Estructuras Disipativas: Orden y Caos

Ilya Prigogine

Ilya Prigogine fue un físico, químico, sistémico y catedrático universitario de origen ruso, nacionalizado belga. En el año 1977 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por sus investigaciones que lo llevaron a crear el concepto, en 1967, de Estructuras Disipativas.

En su obra "¿Tan Sólo una Ilusión?", Prigogine define las estructuras disipativas: "... la formación de «estructuras disipativas» en condiciones muy alejadas del equilibrio, y en el que la estructura surge a partir del caos térmico, del azar molecular... cuando nos apartamos mucho de las condiciones de no equilibrio, se originan nuevos estados en la materia. Llamo a estos casos «estructuras disipativas», porque presentan estructura y coherencia, y su mantenimiento implica una disipación de energía ."

entre sus enunciados más celebres están:

“Las estructuras disipativas son islas de orden en un océano de desorden”.

"El caos está en el origen de la vida y de la inteligencia".


Ahora bien 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 entender 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.
• 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 bifurcación u otra puede ser descrito en términos de probabilidades: el caos no es azar, sino un pseudoazar.

Si observamos bien 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.

Origen de la Autopoiesis

Humberto Mutarama

El concepto autopoiesis surge de una pregunta que se hizo el biólogo chileno Humberto Mutarama y al no hallarle una respuesta que le satisficiera se propuso él darle respuesta. Esa pregunta es:

¿Qué es la vida?

La pregunta es tan antigua que parece extraño que alguien contemporáneo haya podido dar una respuesta tan radicalmente innovadora como para influenciar áreas del conocimiento tan dispares como la neurociencia, la sociología, la computación, la literatura y la filosofía.

Ese hombre es el biólogo chileno Humberto Maturana y su teoría, desarrollada hace casi 50 años en conjunto con su exalumno y compatriota Francisco Varela, se llama "autopoiesis".

"La pregunta básica que me hice fue qué es lo vivo y qué muere, o qué tiene que estar pasando en su interioridad en un ente para que yo, mirándolo desde afuera, pueda decir que es un ser vivo", dijo Maturana a BBC Mundo.

Su teoría, publicada en una serie de trabajos desde principios de los años 70, fue "revolucionaria porque dio una respuesta para lo que antes no había", agregó.

Crearse a uno mismo 

La obra de Maturana se centra en un término que acuñó combinando dos palabras del griego: "auto" (a sí mismo) y "poiesis" (creación). 

"Los seres vivos somos sistemas autopoiéticos moleculares, o sea, sistemas moleculares que nos producimos a nosotros mismos, y la realización de esa producción de sí mismo como sistemas moleculares constituye el vivir", afirmó el biólogo. 

Según su teoría, todo ser vivo es un sistema cerrado que está continuamente creándose a sí mismo y, por lo tanto, reparándose, manteniéndose y modificándose. 

El ejemplo más simple quizás sea el de una herida que sana.

La prestigiosa Enciclopedia Británica, que enlista a la autopoiesis como una de las seis grandes definiciones científicas de vida, explica: "A diferencia de las máquinas, cuyas funciones gobernantes son insertadas por diseñadores humanos, los organismos se gobiernan a sí mismos".

"Los seres vivos -agrega- mantienen su forma mediante el continuo intercambio y flujo de componentes químicos", los cuales son creados por el propio sistema.

Pero Maturana y Varela no solo respondieron qué es la vida, sino también qué es la muerte.

La autopoiesis, dijo Maturana a BBC Mundo, "tiene que estar ocurriendo continuamente, porque cuando se detiene, morimos".

El científico filósofo 

"Antes usted le preguntaba a un biólogo cómo es un ser vivo y no sabía qué contestar", contó Maturana. Sin embargo, tras publicar su teoría, "el vivir pasó a ser explicable"

"Es un fenómeno de una dinámica molecular que constituye entidades discretas que son los seres vivos", dijo el biólogo, quien también se define como filósofo. De hecho, las palabras de Maturana muchas veces suenan más a una reflexión intelectual sobre la vida que a una definición científica y objetiva de la misma.

Por ejemplo, para explicar ese cambio de paradigma que incitaron, afirmó: "Lo central es mirar el modo de vivir entre las distintas clases de seres vivos y eso contesta la pregunta de qué es estar vivo: no es la vida como una entelequia, sino que es la vida o el vivir como un proceso".