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¿Qué es?
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Las últimas décadas del siglo XX han sido testigo del nacimiento de la nueva ciencia del caos, que se ha revelado como una nueva vía para comprender las irregularidades de la naturaleza. Esta nueva ciencia explora las características del caos, definido como comportamiento recurrente pero irregular e imprevisible de sistemas dinámicos deterministas no lineales, que engendran orden a partir de estados desordenados mediante procesos de autoorganización. A diferencia de los fenómenos meramente aleatorios, el caos presenta un orden subyacente. Por ello, debe distinguirse el caos tanto de la noción de una materia sin forma, como del desorden o la confusión absolutos, propios de la noción «clásica» de caos. Un sistema caótico puede parecer, aparentemente, aleatorio, pero tras la complejidad puede descubrirse una estructura determinada, aunque ello no signifique que pueda ser previsible. Esta es la característica fundamental: aunque el caos sea determinista, no es previsible. Esta nueva concepción aleja, pues, el paralelismo entre determinismo y previsibilidad que había caracterizado las ciencias anteriores.
Según la concepción de la ciencia clásica, los sistemas físicos «sencillos» tenían comportamientos sencillos (como un péndulo que oscila) y los sistemas «complejos» tenían comportamientos complicados (los millones de moléculas de un gas, las fluctuaciones económicas, las conexiones neuronales en el cerebro, etc.). La nueva ciencia del caos ha aportado nueva luz sobre la comprensión de estos sistemas «complejos» y, por otra parte, ha mostrado que los sistemas «sencillos» no siempre tienen comportamientos simples. Íntimamente ligada a la noción de caos se halla la idea de impredecibilidad. No es ya la acción de ningún malvado demonio (como decía Laplace) la que impide el conocimiento del futuro de un sistema que evoluciona en el tiempo, sino la imposibilidad física de evaluar con precisión la situación actual, es decir, la imposibilidad misma de evaluar el presente. Pueden existir ecuaciones y leyes físicas que describan exactamente qué hará el sistema en el futuro, con la condición previa de que podamos determinar sin error qué es lo que está haciendo ahora. Por ello, la presencia inevitable de errores en la evaluación del presente implican que la predicción solamente pueda hacerse a corto plazo. La ciencia del caos está actualmente en la fase de elaborar una teoría rigurosa y fundamentada sobre el comportamiento de las leyes de la naturaleza, capaz de explicar por qué la naturaleza se comporta de forma determinista pero impredecible. Quizá ello permita la comprensión y el control de sistemas como la bolsa, las enfermedades cardíacas, las guerras, la conducta de una sociedad de hormigas, los fenómenos meteorológicos o la evolución de las selvas tropicales, por ejemplo.
Se considera generalmente a Henri Poincaré como el precursor de la teoría del caos determinista, ya que, en su estudio acerca de la determinación de la estabilidad o inestabilidad del Sistema Solar, comprobó que no había una solución sencilla al problema de determinar el comportamiento de un sistema tan simple, aparentemente, como el de la interacción gravitatoria entre tres cuerpos (el Sol, la Tierra y Júpiter, por ejemplo), en los que no se da una repetición exacta de su movimiento. Posteriormente Edward Lorenz, estudiando el comportamiento de un modelo sencillo de convección atmosférica, llegó a la conclusión de que la predicción de la evolución del sistema depende de la precisión del estado inicial considerado: las pequeñas diferencias iniciales se amplifican enormemente por el mismo sistema, lo que impide la predicción a medio término. Esta propiedad, denominada sensibilidad a las condiciones iniciales, es una de las características fundamentales de los sistemas caóticos deterministas, y conlleva que, incluso los sistemas aparentemente sencillos presenten evoluciones muy complejas. A pesar de conocer las ecuaciones que gobiernan la dinámica, el futuro solamente puede determinarse indefinidamente si partimos de una medida exacta (sin error) del valor presente de las magnitudes. Controlar un número pequeño de variables es fácil, pero ¿es sencillo evaluar la temperatura exacta de todos los puntos del espacio para hacer una previsión meteorológica? Por ello, puede afirmarse que los sistemas caóticos son deterministas (ya que se conocen las ecuaciones que los gobiernan), pero impredecibles (pues es físicamente imposible dar sin error las condiciones iniciales), lo que hace imposible la predicción a largo plazo.
La ciencia del caos ha descubierto que los sistemas deterministas que se mantienen a sí mismos mediante oscilaciones, iteraciones, retroalimentación y ciclos (que son la mayoría de sistemas) se enfrentan a un destino indeterminado e imprevisible si van más allá de ciertos límites críticos. A su vez, en contra de la creencia generalizada en las ciencias «clásicas» (incluida la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica) según las cuales lo complejo debe explicarse a partir de lo simple, la ciencia del caos descubre en cada simplicidad nuevas complejidades, lo que, para algunos autores, como Prigogine, por ejemplo, es indicio de que el camino reduccionista habitual de la ciencia, que quiere reducir lo complejo a lo simple, debe abandonarse. Por ello, la ciencia del caos es una ciencia de los procesos, no de los estados; del devenir, no del ser, y salta por encima de las tradicionales fronteras que separan las distintas especialidades científicas, en cuanto se presenta como ciencia de la naturaleza de todos los sistemas. Se caracteriza por su oposición a todo reduccionismo y por mantener una cierta concepción holista, a la vez que da una especial relevancia a la noción de azar sin negar por ello que existan leyes deterministas. Con ello, la ciencia del caos ha renovado la concepción clásica de la naturaleza en un doble sentido: por una parte, se han hallado comportamientos muy complejos en sistemas habitualmente considerados simples y, por otra parte, de manera quizás más sorprendente, se ha hallado que sistemas complejos (como el Sistema Solar, la historia, la economía, el clima o el cerebro, por ejemplo) presentan un cierto orden subyacente. El número de variables que describen su dinámica no es ya de millones de neuronas, millones de hombres o millones de moléculas, sino que puede reducirse a unas pocas docenas de magnitudes. De momento, no obstante, la teoría del caos permite conocer cuántas son las variables implicadas, pero no cuáles. Una sola ecuación determinista puede generar dinámicas aparentemente aleatorias irrepetibles, lo que subraya nuevamente que, a pesar de su carácter determinista, un sistema caótico es impredecible.
Por otra parte, algunos autores consideran dos tipos distintos de caos: el caos pasivo de equilibrio y máxima entropía, es decir, la máxima desorganización, y el caos de los sistemas alejados del equilibrio. Son justamente estos sistemas los que engendran nuevos sistemas ordenados a partir del caos inicial. De esta manera, el orden se genera a partir del caos, ya que estos sistemas se autoorganizan. Este proceso puede ser observado en muchos sistemas, particularmente, en diversas reacciones químicas, siendo las más conocidas la llamada «inestabilidad de Bénard» (un movimiento turbulento y caótico de un fluido que acaba, por sí mismo, ordenándose, formando estructuras hexagonales), y la «reacción de la solución de Belousov-Zhabotinsky», en la cual, a partir de un estado inicial caótico, se van alternando de manera espontánea diversos estados altamente ordenados, de manera que los movimientos inicialmente aleatorios o caóticos de las moléculas de la solución generan espontáneamente estructuras ordenadas. El orden emerge del caos gracias a la energía suministrada por la propia reacción química, en un proceso de autoorganización. Según Prigogine, la existencia de este fenómeno explica la aparición de moléculas complejas, como las del ADN, por ejemplo, que son fruto de este proceso de organización a partir del caos, de forma que ello permite comprender cómo en la naturaleza se ha podido engendrar esta estructura compleja, ya que si sólo se apelara al mero azar, o a la mera probabilidad, la naturaleza habría tardado más tiempo que el de la edad del universo para dar con una secuencia autorreproductora de aminoácidos como la del ADN. El mismo modelo autoorganizativo surgido del caos se aplica a muchos y diversos sistemas, y es también el responsable de la formación de las galaxias y de sus formas espirales, así como de las secuencias en los latidos del corazón, del crecimiento no planificado de las ciudades, de determinados comportamientos sociales, políticos, económicos y psicológicos, y hasta de las formas de las nubes o de las turbulencias en los fluidos, pongamos por caso.
Una de las importantes consecuencias de la ciencia del caos es la nueva concepción del tiempo que lleva aparejada. Así, esta ciencia considera que la clásica concepción física del tiempo, que aparece siempre en todas las fórmulas físicas como una magnitud reversible, debe considerarse a partir de su radical irreversibilidad. En la física clásica (incluidas las teorías cuánticas y relativistas), la flecha del tiempo se explica a partir del 2º principio de la termodinámica, pero sólo como improbabilidad de reversibilidad. Es decir, si el tiempo se nos aparece como irreversible en nuestra vida cotidiana, ello, según la ciencia «clásica», es sólo debido a la poquísima probabilidad de que puedan darse los factores que alteren el proceso de la creación de entropía y que puedan darse «hacia atrás», pero no es teóricamente imposible que pudiera suceder. En cambio, en la ciencia del caos, especialmente en la formulación de Prigogine, se insiste en la radical irreversibilidad del tiempo, ya que ésta es expresión de la interacción holística de los sistemas. La irreversibilidad temporal no es fruto de una probabilidad muy baja, sino que es absoluta. El tiempo, entonces, como en la filosofía de Bergson, aparece como tiempo creador, y creador de imprevisible novedad. Pero si en la filosofía de autores como Kierkegaard, Husserl, Bergson o Heidegger se insiste en que la irreversibilidad no puede hallarse en la física, sino que aparece como un «dato inmediato de la conciencia» (Bergson), que de alguna manera separa la conciencia de la naturaleza, en la obra de Prigogine, y a través de la ciencia del caos, esta irreversibilidad temporal se instala en el seno mismo de la naturaleza, de forma que desaparece la escisión entre una ciencia que consideraba que el tiempo -que siempre aparece en las ecuaciones físicas como una magnitud reversible- era «tan sólo una ilusión» (Einstein) y la experiencia íntima de nuestra existencia irreversible. Al dar una especial relevancia al azar y al caos en la naturaleza, la ciencia del caos transmite una imagen de la naturaleza en la que los objetos están menos definidos que en la física clásica y cuántica. Así, junto al principio de incertidumbre de Heisenberg, se podría añadir otro principio de incertidumbre, según el cual, los sistemas complejos, más allá de cierto umbral, siguen rumbos impredecibles, y sus condiciones iniciales son irrecuperables. Prigogine insiste también en que las mismas leyes de la física experimentan una evolución, ya que en condiciones distintas, aparecen leyes distintas. Se aleja de las concepciones más o menos platonizantes que consideran las leyes de la naturaleza dadas de una vez por todas, y considera que las ciencias clásicas, con su atemporalidad y reversibilidad, son meras idealizaciones de la naturaleza. De esta manera, las leyes de la imprevisibilidad, del caos y el carácter «creador» del tiempo, son las que permiten la aparición de imprevisible novedad en la naturaleza. Si la teoría de la relatividad acabó con la concepción del espacio y del tiempo absolutos de la mecánica newtoniana, y la mecánica cuántica acabó con la posibilidad de pensar en procesos de medición absolutos y controlables, la ciencia del caos elimina los supuestos deterministas y reduccionistas sobre los que se sustentaba la ciencia clásica.
Junto a las ciencias del caos se han ido formando nuevas ramas de la ciencia, especialmente de las matemáticas, tales como la teoría de las catástrofes y la teoría de los fractales que, en varios aspectos, convergen en la posible formación de un nuevo enfoque científico que exige abandonar la concepción lineal de los fenómenos y reemplazarla por una imagen de la realidad basada en la no linealidad. El desarrollo de la informática y la ayuda de la gran potencia de cálculo de los ordenadores ha coadyuvado al desarrollo de una nueva geometría (basada en los mencionados objetos fractales) y una nueva dinámica que están en la base de una nueva ruptura del paradigma de las ciencias clásicas, más cercano a las concepciones de corte emergentista.
Bibliografía sobre el concepto
- Briggs, J., Peat, F.D., A través del maravilloso espejo del universo. Gedisa, Barcelona, 1990.
- Ekeland, Ivar, Al azar. Gedisa, Barcelona, 1990.
- Ruelle, David, Azar y caos. Alianza, Madrid, 1990.
- Gleick, James, Caos. Seix Barral, Barcelona, 1988.
- Thom, René, Esbozo de una semiofísica. Gedisa, Barcelona, 1990.
- Briggs, J., Peat, F.D., Espejo y reflejo: del caos al orden. Gedisa, Barcelona, 1990.
- Stewart, Ian, ¿Juega Dios a los dados?. Crítica, Barcelona, 1991.
- Laszlo, Ervin, La gran bifurcación. Gedisa, Barcelona, 1990.
- Mandelbrot, Benoit B., Los objetos fractales. Tusquets, Barcelona, 1988.
- Solé, Ricard V., Manrubia, Susanna C., Orden y caos en sistemas complejos. UPC, Barcelona, 1995.
Relaciones geográficas