Ilya Prigogine, la belleza del caos

"Vamos de un mundo de certidumbres a un mundo de probabilidades. Debemos encontrar la vía estrecha entre un determinismo alienante y un Universo que estaría regido por el azar y por lo tanto sería inaccesible para nuestra razón.
En un mundo donde ya no impera la certidumbre, restablecemos también la noción de valor.
Sin duda en el siglo XXI veremos el desarrollo de una nueva noción de racionalidad donde razón no estará asociada a certidumbre y probabilidad a ignorancia. En este marco, la creatividad de la naturaleza y sobre todo, la del hombre, encuentran el lugar que les corresponde" -Ilya Prigogine.

Ilya Prigogine, recibió el premio Nobel de Química en el año 1977 por su aporte al conocimiento de las "estructuras disipativas" en el mundo físico, es decir, el estudio de la aparición del orden en condiciones alejadas del equilibrio. El término estructura disipativa busca representar la asociación de las ideas de orden y disipación. El nuevo hecho fundamental es que la disipación de energía y de materia, que suele asociarse a la noción de pérdida y evolución hacia el desorden, se convierte, lejos del equilibrio, en fuente de orden. Estas estructuras están en la base de la vida y en ellas el orden se establece en base a ecuaciones de evolución no lineal, de mucha mayor complejidad que cerca del equilibrio en donde las soluciones son mucho más simples y se pueden linealizar.

Potencialidad:
Lejos del equilibrio existen muchas soluciones, potencialidades que no existen cerca del equilibrio. Esta riqueza nos puede guiar mucho mejor para comprender fenómenos complejos como la historia del clima, de la Tierra y de la propia vida. Todo esto está ligado a una estructura de no equilibrio que era incomprensible desde una perspectiva antigua: el no equilibrio no es sólo degradación, sino también construcción. Ni el tiempo repetitivo de la mecánica ni el tiempo-degradación de la termodinámica clásica pueden explicar la riqueza del mundo tal como lo vemos. La naturaleza inventa. Nada es reversible. Y su dimensión temporal dista de agotarse en la concepción matemática de un tiempo absoluto, como la concepción abstracta de la mecánica clásica. En los sistemas sencillos no caóticos su atractor, una especie de representación de sus variables dinámicas, es una figura geométrica simple o un punto, mientras que en los caóticos son figuras de una complejidad extraordinaria llamados atractores extraños. De esa complejidad se pueden extraer infinitas posibilidades para la evolución futura del sistema.

Los mecanismos de organización en las estructuras disipativas sólo pueden aparecer cuando el medio externo mantiene, mediante la aportación energética, el sistema alejado del equilibrio. La estructura es creada y mantenida gracias al intercambio de energía con el exterior. Por eso las llamamos estructuras disipativas. En ciertas condiciones críticas externas, las ínfimas fluctuaciones naturales y constantes de un sistema pueden, en vez de atenuarse, amplificarse y arrastrar el sistema en una u otra dirección. La rama de la bifurcación que escogerá el sistema es imprevisible, pues el fenómeno es aleatorio y parece fruto del azar.

La segunda ley, orden y desorden:
En un sistema aislado, la segunda ley de la termodinámica nos enseña que el desorden, la entropía, aumenta irremediablemente, pero eso no impide que una parte de ese sistema con una aportación de energía y materia de su entorno aumente su orden y disminuya su entropía. La suma total de entropía sigue aumentando, pero esa parte del sistema se organiza a costa de aumentar el desorden a su alrededor. Esa es la historia esencial de los organismos vivos. Cuando las condiciones externas cambian y se vuelven extremas el organismo entra en crisis y aparecen fenómenos aleatorios de bifurcación que le dan opciones de supervivencia. El sistema elige una de las opciones que se adaptará mejor o peor a las nuevas condiciones. Si elige bien vuelve a encontrar un periodo de estabilidad regido por el orden, si vuele a entrar en crisis volverá el desorden y la nueva elección.

Hasta Prigogine, la ciencia pensaba que la vida era una especie de casualidad, un raro fenómeno difícil de reproducir, pero con Prigogine hemos aprendido que la materia lejos del equilibrio manifiesta potencialidades imposibles en otras condiciones. La intuición de que era posible elaborar una termodinámica general de sistemas vivos o abiertos y de sistemas cerrados, aislados e inertes, le valio a Ilya Prigogine el Premio Nobel de Química.


Para leer más:

-- Posts sobre el tema. Más Posts.

-- El libro de Arnaud Spire. " El pensamiento de Prigogine. La belleza del caos". Ed. Andrés Bello. Barcelona. 2000.

Dirac y la belleza matemática

Paul Dirac es conocido por ser uno se los fundadores de la mecánica cuántica y por haber predicho de un modo teórico la existencia de la antimateria. Pero la clave de sus éxitos en física fue debida a su fuerte convicción en la necesidad de que el Universo debía estar descrito en un lenguaje matemático, necesariamente, bello y elegante. Es imposible separar la física de Dirac con las matemáticas con las que la construye, para él "las leyes físicas deben ser matemáticamente bellas". Esta es la frase que resume toda su filosofía.

"Uno puede describir la situación diciendo que el matemático juega a un juego en el que él mismo inventa las reglas, mientras que el físico juega a otro en que las reglas vienen fijadas por la naturaleza, pero con el transcurrir del tiempo se hace cada vez más evidente que las reglas que los matemáticos encuentran interesantes son las mismas que ha elegido la naturaleza".

Dirac se mantuvo toda su vida en un lugar muy especial para él, una especie de puente entre la física y las matemáticas. Desde él hizo incursiones muy productivas a un lado y al otro. Decía que Dios es un matemático del máximo nivel y que usó unas matemáticas muy avanzadas para construir el Universo.Curiosamente, Dirac era un gran ateo. Al respecto, Pauli escribió bromeando en sus memorias: "Si entiendo correctamente a Dirac, él dice: no hay Dios, y Dirac es su profeta".

Desde siempre tuvo una manera muy peculiar de hacer ciencia al estilo de "jugar con las ecuaciones". Rememorando su vida, dice a los sesenta años:"Creo que es una de mis peculiaridades el que me gusta jugar con las ecuaciones, siemplemente buscando relaciones matemáticas bellas que quizá no tengan ningún significado...Algunas veces sí lo tienen".

La fe en la belleza matemática fue tan decisiva para Dirac que le otorgaba confianza ciega en la validez de una teoría y sus predicciones. Sobre la mecánica cuántica decía:" Su formalismo es tan natural y bello como para hacernos estar seguros de su corrección". Además:" Uno debe estar preparado para asumir las consecuencias de la teoría...sin importar a donde le lleven". Esto me recuerda lo que afirmo en el primer post que publiqué en La bella teoría: El progreso de la ciencia necesita del científico/poeta capaz de cambiar el marco de nuestra visión miope de la realidad. Cambiando las referencias de partida las preguntas más complejas se convierten en respuestas obvias. Cada vez que las preguntas se complican necesitamos reformularlas dentro de un nuevo marco en el que se hace imprescindible la valentía del artista/científico y el rigor del científico/artista.

Al otro gran padre de la mecánica cuántica, Erwin Schrödinger, le unió su misma pasión por la belleza matemática:" De todos los físicos que conocí creo que Schrödinger era el más parecido a mí. En muchas ocasiones el acueredo con él era mucho más rápido que con nadie. Creo que el motivo es que los dos teníamos una gran apreciación de la belleza matemática, y esta consideración dominó todo nuestro trabajo. Era como un acto de fe para nosotros el que cada ecuación que describe las leyes fundamentales de la naturaleza debía tener un alto grado de belleza matemática en ella. Era como nuestra religión, una religión muy provechosa, que puede ser considerada como la razón de muchos de nuestros éxitos."

Paul Dirac compartió en 1933 el Premio Nobel de Física con Erwin Schrödinger "por el descubrimiento de nuevas teorías atómicas productivas". Podemos compararlo con Newton, con Maxwell y con Einstein, como uno de los genios de todos los tiempos que más han contribuido a que avanzara nuestro conocimiento del Universo. Tuvo la valentía necesaria del artista/científico y el rigor del científico/artista.


Gracias a Sergio Baselga Moreno y a su estupendo y trabajado libro"Dirac, La belleza matemática", de NIVOLA libros y ediciones, S.L. De forma amena nos da a conocer al hombre y al científico, y nos explica con gran sencillez y rigor el desarrollo de sus logros en física matemática.