Credo in unum Deum, Patrem omnipotentem,
factorem coeli et terrae, visibilium omnium et invisibilium.
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 Davies(1), 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 2,17º 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.
