La búsqueda científica del orden. ¿Milagros sin autor?

Mariano Artigas
Artículo inédito de 1991

Una de las cuestiones que más interés suscitan hoy día en el ámbito científico es la auto-organización de la materia. Estamos ante una auténtica revolución en nuestra concepción de la naturaleza, que tiene importantes implicaciones filosóficas y teológicas.

La importancia del tema se refleja en una obra colectiva publicada en 1989 por Paul Davies¹, que ofrece una síntesis de los temas punteros de la física actual. Sus 18 capítulos se pueden dividir en tres bloques. El primero se refiere a la astrofísica y a la cosmología, o sea, al universo en su conjunto; se trata de la frontera de lo muy grande. El tercero trata temas de física fundamental, o sea, de las partículas y fuerzas básicas que componen la materia; se trata de la frontera de lo muy pequeño. El segundo se refiere a diferentes aspectos de la auto-organización; se trata de una nueva frontera, que es la de la complejidad.

La experiencia de auto-organización en la naturaleza no es algo nuevo. En el mundo de los vivientes impera la auto-organización. Si el tema de la auto-organización cobra hoy día un interés especial, ello no se debe a que se haya descubierto sin más su existencia. Se debe a que, por primera vez en la historia, estamos alcanzando una cierta comprensión de los mecanismos físicos implicados en los fenómenos de la auto-organización.

Superfluidez y superconductividad.

Los fenómenos físicos donde se manifiesta más espectacularmente la aparición espontánea de un comportamiento ordenado son la superfluidez y la superconductividad. Tienen un gran interés tecnológico y económico; por ejemplo, las industrias avanzadas siguen con interés los avances en la fabricación de superconductores, que permiten el transporte de energía sin disipación.

La superfluidez tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, que es el límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción: el helio. Existen dos isótopos estables del helio: el helio 4, que es el común, y el helio 3, que es raro y se produce en la desintegración beta del tritio en reactores nucleares. Los dos isótopos se comportan de modo muy diferente, lo cual sirve para examinar los efectos de las dos estadísticas cuánticas: la de Fermi-Dirac, a la que obedecen las partículas de espín semi-entero, y la de Bose-Einstein, seguida por las partículas de espín entero.

La superfluidez se da a temperaturas enormemente bajas: a partir de 2,17 grados Kelvin para el helio 4, y de 2,6 x 10^-3 grados Kelvin para el helio 3. En esas condiciones, un enorme número de átomos se comporta colectivamente de modo que se da un flujo sin fricción alguna. El helio líquido sube por las paredes de un recipiente, y existen otros fenómenos igualmente llamativos.

La física de bajas temperaturas.

Que el descenso de temperatura provoca fenómenos de orden es bien conocido. Existen muchos fenómenos en los que se da una transición de desorden a orden al disminuir la temperatura. Uno muy familiar es la congelación del agua. Otros fenómenos bien conocidos se refieren al magnetismo: a temperaturas suficientemente bajas, los átomos de una pieza de hierro, que se comportan como pequeños imanes, se alinean paralelamente, y la pieza se comporta como un imán.

Sin embargo, si toda la naturaleza se encontrara a esas temperaturas, presentaría un elevado grado de orden, pero se trataría de un infierno congelado en el que no habría lugar para la vida. ¿Por qué, entonces, se da tanta importancia a estos avances de la física?

En pocas palabras, lo que sucede es que, por primera vez, disponemos de teorías que nos permiten conocer los detalles microfísicos de unos fenómenos que tienen manifestaciones macrofísicas. La física de bajas temperaturas permite relacionar la mecánica cuántica, que trata acerca de los componentes minúsculos de la materia, con el mundo de lo observable; por tanto, permite explicar cómo surgen configuraciones macrofísicas a partir de los componentes microfísicos. Ahí radica su importancia.

Conocemos también transiciones del desorden al orden que se dan en otros tipos de fenómenos. Las condiciones físicas en que se producen esos fenómenos constituyen el tema de importantes estudios dirigidos por científicos como Ilya Prigogine y Hermann Haken. La termodinámica de procesos irreversibles de Prigogine y la sinergética de Haken son dos perspectivas centradas en el tema de la auto-organización.

¿Qué significa la auto-organización?

En pocas palabras, la situación es la siguiente. En primer lugar, se han formulado nuevas teorías físico-matemáticas que explican fenómenos en los que se forman nuevos tipos de orden. En segundo lugar, se han conocido nuevos fenómenos que responden a las características de la auto-organización; algunos de ellos sólo tienen lugar en condiciones de laboratorio. En tercer lugar, las explicaciones alcanzadas relacionan el nivel de los componentes microfísicos (partículas, átomos) con el nivel observable. En cuarto lugar, esto hace posible que se tiendan puentes que conectan los niveles básicos de la física y la química con el nivel biológico.

En el nivel de la biología, se utilizan conceptos tomados de la cibernética y de la teoría de la información. Estos conceptos, junto con las teorías acerca de la auto-organización, proporcionan una base para el estudio de los mecanismos físicos implicados en los fenómenos biológicos.

El conocimiento de los procesos en los que se origina el orden pone de manifiesto la importancia, en el ámbito científico, de las configuraciones y de las tendencias. Y es fácil advertir que estas dos nociones se encuentran muy relacionadas con los conceptos clásicos de formas y fines, que parecían haber sido borradas del mapa por el progreso científico. La ciencia actual muestra que en el nivel físico básico existen tendencias reales hacia configuraciones bien determinadas.

El dinamismo de la materia.

Parece necesario proceder a una re-evaluación del concepto de materia. Quizás no sería del todo inapropiado hablar, en este contexto, de un retorno a una noción dinámica de la materia que ya se encontraba en los presocráticos.

Si se exceptúan Leucipo y Demócrito, las ideas de los presocráticos se encuentran muy alejadas de la idea de materia que prevaleció cuando, dos mil años más tarde, la física naciente parecía entrelazarse con una concepción mecanicista. Materia y fuerza formaban una unidad indivisible. Como subrayó Jaeger, Platón cita la frase de Tales todo está lleno de dioses como si fuera la quintaesencia misma de toda filosofía. Parece significar que todo está lleno de misteriosas fuerzas vivas. Anaxímenes parece compartir con Tales esta idea, y Heráclito se hizo eco de ella cuando, según se cuenta, estando al lado del hogar de su casa calentándose, advirtió que unos visitantes vacilaban en entrar, y les dijo: Entrad. También aquí hay dioses.

Estas ideas de los presocráticos acerca de la materia han sido a veces desechadas como correspondientes a una mentalidad primitiva deudora de un pasado mítico. Sin embargo, el dinamismo de la materia es un aspecto claramente afirmado por las ideas científicas contemporáneas.

Ciencia, filosofía y teología.

Davies enmarca este tema con estas palabras: "Los sistemas complejos dejan de ser meramente complicados cuando despliegan un comportamiento coherente que implica la organización colectiva de un amplio número de grados de libertad. Es uno de los milagros universales de la naturaleza que enormes reuniones de partículas, que sólo están sometidas a las fuerzas ciegas de la naturaleza, sin embargo son capaces de organizarse a sí mismas en configuraciones (patterns) de actividad cooperativa".

La referencia a "milagros universales", "fuerzas ciegas" y "auto-organización" muestran a las claras que el tema resulta fascinante porque conecta con problemas perennes de la filosofía natural e incluso de la teología. Y muestra que, cuando se adopta una posición naturalista, hay que admitir que la naturaleza realiza "milagros universales". Se trata de un milagro continuo, sólo que sin autor.

La reflexión acerca del fundamento del orden apunta hacia problemas que están tan vivos ahora como siempre, y que, llevados hasta sus últimas consecuencias, constituyen parte del objeto de la teología natural.

Así como el ser necesita de un fundamento, el orden, que puede ser concebido como un despliegue del ser, también lo requiere. El ser y el obrar se encuentran vinculados e incluso como fundidos en una misma realidad. Pues bien, la reflexión acerca de una naturaleza que manifiesta un dinamismo propio, que tiende hacia nuevas estructuras de orden, conduce fácilmente a admitir que debe existir una causa superior a la naturaleza.

La auto-organización de la naturaleza, lejos de excluir la exigencia de una ulterior fundamentación, puede ayudar a replantearla desde unas bases que, comparadas con la imagen mecanicista de la naturaleza, resultan mucho más auténticas y sugerentes. A menos que uno esté dispuesto a dejar de pensar, o a afirmar que existen milagros continuos que no tienen autor.

(1) P. Davies (editor). The New Physics. Cambridge University Press, Cambridge 1989.