Orden y caos: entendiendo a Prigogine

«Las estructuras disipativas son islas de orden

en un océano de desorden» (I. Prigogine)

Ilya Prigogine (1917-2003) fue un químico ruso nacionalizado belga que en 1977 mereció el premio Nobel por sus hallazgos sobre las estructuras disipativas.

Mi intención en este post es dar a conocer sus investigaciones -al menos las más importantes de entre ellas- y hacerlas llegar de forma comprensible al público en general, por las aplicaciones que dicha teoría tiene en diversos ámbitos de las ciencias naturales.

La primera idea que me gustaría transmitir es que la palabra «estructura disipativa» contiene una contradicción formal: la de algo que permanece junto a algo que cambia o se transforma. Los científicos mecanicistas ya conocían este fenómeno de convivencia entre estructura y cambio, dado que es algo que todos podemos observar en la vida corriente; por ejemplo, el crecimiento de un humano tiene algo que se modifica y que se solapa junto con algo que permanece. Newton abordó este mismo problema en relación con la viscosidad y la fricción, considerándolo como un obstáculo para sus investigaciones de mecánica clásica. Ludwig von Bertalanffy llamó «sistemas abiertos» a este estado de la materia que más adelante recibiría el nombre de «estructura disipativa» propuesto por Prigogine.

Para comprender mejor la naturaleza de este estado de la materia es conveniente que el lector entienda el concepto de «equilibrio» y «orden». El orden absoluto en un sistema vivo es la muerte, lo que significa que todos los seres vivos nos movemos alrededor de un equilibrio compatible con la vida. Sin embargo, existen sistemas que se encuentran muy alejados de ese equilibrio o estabilidad ideal; por ejemplo, el estado de salud de una persona es un equilibrio inestable del que es posible predecir -siguiendo las leyes de la entropía- que está destinado a desordenarse alrededor de lo que llamamos enfermedad, envejecimiento y posterior muerte, mientras que la enfermedad es un estado que se encuentra alejado del equilibrio, aunque en muchas ocasiones es posible hallar en ella aspectos ordenados, como sucede en las enfermedades crónicas. Es decir, los sistemas vivos tienden hacia el desorden (ganancia de entropía) pero pueden instalarse lejos del equilibrio y desde allí construir islas de orden.

Las leyes que rigen en estos puntos alejados del equilibrio son bastante distintas a las que operan en estados cercanos al equilibrio. Se trata de leyes misteriosas que no pueden ser formuladas en términos de matemática lineal. Fué precisamente Prigogine quien desveló el misterio de aquello que sucedía lejos del equilibrio:

Lo que sucede lejos del equilibrio es que el sistema se organiza -estabiliza- produciendo una serie de fenómenos que conocemos gracias a las matemáticas no lineales o, dicho de una forma más gráfica, a través de las leyes del caos.

Cerca del equilibrio encontramos fenómenos repetitivos y leyes universales, pero, a medida que nos alejamos de él, nos desplazamos de lo universal a lo único, hacia la riqueza y la novedad. Esta es, sin duda, una de las características bien conocidas de la vida.

Otro de los fenómenos interesantes de la teoría de Prigogine es la existencia de bifurcaciones, es decir, la «elección» de un camino que no puede ser pronosticado y que, en términos generales, termina en transformación o colapso del sistema.

Las características de las estructuras disipativas son las siguientes:

• autoorganización: la emergencia espontánea de orden;
• irreversibilidad: el sistema, una vez tomada una bifurcación, no puede retroceder más que hasta el último punto en que se bifurcó;
• impredectibilidad: el sistema es incierto y no puede predecirse hacia dónde evolucionará;
• dependencia de pequeños cambios en los puntos de bifurcación; y
• dependencia de las condiciones iniciales: el sistema guarda una «memoria» de los movimientos de bifurcaciones anteriores, lo que significa que siendo como es incierto las probabilidades de que se elija una bifurcacion u otra puede ser descrito en terminos de probabilidades: el caos no es azar, sino un pseudoazar.

Como quizá algún lector haya intuido, las características que definen las estructuras disipativas son perfectamente aplicables a lo que entendemos como conciencia: un estado de la materia donde rigen leyes lineales y no-lineales, determinismo e indeterminismo, en una especie de cocktail que mezcla procesos ordenados y predecibles con otros caóticos e impredecibles.