CAOS Y TIEMPO

El paradigma de la ciencia clásica era la mecánica de Newton; para esta concepción del mundo las leyes de la naturaleza eran inmutables e independientes del tiempo. Este criterio ha sobrevivido incluso en algunos innovadores del siglo XX: Bohr, Einstein. Para todos ellos los procesos físicos son reversibles, pasado y futuro son intercambiables, es decir, conociendo las condiciones iniciales de un sistema podemos predecir su futuro; también podemos "remontar" un estado evolucionado, ver cómo ha llegado hasta ahí, conocer su pasado. El tiempo, por tanto, era una mera ilusión.

Un nuevo paradigma ha transtornado esta concepción determinista; la ciencia del calor, la termodinámica, puso de manifiesto ya en el siglo XIX la posibilidad de procesos irreversibles, la existencia de una flecha en el tiempo, por la función de la entropía. Desarrollando estas ideas, investigadores de la dinámica del no equilibrio demuestran algo escandaloso a ojos del ideal clásico de la ciencia: el azar y la irreversibilidad pueden dar lugar al orden y a la organización. Ilya Prigogine es el representante más conocido de esta revolución de la historia de la ciencia, la del redescubrimiento del tiempo. Pero antes de presentar su aportación vamos a volvernos un poco newtonianos y a dar marcha atrás en el tiempo. ¿Cómo se produjo esta abolición del tiempo? ¿Hubo antes de Galileo modelos no deterministas? Para esta vuelta atrás no hay que ir en línea recta, sino navegar un poco azarosamente por el mar; nadie mejor que un marinero para guiarnos: Michel Serres.

1. Lucrecio o el nacimiento de la física.

Serres se plantea una empresa aparentemente disparatada: mostrar que la física nace en el siglo I antes de Cristo, en el texto de Lucrecio De rerum natura (De la naturaleza de las cosas)(1). Y lo consigue. El primer modelo de Lucrecio sobre el origen de los objetos naturales parte de la caída libre de los átomos en el vacío; en un punto cualquiera, se apartan de su trayectoria lo mínimo para que ésta se modifique: esta mínima variación, este diferencial llamado clinamen, va a propiciar la aparición del torbellino, de la estructura, del objeto.

Se ha criticado el clinamen a lo largo de la historia de las ciencias como un absurdo lógico, geométrico, mecánico, físico: ¿cuándo un sólido en caída libre se aparta de su trayectoria vertical? El error en que caen todas estas críticas está en juzgar con parámetros de mecánica de sólidos un modelo que está concebido según la mecánica de fluidos. De hecho Lucrecio utiliza el complejo y riguroso (en la medida en que se puede hablar de rigor en un fluido) tratamiento matemático de los fluidos que había desarrollado Arquímedes un siglo antes. Lo que hará Serres es releer la obra de Lucrecio con el lenguaje de los fluidos, el que le es propio. Y como veremos, la abolición del tiempo en la física clásica se produce por la implantación del modelo sólido de la caída de los cuerpos pesados, y por el olvido de los líquidos y los gases.

Serres, maestro de la interferencia de los saberes (2), conecta hábilmente el debate sobre el indeterminismo del clinamen (éste aparece en un momento no predecible: las turbulencias surgen estocásticamente sobre el flujo laminar) con el debate actual del indeterminismo en la ciencia (3). La relación con el tiempo empieza a ser más clara: "el tiempo es la interrupción del reposo" (4), del flujo laminar ideal; es el origen de un objeto natural.

Paradoja: el flujo laminar es un esquema de orden, perturbado por una turbulencia que produce el desorden. Pero también al revés: la física explica cómo se forman las cosas a partir del caos atómico, cómo órdenes emergen del desorden. La turbulencia permite esta transición. ¿Cómo es posible? Hay que establecer una diferencia entre "turba" y "turbo". El primer término designa la multitud en desorden. El segundo, una forma curva, espiral, como una peonza o un torbellino. Este movimiento de giro ya es más consistente, algo más estable que el caos inicial.

Así pues, Lucrecio describe dos caos: el caos del fluir laminar de los elementos, y el caos-nube, fluctuante, browniano. El torbellino en el primer caso es el elemento inicial de orden, al que sucederá el desorden. Este modelo (preexistencia del orden) marcará la historia de la ciencia posterior; mientras, se va olvidando el segundo, donde el medio inicial caótico y fluctuante produce el orden. Prigogine, con sus estructuras disipativas, ha resucitado esta segunda propuesta de Lucrecio.

2. La física clásica o el tiempo perdido.

Han pasado muchas cosas antes de esta reciente recuperación del tiempo. Como hemos apuntado antes, su abolición tiene que ver con la aparición de la física clásica. De hecho, el término "clásico" tiene mucho de abolición, pues delimita un pasado "preclásico", "imperfecto", "precientífico", "impuro". La arrogante perfección de lo clásico revela la presencia de Dios en este pensamiento; se ha insistido mucho en el carácter teológico de la obra de Newton, pero se ha hablado menos del ateísmo de Lucrecio. Dios se nos cuela otra vez por la puerta de atrás en el determinismo newtoniano, y como es inmortal y eterno, elimina el tiempo, lo perecedero. Las leyes del Universo descubiertas por Newton serán, a imagen y semejanza de Dios, inmutables y eternas, serán la expresión de su absoluto saber creador. Es sabido que Dios es poco lúdico, poco abierto a la incertidumbre; ya lo dijo Einstein, que lo conocía bien: "Dios no juega a los dados".

Esta violencia de lo clásico está ya implícita en su etimología; como señala Serres, "classis", en latín, significa "la armada" (5). Los militares siempre hablando de orden. ¿Contra quién están luchando estos físicos? Contra la naturaleza, aunque parezca paradójico. El determinismo, la repetición, el orden, la cadena de las causas, traman una ciencia de la muerte que olvida el objeto natural, olvida su diversidad, su genealogía, sus bifurcaciones, su inexactitud intrínseca, sus propiedades estocásticas, sus emergencia desde el desorden, su tiempo.

Para la ciencia clásica comprender el mundo exige también dominarlo, y para ello hay que aproximar la realidad física a la descripción teórica (6). El diálogo experimental se basa en una idealización de las situaciones reales, y en un desprecio de los restos: rozamientos, pérdidas, todo lo que se aparte de la situación ideal es obviado. Galileo y sus sucesores buscan la verdad global de la naturaleza, reducen la diversidad a la verdad única de las leyes matemáticas en movimiento.

Las estructuras sociales de la Edad Media tuvieron importancia en el impulso de esta visión mecánica e idealizada del mundo. Hay ya empresarios libres, artesanos inventores de máquinas con deseos de difundir sus inventos, de explotarlos, comerciantes que intercambian máquinas nuevas. El reloj, uno de los inventos del artesanado medieval, va a pasar a ser el símbolo de la nueva física, y por otra parte, va a comenzar a ritmar la vida de los hombres, ya no viviremos más en el espacio, sino en el tiempo, pero en un tiempo circular, idéntico a sí mismo, el que marcan la esfera y las agujas. El reloj, con su racionalidad visible, con su cumplimiento fiel y ciego del plan previsto, es una buena imagen del Dios Relojero, que ordena el mundo según su proyecto inicial.

Newton representa un logro extraordinario dentro de esta visión de la ciencia, es el mundo de las órbitas planetarias, de las fuerzas de atracción y repulsión; se reduce el conjunto de los fenómenos físico-químicos a la acción de las fuerzas. Todo es predecible, todo es reversible, el tiempo es una mera ilusión. Este programa marcará la historia de la ciencia hasta el siglo XX, aunque los primeros problemas aparecen en el XIX con una nueva ciencia, la ciencia de los motores y del calor, la termodinámica. El sueño de Laplace se transforma en una pesadilla.

3. La termodinámica o la flecha del tiempo.

Mirad vuestra muñeca izquierda, casi todos llevaréis fieramente abrazado a ella ese pequeño monstruo llamado reloj. Como diría Cortázar, es difícil saber quién lleva a quién. El reloj marca dos tiempos, el reversible de las doce horas -el tiempo newtoniano-, y el irreversible de su deterioro, la cuerda se acaba, la chapa se oxida, la correa se aja, el cristal se ralla -es el tiempo bergsoniano, termodinámico, irreversible-. Sorpresa: Lucrecio, sin reloj de pulsera, ya había modelado estos dos tiempos. El mundo de Lucrecio es entrópico globalmente, la caída de los átomos es irreversible, la pendiente hacia la muerte es universal. Localmente, dentro de este fluir, surgen estructuras, hay neguentropía, objetos codificados, torbellinos metaestables que desaparecerán más tarde en la desagregación total (7). Cuestión de esperar.

La termodinámica nace a comienzos del siglo XIX con un acontecimiento inesperado: en 1811 Jean Joseph Fourier gana el premio de la Academia por el tratamiento teórico de la propagación del calor en los sólidos. Entra en la física otro universal, además de la gravedad: el calor. En 1865 Clausius desarrolla el concepto de entropía, con sus consecuencias: la disipación de la energía, la irreversibilidad y la evolución hacia el desorden. Prigogine formula el segundo principio de la termodinámica de la siguiente forma:

"Dado un sistema, es decir una porción arbitraria de espacio, el segundo principio afirma que existe una función, la entropía, que podemos descomponer en dos partes: un flujo entrópico proveniente del mundo externo, y una producción de entropía propia del sistema considerado." (8)

Esta producción de entropía interna es siempre positiva o nula, y define los fenómenos irreversibles (reacciones químicas, fenómenos biológicos, etc). También define una flecha del tiempo.

El siglo XIX funda una termodinámica del equilibrio, de modo que los procesos irreversibles son olvidados, se les considera poco interesantes.

4. Las estructuras disipativas o el tiempo creador.

En el siglo XX, las consecuencias de la termodinámica dejan de ser arrinconadas, precisamente por los problemas que plantea. Si nos ceñimos a sistemas cerrados, el equilibrio final es una consecuencia necesaria. Pero si observamos la naturaleza, una célula, una ciudad, nos damos cuenta de que los objetos son sistemas abiertos, en procesos continuos de intercambio con el medio, son sistemas complejos. El segundo principio de la termodinámica, el principio entrópico, nos dice que no podemos predecir el futuro de un sistema complejo.

Prigogine da el salto de la termodinámica del equilibrio a la del no-equilibrio (9). Lejos del equilibrio la materia adquiere nuevas propiedades; por ejemplo, las grandes corrientes hidrodinámicas o los relojes químicos funcionan con señales que se transmiten a todo el sistema, su materia se hace sensible y se organiza. Esto se debe a que en estas situaciones de no-equilibrio las ecuaciones no son lineales, es decir, hay muchas propiedades posibles, son las distintas estructuras disipativas accesibles. (10)

Un fenómeno irreversible es también el origen de la organización biológica. Para Monod (11) la vida sería una especie de milagro estadístico, una rareza en la naturaleza. Prigogine muestra que en realidad estos procesos donde se genera orden a partir del caos son bastante frecuentes en la naturaleza. De este modo, Prigogine inserta el tiempo en el interior de la ciencia, y en la naturaleza. El universo evoluciona, gracias a tres exigencias: la irreversibilidad, la aparición de la probabilidad y la coherencia. El cambio de planteamiento es notable: el universo evoluciona irreversiblemente; la reversibilidad y la simplicidad clásicas son casos particulares.

Como vemos, además del sentido negativo o de destrucción que posee el segundo principio de la termodinámica, hay otro sentido nuevo, otra concepción del tiempo. La física clásica había producido dos nociones de tiempo: el "tiempo-ilusión" de Einstein (a partir de Newton), y el "tiempo-degradación" de la entropía. En la actualidad, estos dos tiempos no se aplican, porque sabemos que el universo no está en equilibrio, y que evoluciona en el sentido de un aumento de la complejidad. Prigogine propone superar la oposición tiempo-ilusión / tiempo-disipación, reivindicando el papel creador del tiempo, incluso a costa de agredir a nuestro narcisismo:

"Deberíamos considerar el tiempo como aquello que conduce al hombre, y no al hombre como creador del tiempo". (12)

NOTAS:

(1) M. Serres, La naissance de la physique dans le texte de Lucrèce, Minuit, París, 1977 (en especial, pp. 9 - 83). Inexplicablemente, no existe aún versión en castellano de esta obra fundamental. Una extraña maldición mantiene la mayor parte de la obra de Michel Serres sin traducir al castellano.

(2) Ha habido otro cronopio maravilloso de este tipo en versión pasiega, Jesús Ibáñez, que desarrolló con éxito estas ideas en los terrenos de la epistemología y de la sociología.

(3) Para este tema, ver el interesante debate del libro Proceso al azar, Varios Autores, Tusquets, Barcelona, 1986.

(4) M. Serres, op. cit., p. 62.

(5) Ibid., p. 141.

(6) Para esta cuestión, ver La nueva alianza, de Ilya Prigogine e Isabelle Stengers, en Alianza Universidad, nº 368, Madrid, 1990, en especial pp. 51 a 138.

(7) M. Serres, op. cit., p. 155.

(8) I. Prigogine, El nacimiento del tiempo, Tusquets, Barcelona, 1991, p. 47.

(9) Un desarrollo minucioso de la termodinámica del no-equilibrio, de la generación del orden por fluctuaciones, y de las consecuencias epistemológicas de las estructuras disipativas lo encontramos en ¿Tan sólo una ilusión?, de Ilya Prigogine, Tusquets, Barcelona, 1983. Ver también su artículo "El redescubrimiento del tiempo", en Archipiélago nº 10 y nº 12.

(10) Las consecuencias de esta visión del tiempo en la mecánica cuántica y en la cosmología se exponen en el libro Entre el tiempo y la eternidad, de Ilya Prigogine e Isabelle Stengers, Alianza Universidad, nº 643, Madrid, 1990.

(11) J. Monod, El azar y la necesidad, Barral, Barcelona, 1971.

(12) I. Prigogine, El nacimiento del tiempo, p. 24.

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