuencias. En China la ciencia era más descriptiva. La ciencia racional, por un lado, trae mucho progreso, pero por el otro, olvidamos esa otra forma de hacer las cosas. Yo no critico la racionalidad occidental, porque ha traído un enorme progreso, pero, al mismo tiempo, ha llevado a una extraña mentalidad con respecto a la naturaleza. Yo creo que lo que debemos hacer ahora es tratar de acercar estas dos mentalidades.


La Nación (1998)


13 abr. 2008

Ilya Prigogine

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2 nov. 2007

Ilya Prigogine - Tan sólo una ilusión

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1.

Empezaré con una anécdota del joven Werner Heisenberg 2, en cierta ocasión, cuando paseaba con Niels Bohr durante una visita al castillo de Kronberg 3. Heisenberg pone en boca de Bohr la siguiente reflexión:

«¿No es extraño como cambia este castillo al rememorar que Hamlet vivió en él? Como científicos, creemos que un castillo es una simple construcción de piedra y admiramos al arquitecto que lo proyectó. Las piedras, el tejado verde con su pátina, las tallas de la capilla, es lo que forma el castillo. Nada debería cambiar por el hecho de que Hamlet viviera en él y, sin embargo, cambia totalmente. De pronto, muros y almenas hablan otro lenguaje... Y, en definitiva, de Hamlet sólo sabemos que su nombre figura en una crónica del siglo XIII... pero nadie ignora los interrogantes que Shakespeare le atribuye, los arcanos de la naturaleza humana que con él nos abre, y para ello tenía que situarle en un lugar al sol, aquí en Kronberg».

Esta historia plantea sin más una cuestión tan vieja como la humanidad: el significado de la realidad.

Cuestión indisociable de otra: el significado del tiempo. Para nosotros, tiempo y existencia humana, y en consecuencia, la realidad, son conceptos indisociables. Pero ¿lo son necesariamente? Citaré la correspondencia entre Einstein y su viejo amigo Besso 4. En sus últimos años, Besso insiste constantemente en la cuestión del tiempo. ¿Qué es el tiempo, qué es la irreversibilidad? Einstein, paciente, no se cansa de contestarle, la irreversibilidad es una ilusión, una impresión subjetiva, producto de condiciones iniciales excepcionales.

La correspondencia quedaría interrumpida por la muerte de Besso, unos meses antes que Einstein. Al producirse el óbito, Einstein escribió en una emotiva carta a la hermana y al hijo de Besso:

«Michele se me ha adelantado en dejar este extraño mundo. Es algo sin importancia. Para nosotros, físicos convencidos, la distinción entre pasado, presente y futuro es sola una ilusión, por persistente que ésta sea.»

«Sólo una ilusión»...Debo confesar que la frase me impresionó enormemente. Creo que expresa de un modo excepcionalmente notable el poder simbólico de la mente.

En realidad, Einstein, en la carta, no hacía más que reiterar lo que Giordano Bruno escribiera en el siglo XIV y que, durante siglos, sería el credo de la ciencia 5:

«El universo es, por lo tanto, uno, infinito e inmóvil. Una, digo; es la posibilidad absoluta, uno el acto, una la forma del alma, una la materia o el cuerpo, una la cosa, uno el ser, uno lo máximo y lo óptimo, lo que no admite comprensión y, aun, eterno e interminable, y por eso mismo infinito e inacabable y, consecuentemente, inmóvil. No tiene movimiento local, porque nada hay fuera de él que pueda ser trasladado, entendiéndose que es el todo. No tiene generación propia, ya que no hay otra cosa en la que pueda desear o buscar, entendiéndose que posee todos los seres. No es corruptible, ya que no hay otra cosa en la que pueda tornarse, entendiéndose que él es toda cosa. No puede disminuir ni aumentar, entendiéndose que es infinito, y, por consiguiente, aquello a nada puede añadirse y nada substraerse, ya que el universo no tiene partes proporcionales. No es alterable en ninguna otra disposición, porque no tienen nada externo por lo que pueda surgir y a través de lo cual pueda ser afectado».

Durante mucho tiempo la concepción de Bruno dominaría el pensamiento científico de Occidente, del que se derivaría el concepto mecanicista del mundo con sus dos elementos básicos 6:

a) sustancias inmutables, átomos, moléculas o partículas elementales;

b) locomoción. Naturalmente, con la teoría cuántica se produjeron muchos cambios, y volveremos a ello, pero, aun así, perviven hoy día no pocos rasgos básicos de semejante concepción. Entonces, ¿cómo entender esa naturaleza sin tiempo que excluye al hombre de la realidad que describe? Como ha puesto de relieve Carl Rubino, la Ilíada de Homero gira en torno al problema del tiempo. Aquiles parte en busca de algo permanente e inmutable, «pero la enseñanza de La Ilíada, amarga lección que el héroe Aquiles aprende demasiado tarde, es que sólo se logra tal perfección a costa de la humanidad del individuo: éste tiene que perder la vida para acceder a ese plano de gloria. Para los seres humanos, hombres y mujeres, para nosotros, ser inmutables, estar exentos de cambio, tener seguridad total y permanecer inmunes a los veleidosos altibajos de la vida, sólo es factible al dejar este mundo, al morir, o al convertirnos en dioses. Horacio nos dice que los dioses son los únicos seres que llevan una vida sin riesgos, exenta de angustia y cambio» 7.

La Odisea representa el contrapunto dialéctico de la Ilíada 8. Odiseo puede elegir, y su fortuna es poder optar entre la eterna juventud y la inmortalidad, siendo para siempre amante de Calipso, o el regreso a la humanidad y, en definitiva, a la vejez y a la muerte. Sin embargo, elige el tiempo por la eternidad, el destino humano por el destino de los dioses.

Sigamos con la literatura, pero más próximos a nuestra época. Paul Valéry, Cimetière marin, describe la lucha del hombre que se enfrenta al tiempo duración que, ilimitada, se extiende ante nosotros. En sus Cahiers 9 -esa serie de volúmenes de notas que el poeta solía redactar al amanecer-, vuelve una y otra vez sobre el problema del tiempo: Tiempo, ciencia por construir. Hay en Valéry un profundo sentimiento por lo inesperado; ¿por qué las cosas suceden así? Está claro que no podían satisfacer a Valéry simples explicaciones como los esquemas que implican un determinismo universal en el que se da por supuesto que en cierto modo todo está dado. Escribe Valéry:

«El determinismo -sutil antropomorfismo- dice que todo sucede como en una máquina, tal como yo la concibo. Pero toda ley mecánica es, en el fondo, irracional, experimental» (...) «El significado del término determinismo es tan vago como el de la palabra libertad» (...) «El determinismo riguroso es profundamente deísta. Ya que haría falta un dios para percibir esa absoluta concatenación infinita. Hay que imaginar a un dios, un cerebro de dios para imaginar tal lógica. Es un punto de vista divino. De manera que al dios atrincherado en la creación del universo lo restablece la comprensión de ese universo. Se quiera o no, el pensamiento determinista contiene necesariamente a un dios -y es una cruel ironía».

La observación de Valéry es importante, y volveré a ella. El determinismo sólo es concebible para un observador situado fuera del mundo, cuando lo que nosotros describimos es el mundo desde dentro.

Esta preocupación de Valéry por el tiempo no es un fenómeno aislado a comienzos de nuestro siglo. Podemos citar, sin orden ni concierto, a Proust, Bergson 10 , Teilhard, Freud, Pierce o Whitehead 11.

Como hemos dicho, el veredicto de la ciencia parecía inapelable. A pesar de ello, una y otra vez se formulaba la pregunta ¿cómo es así? ¿Debemos realmente elegir dramáticamente entre la realidad atemporal que conduce a la alienación humana y a la afirmación del tiempo que parece desafiar la racionalidad científica?

Casi toda la filosofía europea desde Kant a Whitehead se nos muestra como un intento de superar de una u otra forma el imperativo de esta elección. No podemos entrar en detalles, pero resulta evidente que la distinción kantiana entre el mundo del numen y el mundo del fenómeno fue un paso en este sentido, del mismo modo que el concepto de Whitehead sobre la filosofía del proceso. Ninguno de estos intentos ha alcanzado un éxito definitivo. Como consecuencia, hemos asistido a una decadencia progresiva de la «filosofía de la naturaleza». Estoy totalmente de acuerdo con Leclerc cuando dice:

«En el siglo actual, sufrimos las consecuencias del divorcio entre ciencia y filosofía que siguió al triunfo de la física newtoniana en el siglo XVIII. Y no es sólo el diálogo entre ciencia y filosofía el que se ha resentido».

Esta es una de las raíces de la dicotomía en dos culturas. Existe una oposición irreductible entre la razón clásica, que es una visión atemporal, y nuestra existencia, con la consiguiente interpretación del tiempo a modo del torbellino descrito por Nabokov en Mira los arlequines 12. Pero algo realmente espectacular está sucediendo en la ciencia, algo tan inesperado como el nacimiento de la geometría y la grandiosa visión del cosmos, expresada en la obra de Newton. Poco a poco, somos cada vez más conscientes del hecho de que, a todos los niveles, desde las partículas elementales hasta la cosmología, la ciencia redescubre el tiempo.

Aún estamos inmersos en el proceso de reconceptualización de la física y todavía no sabemos adónde nos llevará. Pero sin duda se abre con él un nuevo capítulo del diálogo entre el hombre y la naturaleza. En esta perspectiva, el problema de la relación entre ciencia y valores humanos, el tema central de este ciclo de Conferencias Tanner, puede contemplarse desde una nueva óptica.

Un diálogo entre ciencias naturales y ciencias humanas, incluidas arte y literatura, puede adoptar una orientación innovadora y quizá convertirse en algo tan fructífero como lo fuera durante el período griego clásico o durante el siglo XVII con Newton y Leibniz.


2.

Para entender los cambios que se avecinan en nuestra época, puede servirnos efectuar un balance previo de la herencia científica del siglo XIX. Considero que este legado contenía dos contradicciones básicas o, cuando menos, dos cuestiones básicas que quedaron sin respuesta.

Como es sabido, el siglo XIX fue fundamentalmente el siglo del evolucionismo. Baste con citar los trabajos de Darwin en biología, de Hegel en filosofía o formulación en física de la famosa ley de la entropía.

Empecemos por Darwin, de cuya muerte se cumple este año el centenario. Aparte de la importancia de El origen de las especies, publicado en 1859, en el ámbito estricto de la evolución biológica, existe un elemento general implícito en el enfoque darwiniano que quiero poner de relieve 13. En su concepción, se combinan dos elementos: por un lado, la asunción espontánea de fluctuaciones en las especies biológicas, las que posteriormente, merced a la selección del medio, conducen a la evolución biológica irreversible. Por lo tanto, su modelo combina dos elementos que mencionaremos con frecuencia: la idea de fluctuaciones o azar, de procesos estocásticos y la idea de evolución, de irreversibilidad. Pongamos de relieve que, a nivel biológico, de esta asociación resulta una evolución que corresponde a una complejidad creciente y a la autoorganización.

Es totalmente lo contrario al significado que generalmente se atribuye a la ley de aumento de entropía, tal como la formuló Clausius en 1865. El elemento básico en dicha ley es la distinción entre procesos reversibles e irreversibles. Los procesos reversibles ignoran una dirección privilegiada del tiempo. Piénsese en un muelle que oscila en un medio libre de fricción o en el movimiento planetario. Por el contrario, los procesos irreversibles implican una flecha temporal. Si juntamos dos líquidos, tienden a mezclarse, pero esta mezcla no se observa como un proceso espontáneo. Toda la química se basa en procesos irreversibles. Esta distinción se halla contenida en la formulación de la segunda ley, que postula la existencia de una función, la entropía (entropía, en griego, significa evolución), que, en un sistema aislado, sólo puede aumentar debido a la presencia de procesos irreversibles, mientras que se mantiene constante durante los procesos reversibles. Por lo tanto, en un sistema aislado, la entropía alcanza al final un valor máximo cuando el sistema llega al equilibrio y cesa el proceso irreversible.

El trabajo de una vida de uno de los más grandes físicos teóricos de todos los tiempos, Ludwing Boltsmann, fue hacer la primera interpretación microscópica de este aumento de entropía. Estudió la teoría cinética de los gases, convencido de que el mecanismo de cambio, de «evolución» se describiría en términos de colisión molecular. Su principal conclusión fue que la entropía S esta estrechamente relacionada con la probabilidad P. Todos han oído hablar de la célebre fórmula: S = k ln P grabada en la lápida de Boltzmann tras su trágico suicidio en 1906. En ella, k es una constante universal a la que Planck asoció el nombre de Boltzmann. De igual modo que en el caso de Darwin, evolución y probabilidad, azar, están estrechamente relacionados. Sin embargo, el resultado de Bolzmann es distinto al de Darwin, e incluso contradictorio. La probabilidad alcanza el máximo cuando se llega a la uniformidad. Piénsese en un sistema constituido por dos recipientes que se comunican por un pequeño orificio. Es evidente que el equilibrio se alcanza cuando en cada compartimento hay igual número de partículas. Por lo tanto, la aproximación al equilibrio corresponde a la destrucción de condiciones iniciales prevalentes, al olvido de las estructuras primitivas; contrariamente al enfoque de Darwin, para quien evolución significa creación de nuevas estructuras.

Por lo tanto, con esto, volvemos a la primera cuestión, a la primera contradicción heredada del siglo XIX: ¿cómo pueden tener razón a la vez Bolzmann y Darwin? ¿Cómo podemos describir a la vez la destrucción de estructuras y los procesos que implican autoorganización? Sin embargo, como he señalado antes, ambos procesos contienen elementos comunes: la idea de probabilidad (expresada en la teoría de Boltzmann en términos de colisiones entre partículas) y de irreversibilidad que se desprende de esta descripción probabilística. Antes de explicar cómo tanto Boltzmann como Darwin tienen razón, veamos en que consiste la segunda contradicción.


3.

Entramos ahora en una problemática mucho más arraigada que la oposición entre Boltzmann y Darwin. El prototipo de la física clásica es la mecánica clásica, el estudio del movimiento, la descripción de trayectorias que trasladan un punto de la posición A la posición B. Una de las propiedades básicas de la descriptiva dinámica es su carácter reversible y determinista. Dadas unas condiciones iniciales apropiadas, podemos predecir con exactitud la trayectoria. Además, la dirección del tiempo no desempeña papel alguno. Predicción y retropredicción son idénticas. Por lo tanto, en el nivel dinámico fundamental no parece existir lugar para el azar ni la irreversibilidad. Hasta cierto punto, la situación es la misma en física cuántica. En ella, no se habla de trayectorias, sino de funciones de ondas. También aquí la función de onda evoluciona con arreglo a leyes reversibles deterministas.

Como consecuencia, el universo aparece como un vasto autómata. Ya hemos mencionado que, para Einstein, el tiempo, en el sentido de tiempo direccional, de irreversibilidad, era una ilusión. En términos bastante generales, la actitud clásica en relación con el tiempo era una especie de desconfianza, como puede comprobarse en numerosos libros y publicaciones. Por ejemplo, en su monografía, The ambidextrous Universe, Martin Gardner dice que la segunda ley únicamente hace improbables ciertos procesos, pero no imposibles. En otras palabras, la ley de aumento de entropía sólo se referiría a una dificultad práctica sin fundamento profundo. De igual modo, en su famoso libro El azar y la necesidad, Jacques Monod 14 expone la tesis de que la vida es un simple accidente en la historia de la naturaleza. Es decir, sería un tipo de fluctuación que, por algún motivo no muy claro, es capaz de mantenerse.

Es cierto que, independientemente de nuestra apreciación final de estos complejos problemas, el universo en que vivimos posee un carácter plural y complejo. Desaparecen estructuras, como en los procesos de difusión, pero aparecen otras estructuras, como en biología y, con mayor claridad aun, en los fenómenos sociales. Por lo que sabemos, algunos fenómenos están adecuadamente descritos por ecuaciones deterministas como sucede con los movimientos planetarios, pero otros, como la evolución biológica, implican procesos estocásticos. Incluso un científico convencido de la validez de estas descripciones deterministas dudaría seguramente en inferir que, desde el momento primigenio de la Gran Explosión cósmica, esta conferencia estaba ya escrita en las leyes de la naturaleza.

¿Cómo superar, entonces, la aparente contradicción entre estos conceptos? Vivimos en un universo único. Como veremos, comenzamos a apreciar el significado de estos problemas; se empieza a ver que la irreversibilidad, la vida, están inscritas en las leyes básicas, incluso a nivel microscópico. Además la importancia que atribuimos a los diversos fenómenos que observamos y describimos es bastante distinta, yo diría incluso que opuesta, a lo que sugiere la física clásica. En ella, como dije, los procesos básicos se consideraban deterministas y reversibles.

Los procesos que implican azar o irreversibilidad eran considerados excepciones, meros artefactos. Hoy, vemos por doquier el papel de los procesos irreversibles, de las fluctuaciones. Los modelos considerados por la física clásica nos parecen corresponder únicamente a situaciones límite que nosotros podemos crear artificialmente, como es el ejemplo de introducir materia en un recipiente y esperar que alcance el equilibrio.

Lo artificial es determinista y reversible. Lo natural contiene elementos esenciales de azar e irreversibilidad. Esto llama a una nueva visión de la materia en la que ésta ya no sea pasiva como la descrita en el mundo del concepto mecánico, sino asociada a actividad espontánea. Este cambio es tan profundo que creo que podemos hablar con justicia de un nuevo diálogo del hombre con la naturaleza.


NOTAS

1- Conferencias Tanner en la Jawaharlal Nehru University, Nueva Delhi, 18 de diciembre de 1982.

2- Werner Karl Heisenberg (1901-1979). Fue uno de los fundadores de la mecánica cuántica, autor del célebre principio de incertidumbre que lleva su nombre. Premio Nobel de Física 1932.

3- Gordon Mills, Hamlet´s Castle, University of Texas Press, Austin, Texas, 1976.

4- Einstein-Besso. Correspondence, Ed. P. Speziali, Herman, París 1972.

5- G. Bruno, "De la causa", Opere Italiane, 5º diálogo, I. Bari, 1907.

6- I. Leclerc, The Nature of Physical Existence, George Allen and Unwin Ltd., Londres, 1972.

7- Carl Rubino, Winged Chariots and black Holes: some Reflexions on Science and Literature, manuscrito.

8- J. P. Vernant, "Le refus d´Ulisse", Le temps de la reflexion, III, 1982.

9- P. Valéry, Cahiers, I. Bibliothèque de la Pléiade. Ed. Gallimard, 1973; Cahiers, II, idem, 1974.

10- H. Bergson (1859-1941), filósofo francés. "L´élan vital" y "la durée" son los conceptos más importantes introducidos por él.

11- . A.N.Whitehead (1861-1947), filósofo neorealista inglés.

12- V. Nabokov, Mira los arlequines, Ed. Edhasa, Barcelona, 1980.

13- M. Peckham, Ch. Darwin, The Origin of Species, in the Variorum Text, University of Pennsylvania. Philadelphia, 1959.

14- J.Monod, El azar y la necesidad, Ed. Tusquets. Barcelona 1981.




31 oct. 2007

Ilya Prigogine - Entrevista

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Ilya Prigogine - El desorden creador

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Las opiniones sobre la noción de tiempo son, frecuentemente, variadas y contradictorias. Un físico dirá que ha sido introducida por Newton y que el problema que esa noción plantea ha sido globalmente resuelto. Los filósofos piensan de manera muy diferente: relacionan el tiempo con otras nociones, como el devenir y la irreversibilidad. Para ellos, el tiempo sigue siendo una interrogación fundamental. Me parece que esta divergencia de puntos de vista es la cesura más neta dentro de la tradición intelectual occidental. Por un lado, el pensamiento occidental ha dado nacimiento a la ciencia y, por consiguiente, al determinismo; por otro lado, este mismo pensamiento ha aportado el humanismo, que nos remite, más bien, hacia las ideas de responsabilidad y creatividad.

Filósofos como Bergson o Heidegger han planteado que el tiempo no incumbe a la física, sino a la metafísica. Para ellos, el tiempo pertenece claramente a un registro diferente, sobre el que la ciencia no tiene nada que decir. Pero estos pensadores disponían de menos herramientas teóricas de las que tenemos hoy.

Personalmente, considero que el tiempo brota de lo complejo. Un ladrillo del paleolítico y un ladrillo del siglo XIX son idénticos, pero las edificaciones de las que formaban parte no tienen nada en común: para ver aparecer el tiempo hay que tomar en consideración el todo.


El no-equilibrio, fuente de estructura

Los trabajos que he realizado hace una treintena de años han demostrado que el no-equilibrio es generador de tiempo, de irreversibilidad y construcción. Hasta entonces, durante el siglo XIX y gran parte del XX, los científicos se habían interesado, sobre todo, en los estados de equilibrio. Después han comenzado ha estudiar los estados cercanos al equilibrio. Así, han evidenciado el hecho de que, desde el momento en que se produce un pequeño alejamiento del equilibrio termodinámico, se observa la coexistencia de fenómenos de orden y fenómenos de desorden. No se puede, por tanto, identificar irreversibilidad y desorden.

El alejamiento del equilibrio nos reserva sorpresas. Nos damos cuenta de que no se puede prolongar lo que hemos aprendido en estado de equilibrio. Descubrimos nuevas situaciones, a veces más organizadas que cuando hay equilibrio: se trata de lo que yo llamo puntos de bifurcación (1), soluciones a ecuaciones no lineales. Una ecuación no lineal admite frecuentemente varias soluciones: el equilibrio o la proximidad al equilibrio constituye una solución de esa ecuación, pero no es la única solución.

Así, el no-equilibrio es creador de estructuras, llamadas dísipativas porque sólo existen lejos del equilibrio y reclaman para sobrevivir una cierta disipación de energía y, por tanto, el mantenimiento de una interacción con el mundo exterior. Al igual que una ciudad que solamente existe en cuanto que funciona y mantiene intercambios con el exterior,la estructura disipativa desaparece cuando deja de ser "alimentada".

Ha sido muy sorprendente descubrir que, lejos del equilibrio, la materia tiene propiedades nuevas. También asombra la variedad de los comportamientos posibles. Las reacciones químicas oscilantes son una buena muestra de ello. Por ejemplo, el no-equilibrio conduce, entre otras cosas, a fenómenos ondulatorios, en los que lo maravilloso es que están gobernados por leyes extremadamente coherentes. Estas reacciones no son patrimonio exclusivo de la Química: la hidrodinámica o la óptica tienen sus propias particularidades.


En el equilibrio, la materia es ciega; lejos del equilibrio la materia ve

Finalmente, las situaciones cercanas al equilibrio están caracterizadas por un mínimo de alguna cosa (energía, entropía, etc.), al que una reacción de pequeña amplitud las hace retornar si se alejan un poco de él. Lejos del equilibrio, no hay valores extremos. Las fluctuaciones ya no son amortiguadas. En consecuencia, las reacciones observadas lejos del equilibrio se distinguen con más nitidez, y por tanto, son mucho más interesantes. En el equilibrio, la materia es ciega, mientras que lejos del equilibrio la materia capta correlaciones: la materia ve. Todo esto conduce a la paradójica conclusión de que el no-equilibrio es fuente de estructura.

El no-equilibrio es un interface entre ciencia pura y ciencia aplicada, aunque las aplicaciones de estas observaciones a la tecnología estén solamente en sus inicios. Actualmente, empieza a comprenderse que la vida es, probablemente, el resultado de una evolución que se dirige hacia sistemas cada vez más complejos. Es cierto que no se conoce exactamente el mecanismo que ha producido la primeras moléculas capaces de reproducirse. La naturaleza utiliza el no-equilibrio para sus estructuras más complejas. La vida tiene una tecnología admirable, que muy frecuentemente no llegamos a comprender.

Pensar en términos de probabilidades, no de trayectorias

El no-equilibrio no puede ser formalizado a través de ecuaciones deterministas. En efecto, las bifurcaciones son numerosas y, cuando se repiten las experiencias, el camino seguido no es siempre el mismo. Por tanto, el fenómeno es determinista entre las bifurcaciones, pero es totalmente aleatorio en las bifurcaciones. Entra en directa contradicción con las leyes de Newton o de Einstein, que niegan el indeterminismo. Evidentemente, esta contradicción me ha preocupado mucho. ¿Cómo superarla? La actual teoría dinámica nos ofrece herramientas particularmente interesantes al respecto. Contrariamente a lo que pensaba Newton, ahora se sabe que los sistemas dinámicos no son todos idénticos. Se distinguen dos tipos de sistemas, los sistemas estables y los sistemas inestables. Entre los sistemas inestables, hay un tipo particularmente interesante, asociado con el caos determinista. En el caos determinista, las leyes microscópicas son deterministas pero las trayectorias toman un aspecto aleatorio, que procede de la "sensibilidad a las condiciones iniciales": la más pequeña variación de las condiciones iniciales implica divergencias exponenciales. En un segundo tipo de sistemas, la inestabilidad llega a destruir las trayectorias (sistemas no integrables de Poincaré). Una partícula ya no tiene una trayectoria única, sino que son posibles diferentes trayectorias, cada una de ellas sujeta a una probabilidad.

Agruparemos estos sistemas bajo el nombre de caos. ¿Cómo tratar este mundo inestable? En vez de pensar en términos de trayectorias, conviene pensar en términos de probabilidades. Entonces, se hace posible realizar predicciones para grupos de sistemas. La teoría de caos es algo semejante a la mecánica cuántica. Es necesario estudiar en el ámbito estadístico las funciones propias del operador de evolución (hacer su análisis espectral correspondiente). En otros términos, la teoría del caos debe formularse a nivel estadístico, pero esto significa que la ley de la naturaleza toma un nuevo significado. En lugar de hablar de certidumbre, nos habla de posibilidad, de probabilidad.

La flecha del tiempo es, simultáneamente, el elemento común del universo y el factor de distinción entre lo estable y lo inestable, entre lo organizado y el caos. Para ir más lejos en esta reflexión, es necesario extender los métodos de análisis de la física cuántica, especialmente saliendo del espacio euclidiano (el espacio de Hilbert, en sentido funcional) en cuyo seno está definida. Afortunadamente, matemáticos franceses, ante todo Laurent Schwartz, han descrito una nueva matemática, que permite aprehender los fenómenos de caos y describirles en el ámbito estadístico.

Pero el caos no explica todo. La historia y la economía son inestables: presentan la apariencia del caos, pero no obedecen a leyes deterministas subyacentes. El simple proceso de la toma de decisión, esencial en la vida de una empresa, recurre a tantos factores desconocidos que sería ilusorio pensar que el curso de la historia puede modelizarse por medio de una teoría determinista.

El segundo tipo de sistemas inestables evocados más arriba es conocido bajo la denominación de sistemas de Poincaré. Los fenómenos de resonancia juegan en ellos un papel fundamental, pues el acoplamiento de dos fenómenos dinámicos da lugar a nuevos fenómenos dinámicos. Estos fenómenos pueden ser incorporados en la descripción estadística y pueden conducir a diferencias con las leyes de la mecánica clásica newtoniana o la mecánica cuántica. Estas diferencias se ponen de manifiesto en los sistemas en los que se producen colisiones persistentes, como los sistemas termodinámicos. La nueva teoría demuestra que se puede tender un puente entre dinámica y termodinámica, entre lo reversible y lo irreversible.

La inestabilidad no debe conducirnos al inmovilismo

Nos encontramos en un período "bisagra" de la ciencia. Hasta el presente, el pensamiento ponía el acento sobre la estabilidad y el equilibrio. Ya no es así. El propio Newton sospechó la inestabilidad del mundo, pero descartó la idea porque la encontró insoportable. Hoy, somos capaces de apartarnos de los prejuicios del pasado. Debemos integrar la idea de inestabilidad en nuestra representación del universo. La inestabilidad no debe conducir al inmovilismo. Al contrario, debemos estudiar las razones de esta inestabilidad, con el propósito de describir el mundo en su complejidad y comenzar a reflexionar sobre la manera de actuar en este mundo. Karl Popper decía que existe la física de los relojes y la física de las nubes. Después de haber estudiado la física de los relojes, ahora debemos estudiar la física de las nubes.

La física clásica estaba fundada sobre un dualismo: por un lado, el universo tratado como un autómata; por otro lado, el ser humano. Podemos reconciliar la descripción del universo con la creatividad humana. El tiempo ya no separa al ser humano del universo.

(1) Los puntos de bifurcación son puntos singulares que corresponden a cambios de fase en el no-equilibrio.