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100510 - 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 dísipatívas 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.
NOTAS
(1) Los puntos de bifurcación
son puntos singulares que corresponden a cambios de fase en el no-equilibrio
Fuente:
Ilya Prigogine, Premio Nobel de
Química en 1977. La publicación de este texto ha sido posible gracias al
Institut du managemet d'EDF et de GDF, por el que hemos obtenido el original
en francés, y al propio llya Prigogine, que nos ha autorizado para traducir
y publicar esta tribuna libre.
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