jueves, 21 de septiembre de 2017

Evolución Cósmica: El aumento de la complejidad en la naturaleza (libro de Eric Chaisson)

"Heraclitus of old Greece (a philosopher of twenty-five centuries ago) had it correct: Everything flows; nothing is
permanent except change. It’s perhaps the best observation anyone ever
made." 
(Eric Chaisson)

"Such is the nature of change. The emergence of order and the growth of complexity, everywhere and in all scales, do exact a toll-and that toll means a Universe sinking further into an ever-disordered realm of chaos."
"Cosmic Evolution: The Rise of Complexity in Nature" (Eric Chaisson)

«"Heráclito tenía razón", afirma Popper, "no somos [el individuo] cosas, sino llamas. O, más prosaicamente, somos, como todas las células, procesos metabólicos, redes de vías químicas.[...] Los árboles despliegan activamente sus raíces y hojas para absorber el agua y la energía, dos ingredientes necesarios para incrementar la disipación. [...] Cada nueva hoja, cada nueva predisposición fototrófica, es una nueva oportunidad para la degradación de energía. En resumen, el dicho cartesiano "pienso, luego existo" se convierte en "existo porque disipo".»
 "La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución" (Dorion Sagan y Eric D. Schneider)

"You start with a random clump of atoms, and if you shine light on it for long enough, it should not be so surprising that you get a plant." 
(Jeremy England, interview commentary with Natalie Wolchover)



Me gustaría presentaros en esta entrada otro gran hallazgo de divulgación científica. Esta vez gracias a la recomendación de un buen amigo (eso sí, un amigo virtual :P). Se trata del trabajo "Evolución cósmica: El aumento de la complejidad en la naturaleza" (Cosmic Evolution: The Rise of Complexity in Nature), un libro escrito por el astrofísico Eric Chaisson profesor en la Universidad de Harvard. También escribió este mismo autor una continuación a esta obra que me encuentro actualmente devorando: "Epic of Evolution: Seven Ages of the Cosmos". Su primer libro sobre el asunto tiene un contenido un poco más técnico (con algo de matemáticas incluso, algo raro de ver en un trabajo de divulgación), mientras que el segundo intenta acercar el contenido a un público más general (desapareciendo evidentemente cualquier referencia matemática explícita).

Sea como fuere, el trabajo de Eric Chaisson es realmente impresionante y revelador, y viene muy en la línea del modo en que aborda el tema Dorion Sagan (hijo del famoso Carl Sagan) en su libro: "La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución". Ya comenté hace unos días con cierta profundidad en esta otra entrada el trabajo de Sagan, y salta a la vista como el trabajo de ambos autores se complementan a la perfección para dar un resultado tan asombroso como inesperado para la mayoría de la gente: el Universo que parece tener después de todo un claro "propósito" en su continua deriva temporal: esto es, aumentar en cada momento la complejidad estructural de sus partes constituyentes para lograr siempre el mayor consumo (óptimo) de energía libre dadas las circunstancias.

Es decir, que después de todo no todo es una dinámica espontánea y estocástica sin rumbo marcado en nuestro mundo, sino que por el contrario, todo el movimiento y el cambio observado desde su propio origen tras el Big Bang posee un incesante "esfuerzo" natural intrínseco en pos de un claro "fin" tendente a mantener y favorecer la existencia de aquellas estructuras cósmicas que más y mejor destruyen energía libre mediante la interacción física de sus partes constituyentes. En otras palabras: nuestro cosmos evoluciona en su conjunto -y desde su primer yoctosegundo- mediante una mecánica que organiza al fenómeno sin excepción del mejor modo posible para garantizar el máximo flujo energético posible.

Es ésta una afirmación sorprendente: ¡nuestro cosmos muestra una clara tendencia evolutiva -física- a nivel global! Y merece por cierto la pena recalcar que el origen de la vida y la evolución biológica aquí en la Tierra no son otra cosa más que una manifestación más de este mismo principio Universal. Y aunque ciertamente es ortodoxia entre los biólogos presuponer que la evolución biológica no persigue ningún fin, esto es sólo cierto parcialmente (de manera miope). Esa afirmación, de hecho, sólo tiene sentido tomada dentro de un marco exclusivamente biológico aislado, ignorando por tanto la base física que sustenta todo devenir animado e inanimado en su conjunto. Una presunción que muchos alegremente extrapolan luego hasta abarcar falazmente el nihilismo más absoluto. Pero resulta que una vez tomado el asunto desde la más amplia y básica perspectiva física y cosmológica, el asunto de la vida ahora sabemos que vuelve a tomar un cierto sentido objetivo liberada ya de las cadenas del sinsentido contingente de la biología terrenal.

Porque ciertamente la evolución biológica entendida de manera tradicional (es decir; corta de miras) no presenta objetivamente más que sinrazón. Y eso es algo que el maravilloso filósofo español Carlos Castrodeza se encargó de imprimir con gran calidad literaria en su intento de Darwinizar el mundo. Siendo memorable en este sentido esta cita suya: "La idea central es que biológicamente, es decir, desde la perspectiva de la historia natural, la razón de ser de todo ser vivo es permanecer, pero esa permanencia no tiene objeto. Se trata de permanecer por permanecer porque, valga la vacuidad epistémica, en su dimensión tanto gnoseológica como ética, permanece lo que permanece y punto". Y desde esa perspectiva eminentemente biológica todo lo dicho es cierto. Pero hoy día, y gracias a recientes trabajos de físicos como por ejemplo Jeremy England, parece que por fin comienza a evidenciarse de manera clara y formal (es decir, mediante teorías matemáticas y la experimentación) aquellos trabajos pioneros en el campo de la biogénesis (valga mencionar en este sentido por cierto la obra del genial Erwin Schrödinger).

Y es que la nueva física termodinámica orientada sobre sistemas no aislados fuera del equilibrio térmico vienen a apoyar cada vez con más fuerza los trabajos de divulgación que van en la línea de la perspectiva que Eric Chaisson y Dorion Sagan defienden en sus trabajos: es decir; que si uno quiere, puede concluir que a un nivel meramente biológico (y antropocéntrico) el nihilismo de Castrodeza tiene cierta razón, pero desde una perspectiva más amplia (más física y menos antropocéntrica) tales propuestas ya no se sostienen. Castrodeza no tenía realmente razón porque la existencia y la persistencia de todo fenómeno en el mundo (incluida la vida) sí que tiene objeto: todo lo que permanece, permanece por y para aumentar la entropía en el Universo (i.e.; para apoyar en la tarea de degradar al máximo la calidad de la energía libre existente).

Todo lo existente en el cosmos es pues un medio utilizado por el Universo para satisfacer su único "fin" natural (termodinámico): devorar tan pronto con sea posible toda la energía libre (capaz de generar trabajo) que la aparición de cualquier tipo de gradiente supone (diferencias entre ciertas propiedades fenoménicas). Es decir; que la física del mundo posee desde su mismo instante inicial un gran potencial para posibilitar el cambio fenoménico, pero al mismo tiempo también posee desde el principio una fuerte tendencia intrínseca esencial dirigida a abolir -mediante su auto-organización- tan pronto como sea posible cualquier diferencia fenoménica acontecida. Y es esta auto-organización tendente a devorar de manera óptima la energía libre la fuente de toda la complejidad observada en el cosmos: desde la formación de los propios átomos y moléculas, pasando por las galaxias, las estrellas, los planteas, y por supuesto la vida. Toda complejidad no es así más que una reacción natural espontánea tendente a mejorar el modo en que degradar y disipar eficientemente toda esta energía. Podemos entender por tanto cualquier complicación observada, y su propia dinámica, como un método natural mediante el cual el Universo responde y se organiza a sí mismo para mantener su teleológico (que no teológico) "deseo" de devorar energía libre al mayor ritmo posible. Así pues, de este modo y volviendo al caso del hombre, vemos que éste sí que posee después de todo una clara función objetiva compartida por el resto de fenómenos complejos: leones, gacelas, plantas, algas, bacterias, virus, moléculas, átomos, huracanes, ríos, cristales, estrellas, galaxias, etc.

También, por otra parte, sabemos que la realidad hace uso en su vehemencia degradativa de un enorme arsenal estructural para lograr su codiciada "finalidad" termodinámica; siendo una de las tácticas más eficientes aquella de anidar e interconectar (mediante algún tipo de "simbiosis") dichas estructuras en cuando es posible. Como ejemplos de este tipo de "simbiosis" podemos destacar la formación de estrellas a partir del polvo estelar, la formación de la célula eucariota a partir de la simbiosis de varias células procariotas, la formación de organismos multicelulares a partir de la cooperación de varios tipos de células eucariotas, y por supuesto la aparición de sociedades (agrupaciones y alianzas) de organismos del mismo tipo. En este sentido es muy importante hacer notar que cuando este tipo de asociaciones tienen lugar, el resultado del conjunto en cuanto a eficiencia en el consumo por unidad de masa suele ser mucho mayor que el consumo de las partes por separado. Se produce así naturalmente un fenómeno "holístico" muy remarcable y empírico.

En palabras del propio Chaisson (Cosmic Evolution, páginas 138, 139):

"Living systems require substantially larger values of energy density flow to main-
tain their order, including growth and reproduction. Photosynthesis is
the most widespread biological process occurring on the face of the
Earth, dating back at least 3.3 billion years when rocks of that age first
trapped the chlorophyl porphyrins that drive this process in green
plants, bacteria, and algae. These lower life forms need 17 kJ for each
gram of photosynthesizing biomass, and they get it directly from
the Sun. Since the annual conversion of C02 to biomass is 1.7 X 10^17 g
(or ~10 billion tons of carbohydrates), the entire biosphere must use
energy at the rate of nearly 10^21 erg s-1 g-1(or about 0.1 percent of the total
radiant energy reaching Earth's surface). And given that the total mass
of the terrestrial biosphere (living component only) is approximately
10^18 g, then energy density for the physico-chemical process of photosynthesis is
roughly 900 erg s-1 g-1.
Humans, by contrast, consume typically 2800 kcal per day (or 130
watts in the form of food) to drive our metabolism; this energy, gained
indirectly from that stored in other (plant and animal) organisms and
only indirectly from the Sun, is sufficient to maintain our body tem-
perature and other physiological functions as well as to fuel move-
ment during our daily tasks. Metabolism, by the way, is a genuinely
dissipative mechanism, thus making a connection with previous ther-
modynamic arguments that some might have (wrongly) considered per-
tinent only to inanimate systems. Having an average male body mass
of 70 kg, we therefore maintain a energy density flow of some 2 X 10^4 erg s-1 g-1 while in good health. This is how humankind contributes to the rise of en-
tropy in the Universe: We consume organized energy in the form of
structured foodstuffs, and we radiate away as body heat an equivalent
energy in the form of highly disorganized infrared photons. We, too,
are dissipative structures-highly evolved dissipators.
In turn on up the complexity continuum, the adult human brain-
the most exquisite clump of matter in the known Universe- has a cra-
nial capacity of typically 1300 g and requires about 400 kcal per day
(or 20 watts) to function properly. Our brains therefore have a flow of energy density
value of roughly 1.5 X 10^5 erg s-1 g-1. This large energy density flowing
through our heads, mostly to maintain the electrical actions of count-
less neurons, testifies to the disproportionate amount of worth Nature
has invested in brains; occupying 2 percent of our body's mass yet using
nearly 20 percent of its energy intake, our cranium is striking evidence
of the superiority, in evolutionary terms, of brain over brawn. Thus, to
keep thinking, our heads glow (in the far-infrared) with as much energy
as a small lightbulb; when the "light" goes out, we die.
Finally, we consider civilization en masse, the open system of all hu-
manity comprising modern society going about its daily, energy-driven
business. Today's ~6 billion inhabitants utilize ~18 trillion watts to
keep out technological culture fueled and operating, admittedly un-
evenly distributed in localized pockets across the globe.
The cultural ensemble equalling the whole of humankind then has a energy density flow value of some 5 X 10^5 erg s-1 g-1. Not surprisingly, a group of brainy organisms
working collectively is even more complex than the totality of its indi-
vidual components, at least as regards our criterion for order of free
energy rate density-a good example of "the whole being greater than
the sum of its parts", without resorting to anything other than the flow
of free energy through an organized, and in this case social, open sys-
tem."


Entendemos ahora como ha sido esta especialmente dirigida dinámica natural la que ha facilitado sin cesar la aparición de estructuras cada vez más y más eficientes realizando trabajo, alcanzándose gracias a esta evolución cósmica un aumento exponencial en la densidad de consumo energético por unidad de masa. Y es importante recalcar la palabra exponencial, porque ese ritmo de crecimiento tiene siempre grandes implicaciones físicas (y filosóficas).

Pero dejadme que antes de continuar os ponga al respecto un par de gráficas sacadas también del comentado libro "Cosmic Evolution". Estas gráficas vienen a resumir lo dicho anteriormente y demuestran claramente la existencia de una dirección (y sentido) natural privilegiado en el tiempo:






Todas estas gráficas, fruto del trabajo de investigación del profesor Eric Chaisson, son de una relevancia asombrosa, y es difícil entender como la comunidad internacional no se ha hecho aún suficiente eco del asunto: simple y llanamente estas gráficas demuestran que el Universo sigue y persigue un "fin" objetivo bien diferenciado. Como decimos, ya no podemos hablar de irrelevancia direccional en el mundo de las leyes físicas. Ya no podemos entender que todo cambio en el fenómeno sigue un curso intrascendente o contingente por lo general, sino que ahora debemos aceptar que todo sigue un devenir bien "intencionado". Hay objetivo en las leyes físicas que gobiernan el mundo, hay dirección y sentido, hay finalidad: ¡y todos (entes animados e inanimados) conformamos un gradual continuo de medios y "soluciones" mediante los cuales el Universo consigue su "propósito"!

Pero no nos confundamos con los términos: a la Naturaleza no le "interesa" en concreto la existencia y permanencia del ser humano (del Homo Sapiens Sapiens) o de cualquier otra estructura o ser, más que de un modo temporal; mientras sea una estructura lo suficientemente eficaz a la hora de acaparar localmente energía libre. Y por supuesto no se está defendiendo que la Naturaleza busque algún tipo de progreso estético, ni mucho menos ético, ni tampoco ningún progreso que podamos relacionar ni remotamente con algún concepto relativo al hombre o a nuestra humanidad.  El mundo sólo "quiere" realmente abolir gradientes, y para ello hace uso siempre de los mejores medios a su alcance en cada momento y en cada circunstancia. Y es esta y no otra la verdadera causa ultima de toda la dinámica (y la conducta) observada en el mundo de la complejidad dentro de sistemas fuera del equilibrio térmico (como por ejemplo es el caso de la Tierra). El hombre pues sólo constituye una pequeña parte (temporal y prescindible) dentro de una gran engranaje Universal (véanse los gráficos anteriores).

Pero todas maneras, y a riesgo de ser repetitivo, recalquemos e insistamos de nuevo más en lo mismo: el hombre NO es en absoluto un actor relevante ni trascendente en cuanto a la realidad cósmica. Y no lo es ni como sujeto (como ente individual) ni como especie (como agrupación social y cultural). La humanidad es sin duda actualmente por estos lares un (grandioso) medio para producir trabajo, consumo y disipación; pero no obstante es un medio como decimos transitorio, un peldaño temporal más dibujado en el gráfico arriba mostrado; una estructura destinada como tantas otras a desaparecer en el tiempo, siendo si acaso y con suerte un catalizador de apoyo al escalón que nos continuará en el crecimiento exponencial que la evolución cósmica "persigue". Posiblemente, de hecho, existan ahora mismo en el Universo otros muchos seres sintientes destinados también ellos a ir apareciendo y desapareciendo en sus propios planetas. Y aunque cada uno de estos seres, máquinas térmicas en general, de alcanzar nuestro nivel intelectual podrán reflexionar acaso de manera nihilista en cuanto a su propio origen y destino, cometerían no obstante el mismo error argumental que cualquier persona que así piense hoy día: el nihilismo (objetivo) ya no es admisible, puesto que ahora sabemos que formamos parte de un engranaje Universal; somos piezas que, queramos o no, ya únicamente con nuestra mera existencia favorecemos y apoyamos un Bien común degradativo. El mero hecho de ser y persistir ya implica de hecho el ser una fiel estructura disipativa: una máquina dedicada por completo a acaparar y conducir continuamente un flujo continuo de energía.

Y me gustaría enfatizar todo lo dicho un poco más si cabe. Os enlazo para ello a continuación un documental que Hilary Harris filmó en 1975, llamado: "Organism". El documental se basa en mostrar la "equivalencia visual" que presenta nuestra sociedad (agrupación de personas) con la agrupación de células que conforman nuestro organismo individual. En mi opinión, lo fundamental del trabajo es el hecho de que esta clara analogía se hace mucho más patente cuando se filma nuestro mundo social a gran velocidad (y desde una amplia perspectiva panorámica):


En el documental salen personas que probablemente murieron hace ya bastante tiempo; muchas de las cuales incluso posiblemente ya ni siquiera nadie recuerda. Su existencia como sujetos fue efímera, leve e insignificante. Pero no obstante su trabajo y su esfuerzo vital sí que permanece: muchas de sus aportaciones personales es posible que todavía perduren; como por ejemplo algunos de los edificios que ayudaron a construir, algunas ideas culturales que ayudaran a promover, o alguna innovación tecnológica a la que pudiesen aportaran algo. Y aunque no fuera así, todavía es posible que dejaran descendencia que aún esté viva, consumiendo en estos momentos eficientemente energía; o como poco, seguro que es notable el aumento de entropía (residuos) que todas esas vidas de consumo, alimentación y respiración produjeron: el cambio climático, por ejemplo; es una suerte de gran acumulación de la degradación y polución que todos los seres humanos hemos ido produciendo hasta este instante en pos de este comentado natural (y común) afán de producción y consumo (se estima por poner un solo ejemplo, que gran parte del efecto invernadero es causado por las flatulencias de los miles de millones de animales de granjas que sirven para nuestro consumo alimentario). De todas formas no se nos puede culpar por ello, simplemente actuamos de acuerdo a como estamos predestinados dada nuestra esencia como máquinas térmicas encargadas de procesar y disipar la energía de alta calidad del Sol.

De todas formas, y aunque ya hemos visto que como sujetos somos tan insignificantes y prescindibles como una célula individual dentro de un organismo, al mismo tiempo, y tal como le ocurre a esta célula, todo (cualquier estructura o fenómeno, animado o no) forma siempre parte y contribuye (lo sepa o no) en favor de un único "fin" termodinámico reductible común. Una verdadera causa última que da sentido a cualquier existencia, ya sea ésta más o menos organizada, y por muy leve y temporal que dicha presencia fenoménica sea. Todo lo que existe en nuestro mundo, existe para ayudar con su esfuerzo y trabajo en continuar la senda exponencial de consumo ascendente que el Universo "desea" mantener.

En este sentido, hace pocos días científicos de renombre (destacando quizás el físico Stephen Hawkins), alertaban del peligro de que las máquinas inteligentes nos desplacen o reemplacen (o destruyan si se quiere ser más hollywoodiense). Y no están equivocados. Es más, se trata de una simple deducción a la vista de lo ya comentado. Máquinas con inteligencia sobrehumana, de reproducción autónoma, y con la ventaja añadida de no poseer la levedad y la debilidad que presentan las estructuras biológicas basadas en el carbono. No cabe duda de que estos artilugios son firmes candidatos a continuar el camino exponencial en el consumo de energía libre por unidad de masa. En cierto modo es incluso de perogrullo el hecho anunciado de que tan pronto como estas máquinas sean catalizadas por nuestra cultura tecnológica, y dada la enorme eficiencia termodinámica que tendrán, irremediablemente irán gradualmente (y no abruptamente como ocurre en las películas de Hollywood) desplazando a nuestra especie como ente dominante en el planeta (podéis profundizar más sobre este tema en esta otra entrada del blog).

Además, y aventurando un poco el futuro, parece que si uno se fija en las gráficas de Eric Chaisson el siguiente paso lógico para mantener el ritmo de crecimiento exponencial debería ser el de la colonización espacial. Es decir; que aquellas eficientes estructuras evolucionadas localmente en cada planeta (con capacidad para albergar vida) y con la capacidad añadida (tecnológica) para escapar de la gravitación del propio planeta, comiencen la conquista (o invasión) de otros planetas esparciendo así su "semilla".

Pero los organismos biológicos como los aparecido aquí en la Tierra no son aptos para tal hazaña (dado lo limitados que están por su origen evolutivo y por la sobre-adaptación histórica al hábitat local al planeta de origen). En este sentido es de sobra conocido que las condiciones espaciales son muy agresivas para estos organismos; y los larguísimos periodos de tiempo necesarios para alcanzar otros sistemas planetarios diferentes de aquellos donde estos entes se originan lo empeora todo. Volviendo por ejemplo al caso concreto del hombre, es claramente inviable que miles de generaciones sobrevivan en una nave de gran tonelaje viajando durante ciento de miles de años hasta alcanzar otro planeta al que luego habrá que moldear (hacer habitable) a las condiciones de nuestro mundo original. Pues este mismo problema lo tendrá cualquier otro tipo de vida aparecido en cualquier planeta del Universo mediante un proceso evolutivo similar al acontecido en la Tierra.

Así que no, no serán humanos los que pueblen otras partes del cosmos. Si la colonización espacial llega a ocurrir, será como consecuencia de un producto catalizado culturalmente (tecnológicamente) de manera Lamarckiana. Es decir, que ya sea el hombre u otra especie orgánica la encargada de dar el siguiente paso en la evolución cósmica, el caso es que muy probablemente el ente que logre finalmente expandirse por el espacio y alcanzar otros sistemas planetarios (viajando sin problemas durante miles o cientos de miles de años y sin la necesidad de adaptar cada hábitat planetario) estará basado de alguna manera en algún tipo de base metálica o en algún compuesto sintético artificial dispuesto (diseñado) para tal fin. Este producto catalizado será posiblemente un ente inteligente, preparado para soportar grandes viajes estelares y para auto-reparar cualquier accidente que sufra a partir meramente de la energía y la materia circundante. Será además una entidad capaz de replicarse de manera autónoma, a gran velocidad y con gran eficiencia, y llevará por tanto el concepto de consumo de energía libre por unidad de masa a cotas varios órdenes de magnitud superior a lo que el hombre (o cualquier otro ente biológico) podría siquiera imaginar.

Por lo tanto, y a pesar de nuestra insignificancia para el mundo como sujetos, serán después de todo estos sintéticos "hijos" nuestros, fruto del avance tecnológico al que todos y cada uno de los seres humanos vividos y por vivir habremos podido contribuir de una manera u otra, los que con suerte ayuden en el "pretendido" avance natural en pos de la continua superación en el ritmo general de degradación energética. Toda nuestra lucha como individuos y como especie se vería así reconfortado por el reconocimiento de que después de todo, todo nuestro esfuerzo SÍ podría objetivamente servir para algo: aunque ese algo no sea relevante desde un punto de vista puramente subjetivo o antropocéntrico.

Cada vez que nos alimentamos, cada vez que respiramos, cada día de trabajo, cada vez que amamos, que nos reproducimos, que criamos, que nos peleamos; cada agresión y cada cooperación, todo va enfocado siempre a la misma finalidad natural: acelerar en lo posible la transformación de la energía libre (en potencia) disponible en energía totalmente degradada e incapaz de generar nuevo trabajo (movimiento coordinado) efectivo. Porque el hecho de tener que mantenerse e incrementarse en lo posible siempre el flujo ininterrumpido de energía libre es lo que une al mundo animado y al animado. Es este mandamiento termodinámico lo que en todo momento guía y dirige de manera global cualquier cambio a gran escala: desde el movimiento inanimado más básico hasta la conducta social más intrincada.

Y respecto al origen o causa de esta propia tendencia dinámica, comentar que el profesor Eric Chaisson nos explica que fue la propia expansión del espacio originado tras el Big Bang lo que permitió, dadas las leyes naturales en su conjunto, la aparición de lo que se denomina como energía en potencia (energía potencial); pero que la aparición de este tipo de energía fue aparejada inmediatamente por una aversión a las diferencias en las propiedades físicas locales (gradientes) que ésta potencialidad no homogénea propiciaba. El Universo parece querer de alguna manera "retractarse" de su propia existencia, insistiendo en abolir su propio potencial para generar movimiento (cambio efectivo) cuanto antes mejor (idealmente a un ritmo exponencial). Esto parece indicar que el mundo de alguna manera "necesita" liquidar esa especie de saldo entrópico en el menor tiempo posible. Merece por cierto la pena mencionar que esto es algo sospechosamente "similar" a lo que ocurre en el mundo microscópico (cuántico), donde a una partícula se le "permite" aparecer (existir) salida de la nada (vacío cuántico) violando el principio de conservación de la energía; pero únicamente siempre y cuando restaure este saldo de energía "robado" lo suficientemente rápido como para que la realidad no lo "note" (haciéndose uso del principio de incertidumbre de Heisenberg).

Y es que, ante la indiscutible tendencia termodinámica presente por todo el cosmos y a cualquier escala o nivel de abstracción en que se mire, uno no puede evitar la fundamental pregunta sobre cuál puede ser la razón de ser (la esencia) de esta clara inclinación natural hacia la destrucción acelerada de toda su energía libre. La ciencia física hasta ahora nos explica bastante bien el modo en que todo deriva (su mecánica); es decir, que nos ayuda a reconstruir el pasado y a prever el futuro, pero todavía tenemos que encontrarle una explicación en sí a la propia dinámica marcadamente direccional que hemos venido explicando hasta ahora. La mayoría de físicos que trabajan en la actualidad en estos temas (estudiando la termodinámica en sistemas no aislados y fuera del equilibrio térmico) reconocen la anterior pregunta como legítima (aceptando como ineludible el hecho de que el Universo presenta una suerte de tendencia teleológica en tales sistemas), pero la gran mayoría dejan luego completamente abierta la respuesta a la misma: puesto que sencillamente no saben de momento cómo responderla.

Y es que además hay muchas posibles respuestas, siendo todas ellas de momento meras hipótesis especulativas. Algunas de tales propuestas hacen uso de postulados teológicos metafísicos (como la cosmovisión de Philipp Mainländer de la que hablé hace tiempo en el blog); pero no es en absoluto necesario que esto sea así, habiendo efectivamente otras propuestas que intentan explicar el asunto sin la necesidad de apelar a ninguna metafísica teológica intencional (como podría ser el caso de la propuesta del vacío cuántico y su relación con el origen del Universo que arriba he bosquejado un poco, y que expliqué con más detalle en esta otra entrada).

Sea como fuere, y a modo de resumen, sólo remarcar que parece indiscutible que la vida ahora sí que se puede decir que posee en general un sentido objetivo Universal. Y ciertamente dicho objetivo podrá subjetivamente valorarse luego (por aquellos entes con capacidad para hacerlo como es nuestro caso) de muy diversas maneras: algunos pensarán que este objetivo natural sencillamente no merece la pena, otros lo verán como una especie de trágica broma cósmica, algunos serán capaces de aceptar este destino nuestro de manera estoica, otros negarán lo evidente apelando a algún Dios (humanizado) y a Su designio inescrutable, e incluso los habrán que vean algún tipo de redención o penitencia en el fondo del asunto. En realidad como sujeto cada cual entenderá esta comentada "finalidad" termodinámica a su manera; y la valorará y la juzgará igualmente como desee...pero de todas formas nuestra valoración subjetiva es tal inútil (objetivamente) como nuestra existencia personal: el hecho evidente e incuestionable es que todos viviremos (nos guste más o menos), y que todos aportaremos (queramos o no) en la destrucción acelerada de cualquier fuente de energía libre. Al Universo le importa bien poco nuestra opinión o nuestras preocupaciones; él "sabe" lo que "quiere" y hará uso de todos los medios que estén a su alcance para conseguirlo. No está de más en este punto insistir por enésima vez en la constatación de que el mundo se "deshará" del ser humano (no activamente, sino mediante la misma evolución cósmica natural que nos dio origen) tan pronto como deje de serle útil (i.e.; en cuando las circunstancias cambien lo suficiente y dejemos se constituir termodinámicamente un óptimo local adecuado).

¿Se trata nuestro destino en fin, visto lo visto y como diría Leopardi, de un "abisso orrido, immenso, ov'ei precipitando il tutto obblia" (una fatalidad horrible, y un inmenso abismo donde al precipitarse todo se olvida)? Yo personalmente no lo veo así. Yo creo (aunque asumo que es sólo eso, una mera creencia), que el Universo se comporta de este modo porque de algún modo metafísico así lo necesita. Y como de momento no soy capaz (y posiblemente nunca lo sea) de acertar a ver qué tipo de metafísica y qué necesidad concreta puede ser esta, me limito a dejarme llevar por el hedonismo y en la manera de lo posible por el estoicismo. Trabajo y lucho como este mundo desea que haga, crío a mis hijas con el amor que el propio Universo quiere que sienta y disfrute; y moriré si puedo lograrlo con un sentimiento de redención; un auto-reconocimiento personal que me demostrará (a mí mismo) que hice todo lo que pude por acatar los designios que evolutivamente me fueron impuestos desde el mismo momento de mi nacimiento. Y aunque al cabo de pocas décadas poco rastro directo quedará de mi paso por la existencia, espero al menos de corazón que algunos de mis actos (o la mayoría de ellos) sirvan al menos de manera indirecta para avanzar todo lo posible en ese vehemente fin termodinámico que todo ser (vivo y no vivo, consciente o no) comparte por el simple hecho de pertenecer a esta Realidad.

domingo, 20 de agosto de 2017

Extractos del libro "La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución" por Dorion Sagan

Tanta belleza, al lado
de una estación tan breve,
sugiere a nuestra atónita razón
esta desoladora conjetura:
el mundo fue creado sin ningún fin o telos
y si -como nos diarían algunos-
hay una meta,
no somos nosotros.
(Joseph Brodsky)

La vida no es una condenada cosa tras otra
Es la misma condenada cosa una y otra vez.
(Edna St. Vincent Millay)

El hombre occidental que se declara consciente de su unidad con
Dios o el universo [...] choca con la concepción religiosa de su so-
ciedad. En la mayoría de culturas asiáticas, sin embargo, a ese
hombre se le felicitar-ía por haber penetrado el auténtico secreto de
la vida. Ha llegado, por azar o mediante alguna disciplina como el
yoga o la meditación zen, a un estado de conciencia en el que ex-
perimenta directa y vívidamente lo que nuestros propios científicos
saben que es cierto en teoría. Porque el ecólogo, el biólogo y el fí-
sico saben (aunque apenas sienten) que todo organismo constituye
una unidad de comportamiento, o proceso, con su entorno. No hay
manera de separar lo que hace un organismo dado de lo que hace
su entorno, razón por la cual los ecólogos no hablan de organismos
en entornos, sino de organismos-entornos […]. El científico occi-
dental puede percibir racionalmente la idea de organismo-entomo,
pero ordinariamente no siente esta realidad. Por condicionamiento
cultural y social, ha quedado hipnotizado por experimentarse a sí
mismo como un ego, como un centro aislado de conciencia y vo-
luntad dentro de una bolsa de piel, enfrentado a un mundo externo
y ajeno. Decimos "vine a este mundo". Pero no hicimos nada de
eso. Salimos de él… igual que los frutos de los árboles.
(Alan Watts)




En esta entrada me gustaría mostraros algunos de los, en mi opinión, mejores extractos del maravilloso libro "La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución", escrito por los grandes divulgadores científicos Dorion Sagan y Eric D. Schneider. Aparejado a cada fragmento que os transcriba de esta fenomenal obra os ofreceré también algunos comentarios de mi parte al respecto.
«Lo que más nos interesa aquí es la gran simplificación sintetizada en el aforismo "la naturaleza aborrece los gradientes". Este concepto sorprendentemente fructífero, que exponemos en detalle, condensa buena parte de la investigación reciente en termodinámica. La idea de que la naturaleza aborrece los gradientes, una de las nociones clave de este libro, es muy simple: un gradiente no es más que una diferencia de temperatura, presión o concentración química, por ejemplo a lo largo de una distancia. La aversión de la naturaleza hacia los gradientes implica que éstos tenderán espontáneamente a desaparecer, de manera especialmente espectacular por la acción de sistemas complejos autoorganizados, que aceleran su disgregación. El concepto simple de gradientes que se deshacen resume la difícil ciencia de la termodinámica, desmitifica la entropía -tan importante para el universo como la gravedad- y arroja luz sobre cómo surgen de manera natural estructuras y procesos complejos, incluidos los de la vida.
Al final se plantean diversas cuestiones filosóficas que resultan ineludibles. La principal es la existencia de la vida. ¿Por qué existe la vida?¿Tiene ésta, desde una perspectiva científica, una función general? Nuestra respuesta es que sí. Un gradiente de presión barométrica en la atmósfera (la diferencia entre masas de alta y baja presión) da pie a un tomado, un sistema cíclico complejo. La función del tornado, su propósito, es eliminar el gradiente. La vida tiene un propósito natural similar. Sólo que, en vez de deshacer rápidamente un gradiente de presión y después desaparecer, la vida tiende a reducir, en el transcurso de miles de millones de años, el enorme gradiente estelar que existe entre el Sol caliente y el espacio frío, ganando complejidad en el proceso. La evolución de for-
mas de vida complejas e inteligentes puede explicarse por la eficacia de la vida como sistema cíclico consagrado a la reducción de gradientes. La función original y básica de la vida, como la de los otros sistemas complejos que examinamos en este libro, es reducir un gradiente medioambiental.»
Imponente argumento que da muchísimo que pensar. Y es que el aforismo de que "la naturaleza aborrece los gradientes" es menos metafórico de lo que puede parecer. El mundo natural realmente parece "buscar" activamente destruir y disgregar cualquier diferencia de potencial que el fenómeno presente. Si no fuese por este hecho, la vida sería imposible. O dicho de otro modo, la vida sólo es posible gracias a que funciona como eficiente mecanismo para la destrucción del gradiente (la diferencia) de temperatura acontecida entre la superficie del Sol (a 4000 grados Kelvin) , y la baja temperatura del espacio exterior (de aproximadamente 2 grados Kelvin).

El mundo tiende a devorar tan pronto como sea posible cualquier gradiente que en él acontezca, y la vida aquí en la Tierra es parte de la maquinaria natural puesta al servicio de tal fin.
«[...] es imposible convertir enteramente calor en trabajo: en todos los casos se pierde algo en la transformación.[...] No hay creación sin destrucción.
[...] la potencia muscular del tigre procede de la energía de los azúcares de la sangre, almacenada a partir de los animales que ha devorado, los cuales se alimentan de plantas que, a su vez, se alimentan del gradiente solar. En las mitocondrias de las células del cuerpo del tigre se generan flujos de electrones e iones -electricidad- a partir de la reacción de moléculas ricas en hidrógeno, procedentes del alimento, con el oxígeno. Las reacciones son posibles gracias a la diferencia de potencial químico entre el hidrógeno y el oxígeno, lo que se conoce como "gradiente redox". Las membranas mitocondriales transfieren este potencial a una molécula almacenadora de energía, el ATP, cuya des-
composición libera la energía necesaria para que las formas de vida se muevan o perciban. Otros compuestos químicos se cargan y preparan de manera similar. Cuando pensamos, se reducen gradientes a medida que oleadas de potenciales de acción viajan por los axones, despolarizando cargas eléctricas a lo largo de las membranas; los neurotransmisores envían mensajes electroquímicos que afectan a millones de neuronas. Pero, tras dispararse, estas neuronas tienen que recargarse. Para hacerlo, bombean más iones a través de sus membranas. Así, aunque no parezca un ejercicio per se, pensar mucho despierta el apetito. Si bien únicamente representa un 2 % del peso corporal, el cerebro humano consume hasta una quinta parte de la glucosa sanguínea. Esta es acaparada para reconstituir los gradientes redox que hacen posible el pensamiento continuado (que, en el tigre, pronto vuelve a centrarse en cuándo y cómo acechar la siguiente comida). Cuando el tigre fija la mirada en su presa y salta, está consumiendo energía procedente del Sol (aunque muy transformada) en un proceso cíclico que consume energía para fortalecer la forma acumuladora de ésta, Dicho ciclo energético alcanza su máximo esplendor en el tigre, pero, en última instancia, se extiende al universo entero. Mirando al tigre con los ojos de su mente, William Blake se pregunta qué mano o qué ojo inmortal pudo enmarcar tan temida simetría.
La respuesta a esa pregunta parece clara: la energía, tal como la describe la termodinámica, esto es, cambiante, decadente, capturada y reciclada, y siempre adoptando nuevas formas.
Wicken relaciona la vida y su dirección con el universo en expansión:
"No hay una conexión a priori entre disipación y estructuración. La razón de que ambas tiendan a acoplarse, de que los fenómenos evolutivos en el sentido progresivo sean posibles, es que las fuerzas de la naturaleza son en su mayor parte asociativas. En un universo donde la expansión cósmica mantiene un desequilibrio entre las formas potencia y térmica de la energía, esto significa que juntar entidades menores para formar entidades mayores generará entropía a través de la conversión de energía potencial en calor. De ahí que los pozos de energía potencial hacia los que tienden a fluir los procesos naturales se correlacionen con la construcción de estructura [...]. La disipación es la fuerza motriz de la tendencia constructiva o integrativa del universo. La disipación entrópica propulsa la estructuración evolutiva; las fuerzas de la naturaleza le dan forma"
Si se impone un gradiente a un sistema, éste seguirá cualquier vía disponible para degradarlo. El gradiente de radiación impuesto a la Tierra promueve el empleo de energía libre (la captura de fotones) para construir estructuras complejas a través de la autocatálisis. La energía capturada se disipa en procesos ulteriores de reducción de gradientes: reproducción, fisiología y comportamiento. Aproximadamente uno de cada quinientos fotones que inciden sobre la Tierra se convierte, a través de las bacterias, las algas y las plantas, en la energía química de la materia orgánica.
Retrospectivamente, podemos ver que los principios anteriores reflejan la aversión de la naturaleza hacia los gradientes. Éstos pueden ser de presión, concentración química, temperatura o cualquier potencial relacionado al trabajo. Si un gradiente externo aparta al sistema del equilibrio, éste cambia de estado para oponerse al gradiente aplicado.»
Como hemos visto, la naturaleza siente aversión y aberración por los gradientes, y la mejor forma a veces para destruir los mismos vemos que pasa por la creación continua, por la degradación cíclica mediante procesos eficientes. Nos comentan los autores como es imposible realizar trabajo sin perder (en forma de calor) energía útil en el proceso. Y por lo tanto la Naturaleza en cuanto puede hace uso (y abuso) de este hecho termodinámico para lograr reducir los gradientes al máximo ritmo posible: construye y "diseña" (evolutivamente) complejas estructuras capaces de funcionar en el tiempo de manera fiel y repetible en un proceso iterativo sin fin de creación, transformación y destrucción. Se trata simplemente del hecho de que cuanto más se crea, al mismo tiempo más se destruye. Esta es precisamente la fuente física del ansia y la vehemencia con la que se nos presenta varios complejos fenómenos cíclicos naturales (como por ejemplo tornados, huracanes, ríos, ecosistemas en general, y por supuesto el tradicionalmente conocido como ciclo de la vida). Más adelante se comenta en el libro:
«"Heráclito tenía razón", afirma Popper, "no somos [el individuo] cosas, sino llamas. O, más prosaicamente, somos, como todas las células, procesos metabólicos, redes de vías químicas.
[...]la coherencia surge de manera natural cuando se aplica un gradiente de temperatura. La naturaleza crea sistemas, a veces bastante complejos, "para" librarse de los gradientes y exportar caos molecular al medio. Los ciclos materiales energéticamente impulsados, las redes autorreforzantes, dan lugar a estructuras "centrípetas" individualizadas.»
Pero no se limitan Dorion Sagan y Eric D. Schneider a derrochar afirmaciones de este tipo sin más, sino que el libro es en sí de una exquisita calidad divulgativa, en ocasiones quizás incluso demasiado detalladas y técnicas, de todo lo que se pretende defender. Y aunque evidentemente por motivos de espacio no puedo incluir por aquí todo lo que explican los autores en la obra, si me gustaría añadir algunos fragmentos interesantes al respecto:
«La planta [..] explota un gradiente para adquirir estructura y degradar la energía solar de alta calidad en calor de baja exergía. Este proceso es consecuencia del imperativo termodinámico conducente a la degradación más completa posible de la calidad de la energía solar incidente. Las plantas quizá sean el más avanzado instrumento evolucionado hasta ahora para degradar la radiación solar incidente. Un corolario de la aversión de la naturaleza hacia los gradientes es que un sistema al que se le imponga un gradiente puede desarrollar procesos y estructuras que retarden la caída inmediata de la materia y la energía hacia el equilibrio, mientras degradan, de la manera más completa posible, el gradiente impuesto. Ya hemos discutido el origen de la vida y la evolución de los organismos quimiotróficos y fototróficos.
Estas tendencias reflejan la influencia conformadora de la energía en los sistemas complejos, sea en el marco temporal más limitado de los procesos ecológicos o en la vastedad del tiempo evolutivo. Un ecosistema puede necesitar cientos de años para alcanzar su plena madurez, mientras que la evolución biológica comenzó su andadura hace 3500 millones de años. No obstante, en ambos casos vemos cómo una fase inicial de crecimiento rápido da paso a un incremento de los ciclos y la diversidad. La evidencia del aumento de la diversidad a lo largo del tiempo evolutivo está bien asentada, y si convenimos en que la biosfera se ha expandido con el tiempo, está claro que los ciclos también lo han hecho. Puesto que los organismos son sistemas complejos que toman carbono, energía y electrones de su entorno, al que, en contrapartida, vierten materiales degradados y calor a medida que se desarrollan, por fuerza incrementan el reciclado de elementos necesarios para la vida, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo. Las islas del Pacífico formadas por el guano rico en fósforo depositado por las aves marinas son un ejemplo emblemático de la obviedad de este incremento de los ciclos materiales coincidente con la evolución de la vida. No hay ningún misterio esencial en la intensificación de estas actividades, como tampoco lo hay en la flecha progresiva de la evolución, de base termodinámica. A medida que los organismos, explotando el gradiente solar, expanden sus actividades a través de la reproducción, que es el renuevo del metabolismo termodinámico, incrementan también la complejidad biológica (aunque exporten caos molecular y calor al entorno más amplio). Al mantenerse en un estado de baja entropía, y crecer, los organismos expanden tanto la complejidad (local) como el desorden (vertiendo calor al espacio). Finalmente, el sistema termodinámico llega al límite de su crecimiento, y la energía antes invertida en la expansión se recanaliza internamente, manifestándose como diversidad, diferenciación y reciclaje incrementado.
[...]Según la perspectiva de Wicken, las verdaderas unidades de selección son las "pautas informadas de flujo termodinámico", de las que organismos, poblaciones y ecosistemas no son más que casos particulares:
"La termodinámica ecosistémica generaliza el significado de la selección en un marco físico. Las unidades de selección más generales en la naturaleza no son los individuos, sino las pautas informadas de flujo termodinámico, de las que organismos, poblaciones y ecosistemas no son más que ejemplificaciones. Algunos patrones de flujo son superiores a otros en cuanto a la movilización de recursos, y son seleccionados sobre esa base."
[En el mundo físico] Los ciclos mantienen indefinidamente su persistencia[...]. Representan la capacidad natural, implícita en la naturaleza termodinámica, de resolver de la mejor manera, bajo condiciones físicas o químicas dadas, el problema de reducir un gradiente. [...] Es como si la presencia cercana de un gradiente presionara, a veces literalmente, a las partículas que se mueven a su aire para que se agreguen, aunque sea fugazmente en "individualidades" disipativas.
Si pensamos en el ecosistema como un sistema termodinámico disipativo, en el climax el sistema se encuentra en un estado cuasi-estacionario: está organizado para degradar todos los gradientes energéticos disponibles de la manera más completa posible, sea por medios autotróficos o heterotróficos. Un ecosistema es un reductor de gradientes a gran escala. La proliferación de organismos previa al estadio "climax" crea el sistema maduro, que es más intricado, complejo y organizado, así como más capaz de reducir gradientes a una escala enorme.»
En cierto momento, los autores se expresan de la siguiente manera:
«Los árboles despliegan activamente sus raíces y hojas para absorber el agua y la energía, dos ingredientes necesarios para incrementar la disipación. [...] Cada nueva hoja, cada nueva predisposición fototrófica, es una nueva oportunidad para la degradación de energía. En resumen, el dicho cartesiano "pienso, luego existo" se convierte en "existo porque disipo"
"Existo porque disipo". No se puede decir más con menos palabras. Simple y llanamente, ningún fenómeno complejo es estable (duradero) si no va aparejado de una gran capacidad de consumo y disipación de energía. Jamás veremos tal cosa en el mundo (complejidad no aparejada a una eficiencia en el consumo de energía), y eso es debido a que la complejidad únicamente es posible como medio natural por el que destruir gradientes de energía. Así pues, en nuestro Universo ser un eficiente disipador de energía ¡es condición necesaria para poder existir!

Posteriormente, y tras explicar la física de la termodinámica y sus implicaciones en los ecosistemas y los sistemas vivos en general, el libro trata el asunto desde una perspectiva humana. La conclusión es que:
«[...] La inteligencia y la tecnología están en consonancia con la tendencia de la segunda ley [atendiendo] al incremento de la explotación y reducción de los gradientes disponibles: la inteligencia nos proporciona el conocimiento, y la tecnología el modo de completar la reducción de gradientes.»
Conocimiento y tecnología, nos explican con detalle en el libro, son de nuevo meras herramientas a las órdenes naturales de las leyes termodinámicas...y nada más (objetivamente hablando). Nuestro razonamiento y capacidades cognitivas son asombrosas, pero son sólo el resultado del mismo proceso de exploración física en la búsqueda de los mecanismos más óptimos posibles en cuanto a su capacidad para devorar los gradientes energéticos. Podemos decir, no sé si con orgullo, que nuestra mente es el fruto de millones de años de la dura lucha que el mundo natural mantiene en contra de todos sus gradientes: y que posiblemente seamos uno de los medios más efectivos y destructores que haya logrado el Universo (al menos en cuanto a consumo por densidad de masa). Somos (gracias a nuestro cerebro) unas de las máquina más perfectas y complejas de la que dispone la armada natural en su cruzada.

Pero es importantes destacar que esta gran eficiencia nuestra no nos hace especiales más allá de la propia capacidad cuantitativa que demostramos poseer a la hora de derruir y abolir gradientes. Tenemos a nuestro alrededor (y en nuestro interior) una amplia gama de otros sistemas que persiguen nuestro mismo fin y que tampoco lo hacen nada mal:
«Como sistemas termodinámicos de larga evolución, exhibimos comportamientos mucho más complejos que los de los sistemas energéticos inanimados. Pero hasta los más simples de tales sistemas revelan un comportamiento intencional. Consideremos, en una pendiente nevada, una cabaña calentada con un fuego de leña. El aire de la cabaña no tiene conciencia ni está vivo, pero se comporta como si tuviera una finalidad. El aire caliente exhibe conductas de búsqueda: "intenta" escapar por cualquier grieta disponible (el ojo de una cerradura, o una ventana entreabierta). Un conocido nuestro que se dedicaba al aislamiento térmico de casas vio una vez una serpentina de aire entrar en una habitación a través de un enchufe y subir por la pared; tras recorrer la mitad del techo, y como si cambiara de idea, volvió por el mismo camino hasta el enchufe por donde había entrado. (Los expertos en aislamiento térmico añaden polvo al aire para visualizar su movimiento y así sellar mejor las estancias.) Este comportamiento, que da la impresión de intencionalidad consciente, es teleomático: como la gravedad, es el resultado esperado de una ley natural.»
Todo sistema complejo presenta algún grado de comportamiento intencional (algún grado de "voluntad"), es un mandamiento físico Universal. Y es quizás, como muchos científicos defienden ya hoy día sin tapujos, un gradual proceso físico de complicación en la forma de degradar energía lo que dio origen y sustento a toda nuestra propia conducta volitiva racional: en este sentido se puede decir que no somos otra cosa (a pesar de nuestra razón y consciencia) mas que máquinas preparadas para devorar gradientes tan pronto se nos presente la oportunidad. Vale la pena reconocer en esta última afirmación la manera en que hemos quemado (estamos quemando) hasta el último resquicio de combustible fósil existente; unos restos fósiles que no son otra cosa más que poderosos gradientes químicos almacenados bajo Tierra tras millones de años de formación. Y en este sentido, Dorion Sagan nos dice además que:
«Buena parte del comportamiento animal tiene que ver con encontrar alimento y parejas sexuales, cuidar de la prole y eludir a los predadores. Estos comportamientos mantienen a los sistemas vivos fuera de equilibrio y les permiten seguir degradando gradientes. Así pues, nuestros comportamientos e impulsos alimentarios y sexuales, que nos mantienen como sistemas termodinámicos o perpetúan nuestro linaje cuando nos desgastamos, puede que estén más cerca de los de nuestros primos inanimados de lo que nuestras culturas nos han enseñado. Freud postuló dos impulsos humanos básicos: eros, el impulso sexual, y thanatos, el impulso mortal [el impulso de muerte]. Ya hemos discutido el primero en términos termodinámicos como el ansia de copular y quizá producir descendencia capaz de continuar la reducción de gradientes más allá de la propia espiral mortal. Pero thanatos también puede explicarse como la tendencia de la naturaleza al equilibrio termodinámico. El equilibrio termodinámico equivale a la muerte. El impulso vital, como hemos visto, es doble. La destrucción de gradientes implica la generación espontánea de sistemas complejos: se producen gradientes locales nuevos a la vez que se reducen viejos gradientes globales. Así como los platos caen al suelo por influjo de la ley de la gravedad, nosotros nos vemos impelidos a la muerte y al sexo por influjo de la segunda ley. La diferencia es que, mientras la gravedad actúa sobre nosotros físicamente, la segunda ley actúa a través de nosotros bioquímicamente. Cuando gesticulamos en una conversación animada, acercar nuestras manos a nuestro interlocutor no distorsiona gravitatoriamente su cara en nuestra dirección: aunque la gravedad es una fuerza principal a escala cósmica, sus efectos a nuestra escala son despreciables. No puede decirse lo mismo de la termodinámica, que, a través de su organización de la materia en sistemas cíclicos, incluyendo todos nuestros ancestros, continúa estructurándonos en las profundidades de nuestra organización fisiológica y nuestros impulsos psicológicos.
En nuestra visión, la vida es un medio curiosamente persistente de reducción de gradientes, cuyas peculiaridades no deberían hacemos pasar por alto su reveladora similitud con otros procesos cíclicos naturales que tienden a reducir gradientes. A pesar de su peculiar y larga historia, que nos incluye a nosotros, la vida es un sistema termodinámico que surgió espontáneamente para reducir un gradiente. La humanidad y la vida pueden contemplarse como extensiones de comportamientos dirigidos en sistemas inanimados que buscan maneras (cada vez más eficientes y elaboradas) de alcanzar el equilibrio.
[...] Como individuos seguimos siendo entes biológicos. Los cerebros que nos han traído cultura también nos han revelado nuestros límites individuales, aunque tendamos a seguir adelante como cierta forma material de organización cíclica (animales de la especie Homo sapiens).
Hay un sentido en el que los sistemas cercanos al equilibrio "calculan" cómo llegar al equilibrio. Puede que seamos una versión de esto. Nuestro anhelo de sexo y comida nos ayuda a seguir adelante, permitiéndonos permanecer como cierto tipo de sistema degradador de energía o hacer nuevas copias del modelo humano, que pueden continuar tras nuestra desaparición. Las preocupaciones amorosas y familiares perpetúan nuestro tipo específico de organización material genéticamente afianzada. La invención de maneras de ganar dinero nos ayuda a procuramos alimento, atraer parejas sexuales y expandir y proteger nuestro tipo de sistema reductor de gradientes.
Dicho de otro modo, el vínculo termodinámico entre materia y mente, entre lo teleomático y lo teleológico, sugiere que los comportamientos complejos que asociamos con la conducta deliberada (y, quizás en última instancia, la conducta deliberada misma) están fundamentados en un fenómeno o proceso del todo natural y en gran medida energético.»
Estos párrafos son muy reveladores, en especial la mención al thanatos de Freud. Ciertamente es la moderna termodinámica fuera del equilibro una disciplina capaz de explicar toda nuestra conducta y rasgos psicológicos bajo un único prisma físico: la reducción de gradientes. Todo acto humano, sea de la índole que sea, va siempre dirigido sobre esta función básica Universal de la que formamos parte. Y esto es importante porque nos dice que no importa qué sea lo que hagamos en cada segundo de nuestras vidas, porque estaremos siempre obedeciendo este mandamiento cósmico reductor. Cada uno de nuestros suspiros, cada una de nuestras comidas, cada vez que bebemos algo, cada vez que realizamos un movimiento muscular (i.e.; cada movimiento mecánico), cada pensamiento (el cerebro consume el 20% de la energía que procesamos cada día), cada hora dedicada a nuestros trabajos, cada momento de sexo, cada beso, cada una de las atenciones que dedicamos a nuestros hijos (la prole); y también cada acalorado conflicto social en que participamos, cada pelea y cada batalla, cada enfado y cada llanto, cada lamento y cada frustración. En general todos y cada uno de nuestros actos, sentimientos y voliciones individuales y sociales tienen como objetivo último provocar una reducción de gradientes: una degradación de algún tipo de energía.

Y aunque a veces esta relación no sea del todo obvia, con un poco de introspección se nos muestra siempre la verdad de esta afirmación: piensa, por ejemplo; cuando vas al gimnasio. Toda esa gente realizando un ejercicio innecesario a primera vista para la supervivencia, pero que tiene el interés verdadero de adelgazar o estar en forma. Lo primero servirá para encontrar una pareja sexual y lo segundo permitirá al individuo vivir más tiempo. Pero encontrar pareja sexual ya vimos antes que forma parte principal del ciclo vital con el que continuar (mediante la reproducción) reduciendo gradientes más allá de nuestra muerte como soma desechable, mientras que estar sanos para vivir más tiempo asegura también que estaremos más tiempo por aquí (vivos) reduciendo gradientes. En último término se puede ver como el simple acto de ir al gimnasio supone en último término satisfacer a la propia Naturaleza en su lucha contra los gradientes de diversas maneras: el ejercicio supone en sí mismo un alto consumo metabólico, pero además sirve para hacer a las personas más atractivas sexualmente (lo cual la ayudará a que procree y mantenga el ciclo de la vida), al mismo tiempo que hace al individuo más sano (lo cual lo ayudará a estar en el mundo más tiempo consumiendo recursos energéticos).

Sin embargo lo importante es notar que este ejemplo del gimnasio es sólo una muestra; un ejemplo del modo en que se puede siempre descubrir como reducir cualquier conducta humana a su verdadera base termodinámica esencial. En el libro en este sentido también se narra el siguiente testimonio revelador (bastante divertido y curioso por otra parte):

«Alan Watts, el teólogo de los años sesenta, no sólo intuyó este estatuto termodinámico de la vida, sino que lo afrontó directamente, y encontró en él una fuente de revelación natural:
"Los estándares religiosos, sean judíos, cristianos, mahometanos, hinduistas o budistas, son -tal como se practican ahora- como minas agotadas: muy duras de excavar. Con algunas excepciones no fáciles de encontrar, sus ideas sobre el hombre y el mundo, su imaginería, sus ritos y sus nociones de la buena vida no parecen ajustarse al universo tal como lo conocemos, ni a un mundo humano que está cambiando tan deprisa que mucho de lo que uno aprende en la escuela ya ha quedado obsoleto el día de la graduación [...]. Porque hay un recelo creciente de que la existencia es una carrera de ratas en una trampa: los organismos vivos, personas incluidas, no son más que tubos que tragan cosas por delante y las echan por detrás, las cuales los mantienen haciendo lo mismo y a largo plazo los desgastan. Así que, para seguir con esta farsa, los tubos encuentran maneras de producir nuevos tubos, que también tragan cosas por delante y las echan por detrás. En el extremo de entrada incluso desarrollan ganglios nerviosos denominados cerebros, con ojos y oídos, que les facilitan la búsqueda de cosas que tragar. Siempre y cuando obtengan alimento suficiente, gastan su excedente energético en menearse de maneras complicadas, producir toda clase de sonidos inhalando y exhalando aire por el agujero de entrada y congregarse en grupos para luchar contra otros grupos. Con el tiempo, los tubos adquieren tal abundancia de aparatos adosados que apenas son reconocibles como simples tubos, y se las arreglan para hacerlo en una asombrosa variedad de formas. Existe una norma vaga de no comer tubos de la misma forma que la propia, pero en general hay una intensa competencia por ver quién se convierte en el tipo superior de tubo. Todo esto parece maravillosamente fútil, y sin embargo, si uno se pone a pensar en ello, comienza a parecer más maravilloso que fútil. De hecho, parece sumamente extraño".»
"Tubos que tragan cosas por delante y las echan por detrás", sí señor; eso es una muy buena metáfora de lo que verdaderamente somos, mucho que nos pese. Pero además Alan Watts omite otro hecho destacado: estos tubos que tragan alimento y aire, y expulsan desechos, están compuestos por millones de tubos más pequeños (células o moléculas) que hacen lo mismo, y que también estos tubos se agregan en grandes comunidades de tubos para cooperar con eficiencia en la única y misma dirección termodinámica (dentro de un ecosistema o de un sistema económico según sea el caso). Es decir, que la individualidad del tubo es siempre relativa y de difícil delimitación:
«Estas propensiones quimiotácticas, sin conciencia ni designio, recompensan a sus poseedores con una existencia continuada fuera del equilibrio. Esta persistencia, a su vez, les permite continuar trabajando para la segunda ley, reduciendo gradientes ambientales con más eficacia que en su ausencia.[...] A pesar del notable egoísmo de los seres vivos organizados para localizar y explotar gradientes, los organismos continúan siendo sistemas abiertos. Esto implica que su individualidad siempre está abierta a la transgresión, desde fuera cuando entablan alianzas con otros seres, y desde dentro cuando células renegadas proliferan sin atender al bien del genotipo al que pertenecen, como en el caso del cáncer.
[...] La actividad que llamamos comercio, y que se estudio en la disciplina humana de la economía, es en realidad un caso especial de un fenómeno más general, la compartición de productos e información por masas de "individuos" transformadores de energía. La misma palabra economía, es su forma verbal economizar, sugiere funcionalidad a través de una elegancia y una eficiencia aumentadas.»

Finalmente el libro entra en sus páginas finales a recapitular todo lo anteriormente dicho, y se refuerza el sentido teleológico observado en este extraño comportamiento o tendencia natural en cuanto a su desenfrenado deseo por destruir tan pronto como sea posible cualquier rastro de diferencia potencial:
«No somos tan arrogantes como para insistir en que nunca podría haber existido una entidad original que creara los gradientes en primera instancia. Lo que decimos es que entre lo vivo y lo no vivo hay un continuo de complejidad, y que los modos energéticos de la vida son en algunos casos llamativamente similares a procesos externos a nosotros, en el supuestamente inerte y no inteligente universo. Nos comportamos de manera inteligente, pero la materia pretendidamente aleatoria e insulsa también se organiza, describe ciclos y exhibe comportamientos de búsqueda (piénsese en la serpentina de aire en el techo). La naturaleza no modela las cosas como nosotros, con martillos y clavos.[...] la evolución ciertamente tiene una dirección: la de la expansión de las funciones [disipativas] de los sistemas lejos del equilibrio térmico, mientras éstos siguen la flecha del tiempo hacia un futuro apasionante e incierto.
La ciencia se basa en observaciones, y si negamos la direccionalidad evidente en la ecología y la evolución no estaremos siendo científicos. Esta finalidad de la vida no implica la existencia de un punto final cognoscible, y menos que ese punto final seamos nosotros. Lo que significa es que somos parte de un proceso creativo a escala cósmica que genera estructuras, complejidad e inteligencia a la par de que destruye gradientes. [...] Sostenemos que la conducta orientada a un fin y la funcionalidad tal como la experimentamos en nosotros mismos y observamos en otros animales y organismos es una derivación de los sistemas reductores de gradientes no vivos. En definitiva, todos los sistemas lejos del equilibrio térmico tienen una función natural básica: reducir un gradiente ambiental.»
Que la evolución tenga finalmente una dirección puede chocar a algún biólogo ortodoxo, y es una afirmación que precisamente desde la biología no está en general bien vista, pero a la luz de los modernos avances termodinámicos en sistemas fuera del equilibrio (léase por ejemplo el trabajo al respecto del destacado físico Jeremy Englandhttps://www.quantamagazine.org/first-support-for-a-physics-theory-of-life-20170726/), el argumento que defiende una dirección evolutiva es casi innegable. La evolución sí persigue una meta natural, tiene una clara finalidad, y es aquella de lograr expandir y mejorar las funciones disipativas de los sistemas lejos del equilibrio térmico.

Por último, me gustaría transcribir los párrafos con los que termina el libro de Dorion Sagan y Eric D. Schneider:
«[...] La naturaleza intencional de la vida, entendida en sentido amplio, tiene un origen termodinámico. Aunque el designio tiene connotaciones religiosas, también describe el fenómeno observable de la orientación hacia una meta futura. Esta orientación puede ir desde una bacteria que nada a lo largo de un gradiente químico hacia una fuente de alimento (o se aleja de una toxina) hasta un alto ejecutivo que planeo una OPA hostil sobre una compañía rival. Lo que queremos decir es que el designio, en este sentido inclusivo, desde el movimiento orientado  hacia la planificación consciente al largo plazo, refleja las ventajas acumuladas por los sistemas vivos que se aseguran el acceso a gradientes energéticos. Así, para nosotros, la finalidad de [toda] la vida tiene un origen termodinámico. [...] La vida es intencional. [Y] Esto es cierto con independencia de que haya o no alguna meta elevada o plan divino. Aunque la vida sea contemplada como un sistema energético complejo del todo natural, tal como hemos hecho en este libro, su finalidad es innegable. Los seres vivos buscan gradientes y muestran dirección en su desarrollo individual, relaciones ecológicas y evolución general.
Schrödinger envió una transcripción de sus conferencias de abril de 1943 a una respetada editorial de Dublín, Cahill & Co., para su publicación. En el manuscrito tinal insertó un corto epílogo de cuatro páginas sobre el determinismo y el libre albedrío, en el que afirmaba que en sus tres conferencias sólo había hablado de los aspectos científicos de la vida, pero que ahora quería exponer sus propios pensamientos subjetivos sobre las implicaciones filosóficas de su nueva visión de la vida:
"De acuerdo con la evidencia expuesta en las páginas precedentes, los acontecimientos espaciotemporales del cuerpo de un ser vivo correspondientes a la actividad de su mente, a su autoconciencia u otras acciones, son, si no estrictamente deterministas, en todo caso estadístico-deterministas […]. En apoyo de mi argumento, permítaseme considerar esto como un hecho, como creo que lo haría cualquier biólogo imparcial, si no fuera por esa bien conocida y desagradable sensación de tener que “declararse a uno mismo un mecanismo puro”. Pues se supone que semejante declaración se opone al libre albedrío, tal como lo garantiza la introspección directa. Pero las experiencias inmediatas, por variadas y dispares que sean, no pueden lógicamente de por sí contradecirse entre ellas. Veamos, pues, si es posible llegar a la conclusión correcta, y no contradictoria, a partir de las dos premisas siguientes:
(1) Mi cuerpo funciona como un mecanismo puro conforme a las leyes de la Naturaleza.
(2) Sin embargo, mediante la experiencia directa incontrovertible sé que estoy dirigiendo sus movimientos [los de mi cuerpo], cuyos efectos preveo y cuyas consecuencias pueden ser fatales y de máxima importancia, caso en el cual me siento y me hago enteramente responsable de ellas. La única conclusión posible de estos dos hechos es que yo —es decir, yo en el sentido más amplio de la palabra, o sea, toda mente consciente que alguna vez haya dicho o sentido “Yo”— soy la persona, si es que existe alguna, que controla el “movimiento de los átomos” de acuerdo con las leyes de la Naturaleza […] Resulta osado dar a esta sencilla conclusión la expresión que requiere. Decir en la terminología cristiana: “Por lo tanto, yo soy Dios Todopoderoso”, resulta a la vez blasfemo y extravagante. Pero dejemos a un lado este aspecto, por el momento, y consideremos si la deducción anterior no es acaso la más aproximada que un biólogo puede alcanzar para comprobar a la vez la existencia de Dios y la inmortalidad"
Schrödinger tenía razón. Somos como dioses termodinámicos: cuando el lector cierre este libro [esta web ;)] estará haciendo uso de su conciencia para dirigir energía, para explotar un gradiente muscular local en su cuerpo, un sistema abierto en un universo marcado en todas partes por la energía y su fluir inexorable.»
Así pues, sigamos viviendo. Continuemos degradando energía como tan bien se nos da hacer. Es nuestra única meta verdadera y la tarea a la que nos vemos impelidos desde el mismo momento de nuestro nacimiento. Viviremos y moriremos asegurando que el firme deseo natural por abolir gradientes continua su curso, y ayudaremos así al Universo a saldar esa deuda entrópica que mantiene consigo mismo.

Por cierto que no puedo evitar mencionar, antes de terminar, las palabras del filósofo Philipp Mainländer en su interpretación metafísica bajo la cosmovisión termodinámica natural (teleológica) que hemos estudiado antes: "El mundo completo, el Universo, tiene una meta: el no-ser y logra ésta mediante el continuo debilitamiento de su suma de fuerzas". Ciertamente el Universo parece que con su "aversión a los gradientes" busca desesperadamente acabar cuanto antes con todo su potencial para generar trabajo y cambio efectivo, es decir; parece que necesita acelerar en lo posible su "muerte" térmica (su paso al no-ser, o como poco a ser algo distinto de lo que ahora es). Y si finalmente resulta que todo esto es así, podemos estar orgullosos de admitir que somos unas de las estructuras que más y mejor ayudamos (al menos aquí en la Tierra) en esta finalidad esencial. ¿No guarda quizás incluso relación las palabras de Mainländer con las de Schrödinger cuando afirmaba este último que somos como "Dioses" termodinámicos?

Un saludo, compañeros. Y ya sabéis, sed buenos y reducid gradientes durante el mayor tiempo posible y del mejor modo en que podáis. Quizás así podamos sentir con satisfacción en nuestro lecho de muerte que nos ganamos la redención, que luchamos cada segundo de nuestras vidas con vehemencia y tesón en favor de este Bien Universal que todos (seres vivos y no vivos) mantenemos en común.

miércoles, 16 de agosto de 2017

Sobre el sesgo psicológico de la supremacía moral

Donald Trump condenó ayer “el despliegue de odio y la violencia de las diversas partes” en los disturbios registrados en Charlottesville (Virginia)


Hace unos días se produjo el estado de emergencia en Virginia (EEUU) por los enfrentamientos tras una marcha nazi. El caos se apoderó de la ciudad de Charlottesville con violentos choques entre supremacistas y antifascistas. Todos esperaban la respuesta de los mandatarios políticos, y  se reprocha en general la ambigua postura del presidente Donald Trump al respecto, el cual ha tachado los hechos de actos de violencia desde ambos lados (desde "las diversas partes").

Muchos son los que rechazan esta postura del presidente americano, puesto que supone de facto igualar el tipo de violencia ejercido por los antifascitas a la de los nazis y supremacistas blancos, pero yo sinceramente creo que las personas que ven mal esta (en apariencia) neutral postura de Trump, sufren ellos mismos de lo que se puede entender como el mal de la supremacía moral.

Y es que en realidad en este asunto, como en casi todo en el mundo, lo que es lo "mismo" o no (en este caso el tipo de violencia) es relativo al punto de vista desde el que se mire. Las personas tienden siempre a formar grupos con ideas similares y se sienten luego muy identificadas dentro de esa comunidad. Estas agrupaciones establecen fronteras a veces físicas (formando países, estados, etc.) y a veces meramente ideológicas (política, religión, etc.). Pero sea como sea siempre existe de base la defensa conjunta de un mismo interés común. Y es la existencia y la diferencia (de intereses) de estos grupos y comunidades las que dan luego en general pie al conflicto y a la lucha (junto con su inexorable violencia). Pero debe quedar claro que dentro de estos conflictos, lo que está "bien" o está "mal" depende del bando en que nos encontremos como sujetos: es decir, de la propuesta que más nos interese creer.

Así pues, OBJETIVAMENTE es indiscutible que lo que hubo el otro día fue un conflicto social violento con dos bandos bien diferenciados (y con actos violentos por ambas partes), pero SUBJETIVAMENTE es evidente que para ningún bando fue lo "mismo" una violencia que la otra. Cada individuo verá como siempre su lucha personal (y la de su grupo -la de "los suyos" como diría Carlos Castrodeza-) más digna y noble que la postura contraria.

Así pues nadie sentirá jamás como sujeto (en ningún conflicto social habido o por haber) que su violencia es la "misma" que la del contrario, porque cada uno mira el asunto de manera relativa a sus creencias (e intereses) como persona. Pero debe quedar claro que objetivamente es una necedad negar que lo que ocurrió en casos como los de Virginia fue simple y llanamente una lucha igualmente violenta entre dos creencias encontradas.

Yo, por ejemplo, detesto como persona el pensamiento Nazi y racista, pero comprendo (e incluso acepto) que otras personas se puedan sentir identificadas con esos ideales por mucho que vayan en contra de los míos (y de mis intereses). Es decir, que no voy nunca a pretender idealizar mis creencias, ni a pretender colocarlas (moralmente) por encima de la de los demás, porque eso supondría tanto como colocarme a mí mismo por encima del resto de personas que no concuerdan con mi forma de pensar. Por contra, dentro de cada conflicto grupal intentaré siempre entender que existen necesariamente posturas que van reñidas y que se engloban dentro de unos intereses encontrados para las personas que participan de cada agrupación; pero que por lo demás son posturas siempre igualmente válidas una vez vistas de manera neutral (objetiva) dentro del marco de lucha de intereses en que se mueve la humanidad desde que el primer hombre piso la Tierra.

Y aunque luego lucharé como todos (como persona que soy) por la postura que más me interese creer y defender, eso jamás me hará colocar mi visión moralmente por encima de la visión de nadie, porque objetivamente es evidente que eso no tiene ningún sentido ni soporte empírico. Lo Bueno y lo Malo (con mayúsculas) son conceptos imaginados e idealizados por cada sujeto, y por lo tanto son relativos a su forma de pensar; mientras que de manera objetiva Natural sabemos que no tiene sentido alguno hablar en términos absolutos y Universales en este asunto. Por lo tanto, todo aquel que se crea o se sienta en un puesto privilegiado donde sus ideas (y la de los suyos) son más dignas o morales que las de los demás, simple y llanamente sufre un sesgo psicológico que bien podría denominarse el sesgo del supremacista moral.

Un saludo, compañeros.

domingo, 6 de agosto de 2017

La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución (Dorion Sagan, Eric D. Schneider)

La energía es la única vida.
(William Blake)

Negar la sucesión temporal, negar el yo, negar el universo astronómico, son
desesperaciones aparentes y consuelos secretos. Nuestro destino […] no es
espantoso por irreal; es espantoso porque es irreversible [...]. El tiempo es
la sustancia de que estoy hecho. El tiempo es un rio que me arrebata, pero
yo soy el río; es un tigre que me destroza, pero yo soy el tigre; es un fuego
que me consume, pero yo soy el fuego. El mundo, desgraciadamente, es real.
(Jorge Luis Borges, Otras inquisiciones)



Me gustaría en esta entrada transcribir la introducción del maravilloso libro La Termodinámica de la vida: física, cosmología, ecología y evolución, escrito por los grandes divulgadores científicos Dorion Sagan y Eric D. Schneider. Este libro ha sido un (tardío) descubrimiento por mi parte, pero describe de una manera maravillosa gran parte de lo que he venido defendiendo personalmente en este blog durante hace ya más de cinco años.

Ha sido muy agradable conocer que no estoy "tan solo" como pensaba en esta visión del mundo, y que entre mis compañeros de ideas se encuentran personas de tan alta capacidad intelectual. Es muy probable además que hayan sido este tipo de trabajos los que estén incitado e inspirando la actual investigación en sistemas lejos del equilibrio térmico y su relación con la complejidad y la vida (valga de ejemplo el trabajo actual del físico Jeremy England).

Así pues os dejo a continuación con la introducción del citado libro (que podéis descargar completo en PDF desde aquí):

Prefacio

Cuando encendemos una vela, la llama crece; pero pronto se instala
en un estado estacionario, y se mantiene encendida mientras quede me-
cha y cera. La vida es un fenómeno similar: una combustión controlada,
un flujo de energía estructurado. Esto es más que una analogía. En efecto,
los animales obtienen su energía de la reacción del oxígeno con com—
puestos ricos en hidrógeno, del mismo modo que la llama de una vela se
mantiene "viva" siempre que haya oxígeno para la combustión de la cera
rica en hidrógeno. Por supuesto, hay diferencias fundamentales. Para em-
pezar, los organismos "queman" su combustible a temperaturas mucho
más bajas, y este "fuego" implica no sólo el mantenimiento de una es-
tructura concreta durante un tiempo relativamente corto, sino la reproduc-
ción de su forma y función antes de extinguirse (por culpa de un accidente
fatal o el inevitable deterioro). La vida, como el fuego, se propaga. Sin
embargo, a diferencia de las llamas, los organismos vivos se reproducen.
Y, puesto que varían en su reproducción (que nunca es un proceso per—
fecto) y no todas las variantes sobreviven, la vida evoluciona También
exhibe, en conjunto, una suerte de prudencia, que le ha permitido mante—
nerse durante más de 3500 millones de años, en lugar de arder como un
fugaz meteorito en la noche. Las formas de vida demasiado glotonas ago—
tan sus fuentes de energía y deciinan, mientras que las dotadas de inteli-
gencia natural para racionar sus recursos o explotar otros nuevos quizá
no brillen como una estrella fugaz, pero sobreviven. Se estima que la
gran explosión, el big bang, que dio origen al universo, se produjo hace
15.000 millones de años. La vida tiene alrededor de un tercio de esa edad.
Como escribió, con licencia poética, Joseph Brodsky, estamos más cerca
de la gran explosión que de Roma. Si buscamos nuestros orígenes en las
transformaciones naturales, en el ciclo de la materia asociado al flujo de
energía, no hace falta ninguna licencia poética para dar la razón a Brodsky.
La ciencia que desarrollaremos en este libro trata de la energía y sus trans-
formaciones en los sistemas complejos.

15

La ciencia en cuestión es una amalgama situada en la frontera entre
dos importantes disciplinas modernas, la física y la biología. Es posible
que el lector ni siquiera haya oido hablar de ella, o que, si lo ha hecho,
sólo la conozca en su forma general y en relación con su principio más
famoso, la segunda ley de la termodinámica.

La termodinámica ——ciencia que se ocupa del flujo de energía, cuya
denominación procede de los términos griegos que designan el calor y el
movimiento— comenzó con el estudio de las máquinas de vapor. Pero la
disciplina de la que tratamos aquí es, al menos a primera vista, más es-
pecializada. Estudia la manera en que los flujos de energía dan lugar a
estructuras complejas, es decir, aquellas estructuras que parecen diferen-
ciarse de su entorno, en las que se producen ciclos internos de los flui-
dos, gases y líquidos de que están compuestas, y que tienden a cambiar
y crecer. Tales estructuras, como cualquiera puede reconocer, incluyen a
los seres vivos, por lo que esta ciencia es conocida como "termodinámica
de la vida". Sin embargo, no sólo comprende la vida, ya que virtualmente
se ocupa de todas las estructuras complejas naturales, desde los remolinos
hasta los obreros de la construcción. En virtud de los sistemas de flujo que
parecen autoorganizarse 0 que, milagrosamente, están de hecho organiza—
dos por los flujos de su entorno, a los que están abiertos y conectados, tam-
bién se emplea el nombre de "termodinámica de sistemas abiertos". Por
si fuera poco, técnicamente la termodinámica de sistemas abiertos es más
conocida por la imponente denominación de "termodinámica del no equi-
librio", porque los sistemas que centran su interés, esto es, los centros de
flujo, crecimiento y cambio, no son estáticos ni inertes, sino que se apar—
tan del equilibrio termodinámico. Para emplear un término menos en—
gorroso (y, de este modo, integrarlo en nuestro propio flujo narrativo), nos
referiremos a la termodinámica del no equilibrio con las siglas TNE,
siempre que la ocasión lo permita.

Históricamente, la TNE es una ampliación de la termodinámica tra-
dicional, que se ocupaba de sistemas relativamente simples. Sin embargo,
puesto que los sistemas estudiados por la TNE están abiertos al flujo de
energía, puede afirmarse que la ciencia más básica y general es la TNE,
no la termodinámica del equilibrio. Después de todo, se interesa por sis-
temas que son la norma en el universo, no la excepción. El universo es
un lugar complejo, y sus sistemas más comunes e interesantes, incluida
la vida, son sistemas abiertos. Sellémoslos, enclaustrémoslos, y se ven—
drán abajo. Somos una pauta material particular de flujo de energía, con
una larga historia y una función natural. Nuestra naturaleza esencial tie—
ne más que ver con el cosmos y sus leyes que con Roma (o cualquier otra
sociedad humana) y sus reglas.

16

La materia de la vida, sus átomos de carbono y oxígeno, se forjó en
los núcleos de estrellas que luego explotaron, en un proceso de reciclado
más viejo que el Sol. Pero la vida no es sólo materia: también es un pro—
ceso. Como Kant observó con perspicacia, un organismo es "a la vez
causa y efecto de si mismo".[ Esto lo convierte en algo diferente a cual-
quier otra cosa en el universo; literalmente, en algo más centrado en si
mismo. Las razones de este hecho, y del origen mismo de la vida, pue-
den retrotraerse a los flujos de energía de un universo energético, muy
probablemente una Tierra de hierro fundido, acribillada y caliente, en
cuya superficie estallaban burbujas de azufre y silbaban chorros de vapor
de agua.2 Resulta verosímil pensar que fue en esta caldera donde evolu-
cionaron las primeras maquinarias de copiar naturales, que al principio
no eran unas virtuosas de la reproducción como lo son las mariposas y
abejas que podemos ver actualmente En lo más profundo de los ciclos
bioquímicos de las bacterias actuales, existen vías metabólicas, reliquias
químicas, que repiten, con mayor o menor variación, los pasos que siguió
la materia hasta cobrar vida.3 El reciente descubrimiento de ecosistemas
abisales que no se sustentan de luz o materia orgánica, sino de energía
química, sugiere, de un modo tan paradójico como poético, que el origen
de la vida hay que buscarlo en el fuego y el azufre —como corroboran,
asimismo, los experimentos que demuestran que en tales clausuras ener—
géticas es posible sintetizar aminoácidos y péptidos.

El descubrimiento de bacterias resistentes al calor y capaces de ali-
mentarse de compuestos de azufre en el fondo del océano y en el interior
de las rocas —bacterias agrupadas por el criterio de secuencias comunes de
ARN ribosómico— nos revela un escenario en el que la materia, rica
en energía, se mantiene y produce más de si misma antes de que los ge-
nes evolucionen. Si la vida dependiese únicamente de los genes, y hubiera
evolucionado en primera instancia como ARN o ADN, nunca habría dado
lugar a cuerpos complejos que retardan la replicación genética. Los cuer-
pos e identidades considerados vivos derivan de ciclos complejos de
transformación de energía, que sólo más tarde desarrollaron genes4 Sin
ánimo alguno de desmerecer las grandes intuiciones de la biología evo-
lutiva, esperamos que este libro contribuya a ampliar la visión científica
de la vida más allá de su estrecho enfoque como fenómeno meramente
genético. La vida exhibe procesos direccionales, como la expansión, el
incremento de taxones o el consumo creciente de energía, difíciles de
conciliar con la teoría predominante, que la reduce a un proceso básica-
mente aleatorio. El incremento evolutivo de la complejidad de la vida
(véase el capítulo 17) que tiende a ser arrinconado por no tener cabida en
la teoría evolutiva ortodoxa, adquiere sentido cuando se considera la vida

17

junto con otros sistemas naturales de flujo de energía. Pese a no ser gené-
ticos, estos "sistemas hermanos" revelan pautas características del flujo de
energía, incluyendo el incremento de tamaño y complejidad con el paso
del tiempo. En el fondo, la vida debe contemplarse como una cuestión
tanto de transformación energética como de replicación genética.

En rigor, el término es inadecuado: vida es un sustantivo, mientras
que el fenómeno al que se refiere es un proceso Y el término en sí mismo
es vitalista: cuando empleamos la palabra vida, creemos saber de qué es—
tamos hablando, pero lo cierto es que a menudo no hacemos más que
aplicar una etiqueta con la que categorizamos el fenómeno, en lugar de
exarninarlo de cerca. Desde el punto de vista evolutivo, el proceso que
llamamos vida no es estable. Con el paso del tiempo, cada vez más ele-
mentos y compuestos químicos se van incorporando al extraño proceso
cíclico de transformación energética, hasta llegar a hoy, cuando no sólo
ADN y proteínas, sino también plásticos, metales e isótopos radiactivos
recorren el globo en un torbellino cada vez más frenético, poderoso y pe—
ligroso.“ A medida que la vida acapara y pone en juego más energía, in-
crementa sus capacidades, sus potenciales de crecimiento y destrucción,
así como de percepción y autorreflexión. Formas exquisitas que canalizan
la energía para el crecimiento (fermentación, metanogénesis, fotosíntesis
purpúrea basada en el azufre en lugar del agua) evolucionaron miles de
millones de años antes de que los seres humanos comenzaran a explotar
la riqueza natural de la madera, el carbón y el petróleo. Estas tendencias,
que nos parecen misteriosas cuando interpretamos la vida como un pro—
ceso mecánico, adquieren sentido cuando consideramos la vida como un
sistema abierto integrado en el flujo de energía. Siempre ha existido una
relación entre energía y riqueza, energía y vida, energía y exuberancia. Las
economías, las reacciones químicas, los ecosistemas y los sistemas sola-
res se organizan en tomo a gradientes energéticos, diferencias naturales de
temperatura, presión y potencial químico que establecen las condiciones
para el flujo de energía. Los genes constituyen una parte fascinante de una
más amplia, la de los flujos de energía que organizan las totalidades en las
que los genes están inmersos, y a las que, en última instancia, están su-
bordinados. Incluso los objetos inanimados (los "organismos de la física",
como se les ha llamado) comienzan a individualizarse en regiones de flujo
de energía. Estas agregaciones inducidas exhiben coherencia, complejidad
y, en algunos casos, tendencia a reproducirse. Observarlas de cerca arroja
luz sobre procesos diversos, desde el metabolismo y la memoria hasta la
economía y la búsqueda de formas de vida ultraterrenas.

18

En la primera parte de este libro, "Lo energético", seguimos el desarro-
llo de la termodinámica basada en gradientes desde sus humildes comien-
zos, cuando se realizaban observaciones de objetos calientes inevitable-
mente enfriados. Comenzamos nuestro primer capítulo con Schródinger,
cuyo librito ¿Qué es la vida? tuvo una influencia capital en Watson y
Crick, los descubridores de la estructura helicoidal del ADN. Schródinger
acentúa dos cuestiones: la presencia en la vida de un "código químico"
(cuya sede resultaron ser los ácidos nucleicos) y la capacidad de la vida
para concentrarse en una "corriente de orden", 10 cual permite refrenar la
tendencia universal de las cosas a descomponerse, a caer en la aleatorie—
dad termodinámica y el caos atómico.

Es esta segunda cuestión la que nos interesa aquí, aunque no es el
asunto principal del libro de Schródinger, y éste se equivocó en uno de
sus aspectos esenciales. La capacidad de la vida para automantenerse, ex—
pandirse y reproducirse en un mundo sometido a la segunda ley de la ter-
modinámica es una paradoja, que se explica por el hecho de que los se—
res vivos, sistemas abiertos y dependientes de la energía de la luz o las
reacciones químicas, liberan calor y otros desechos termodinámicos en su
entorno. Los organismos no adquieren ni mantienen su complejidad en
el vacío. Su elevada organización y baja entropía queda compensada por
la polución, el calor y la entropía que desprenden a su airededor. Si bien la
proporción de entropía que aportan, que no estaría ahí sin su intervención,
es pequeña en comparación con la enorme cantidad que se produciría en
cualquier caso, aun sin su presencia, su capacidad para comportarse como
máquinas naturales que producen entropía ayuda a explicar su —nues-
tra— existencia.

La tendencia de la naturaleza a reducir gradientes, es decir, la ten-
dencia de la energía a disiparse conforme a la segunda ley de la termodi-
námica, es asistida por organizaciones complejas, vivas y no vivas.“ Así
pues, la segunda ley nos ayuda a comprender quiénes y qué somos y por
qué estamos aquí. Integralmente ligados al entorno del que están sepa—
rados, pero del que obtienen la energía para crecer, los organismos en—
cuentran nuevas maneras de mantener y expandir su forma. Se turnan en
la explotación y agotamiento de fuentes finitas de energía. Su inteligen—
cia, sea consciente y mental o inconsciente y fisiológica, les ayuda a ha—
cerlo. Al consumir energía, al realizar trabajo y construirse a sí mismos,
desempeñan una función natural: la producción de entropía prescrita por
la segunda ley de la termodinámica, que describe la tendencia al incre-
mento de desorganización y a la generación de caos atómico en cualquier
proceso real. Pero no se limitan a obedecer dicha ley, sino que promue-
ven activamente su cumplimiento. Cuando medimos las inmediaciones de

19

organismos complejos y ecosistemas, observamos que mantienen su tem—
peratura a base de disipar su calor interno, para así acelerar la producción
natural de entropía. Irónicamente, o paradójicamente desde cierto punto
de vista, aunque de manera bastante natural desde una perspectiva "ho-
lística", un sistema complejo cumple de manera más efectiva el objetivo
natural de producir entropía que un sistema más simple y menos organi-
zado. Este punto crucial conduce inevitablemente a la sospecha de que
los seres vivos tienen una función natural, similar a la fisiología del cora-
zón o de los pulmones, pero en relación con el medio ambiente mismo.
Aunque no podemos afirmar categóricamente que el propósito de la vida
es fomentar el caos, producir entropía, tal como parece ser la función na-
tural de otros sistemas energéticamente organizados, como los huracanes
y las reacciones quínricas cíclicas, examinaremos esta controvertida idea.
Continuando con el despiadado ataque a nuestro orgullo acometido por
la ciencia, que nos ha mostrado una y otra vez que no somos entes espe-
ciales, distintos del resto del universo, quizá deberíamos abandonar nues-
tro último bastión, la convicción de que nuestra inteligencia y designio
están por encima del resto de la naturaleza. Si la ciencia ha desmontado
las ideas de que nos hallamos en el centro del universo, de que estamos
hechos de una materia especial y de que no poseemos vínculos con los
demás animales, sino con Dios, entonces el propósito de la vida quizá
también sea vulnerable al ataque científ1co. Tal vez la vida, que tiene
tanto en común con otros sistemas complejos energéticamente organiza—
dos, tenga en el fondo la prosaica función de transformar energía. Sabía-
mos que no éramos tan especiales. Pero el terrible espectro, la oscura
sombra de la termodinámica nos amenaza ahora con revelamos que po—
dríamos ser aún menos especiales de lo que creíamos. Puede que seamos,
parafraseando a Tailulah Bankhead, "tan puros como el agua de cloaca".

Pero la fuerza de la TNE apenas depende de la tesis radical, herética
tanto para la ciencia como para la religión, de que una de las funciones
primordiales de la vida es la producción óptima de entropía. La TNE
arroja luz sobre una amplia variedad de temas, desde la ecología y la eco-
nomía hasta la búsqueda de vida extraterrestre (lo que la NASA llama
ahora "astrobiología"). Alimentada por la luz del Sol, la biosfera ha or-
ganizado la atmósfera planetaria mediante su intercambio de gases; tanto
es así que unos alienígenas que analizaran la atmósfera de la Tierra con
un interferómetro extraterrestre podrían inferir nuestra presencia a partir
de la química atmosférica, que se encuentra lejos del equilibrio termodi-
námico.9 Las aciencias de la complejidad" basadas en simulaciones por
ordenador son muy prometedoras y han recibido mucha atención, pero
tienden a una insularidad e idealización matemática que puede hacerles

20

perder contacto con los hechos que pretenden modelar… Esto vale espe-
cialmente para la ecología y la evolución, que, según nuestra concepción,
son fenómenos basados en el flujo de energía. Las pautas basadas en al—
goritmos de ordenador, aunque agradables a la vista y cautivadoras para
la mente, guardan poca relación con la realidad que supuestamente si—
mulan. Llevado al límite, puede decirse que la "vida artificial" es a la
vida lo que una muñeca es a una mujer, es decir, un remedo superficial y
no una recreación integral. Así pues, a diferencia de otros libros recien-
tes sobre el tema de la complejidad —aunque sin desmerecer una mate—
mática experimental con grandes perspectivas de futuro—, estamos mu—
cho menos interesados en las simulaciones de la realidad biológica que
en la realidad biológica misma. Con un enfoque centrado en las confe—
rencias de Schródinger, que pusieron los cimientos del programa de in-
vestigación que condujo a la biología molecular, la TNE puede revelarse
a largo plazo más importante para nuestra comprensión de la aparición y
persistencia de la complejidad en la naturaleza que la biología molecular
o las simulaciones insulares.11 Para los seres vivos, el equilibrio termodi—
námico equivale a la muerte, por lo que es imperativo comprender la
TNE, el camino menos tomado en la bifurcación del alegado dual" de
Schrodinger.

En la segunda parte, "Lo complejo", investigamos sistemas comple-
jos no vivos, entre los que se incluyen las células convectivas de Bénard,
las reacciones químicas autoorganizadas espontáneamente y los tornados.
Aunque más simples que la vida, estos sistemas muestran comporta-
mientos cíclicos y una coherencia masiva entre sus partes. "Viven" por
un tiempo, es decir, se individualizan y diferencian del caos relativo cir—
cundante. Surgidos de forma espontánea (como seguramente también la
vida), estos sistemas complejos son establecidos por un gradiente, una di—
ferencia medible de presión, temperatura o concentración química. Los
gradientes inducen un flujo de energia y, si las condiciones son favora—
bles, surgen sistemas complejos —y, en algunas ocasiones, como en el
caso de los vértices de Taylor y otras estructuras hidrodinámicas com-
plejas, incluso se "reproducen"— que contribuyen a reducir los gradien-
tes medioambientales. ¿Podemos ver en estos sistemas relativamente
simples a los precursores de la fisiología, la capacidad de regular y re-
sistir las perturbaciones, que se desarrollaría plenamente con el adveni-
miento de la vida?

La tercera parte, "Lo vivo", presenta la sustancia científica del libro.
Los gradientes de temperatura y presión en el interior de estrellas masi—
vas constituyeron el crisol donde se cocieron los elementos de la vida, y
Ios gradientes cósmicos también organizaron la química del sistema so—

21

lar, enviando los materiales más densos al centro y los más ligeros a la
periferia. Si la vida surgió en la Tierra —lo cual es más que probable, te-
niendo en cuenta los incrementos naturales de organización en regiones
expuestas a flujos de energía, puede que se originara en el fondo de los
océanos, en asociación con capas de minerales precipitados por fuma—
rolas submarinas que proporcionaban gradientes de temperatura y sul—
furo. Estas fumarolas, muy habituales en la Tierra geológicamente jo-
ven, habrían proporcionado el metabolismo basado en el sulfuro de hierro
necesario para la reproducción de los precursores de las arqueobacterias
—procariotas resistentes al calor, productores de metano y otros "extre—
mófilos" cuyo último ancestro común, como sugieren las comparaciones
de su ARN ribosómico, también tenía un metabolismo sulfúreo.

Tras una breve discusión sobre la historia de la ecología, presentare-
mos datos comparativos para mostrar que los ecosistemas se comportan
igual que otros sistemas termodinámicos: crecen, reciclan materiales y se
desarrollan de manera predecible en respuesta a un flujo de energía me-
dioambiental. También de manera predecible, experimentan una regre-
sión cuando se ven privados de energía o de su aprovechamiento debido
al deterioro. Los ecosistemas estresados revierten hacia estadios previos
en su desarrollo de un modo análogo al comportamiento de otros siste—
mas termodinámicos privados de flujo de energía. Los termómetros aéreos
y los satélites meteorológicos muestran que los ecosistemas más ricos y
complejos, como los de la cuenca del Amazonas, son los más eficientes
en la reducción del gradiente térmico entre la superficie terrestre y el es-
pacio exterior. Los ecosistemas termodinámicamente competentes se re-
frigeran principalmente por evapotranspiración, es decir, a través del flujo
de agua que asciende por los troncos de los árboles y se evapora en las
hojas. Registrados desde el espacio en los meses más cálidos, los ecosis-
temas neblinosos combinados de Indonesia, Java, el Congo y el Amazo-
nas están a la temperatura del Canadá septentrional en lo más crudo del
invierno. Esta prodigiosa actividad termodinámica es un indicador de la
relación entre organización, lo vivo y lo no vivo, y flujo de energía. Como
en otros sistemas termodinámicos, la complejidad de la vida es una deri—
vación natural de la reducción de gradientes implícita en la segunda ley:
allí donde las circunstancias lo permiten, surgen organizaciones cíclicas
para disipar entropía en forma de calor… Los gradientes, como el de la
temperatura entre el Sol y el espacio exterior. pueden ser enormes, y eli-
minarlos puede llevar eones. Pero los sistemas complejos asociados a los
gradientes son naturales. Aunque a veces parezcan estar organizados por
una fuerza externa, no se requiere ningún "agente deliberado", como dijo
Aristóteles hace más de veinte siglos.“

22

Así como la evolución darwiniana conecta al ser humano con otras
formas de vida, la TNE conecta la vida con los sistemas complejos no vi-
vos. El último capítulo de esta sección pasa de la ecología a la evolución
para mostrar cómo la termodinámica nos ayuda a comprender el pro-
greso, observable por la tendencia al incremento de los taxones (espe-
cialmente los superiores), la respiración y la percepción e inteligencia con
el paso del tiempo. A pesar de que la Tierra ha sufrido varios períodos geo—
lógicos de extinción masiva, muy probablemente causados por impactos
catastróficos de meteoritos seguidos de cambios climáticos y periodos de
vulcanismo,ls y a pesar de la naturaleza aleatoria de tales impactos, la
vida en general se ha recuperado siempre, y tras esos periodos ha alcan-
zado nuevas cotas en el uso, almacenamiento y reciclado de la energía.
La diversidad biológica tiene muchas explicaciones, pero la más general
hay que buscarla en una mayor energía disponible y un mayor número de
especies en el Ecuador terrestre. Puesto que el acceso a los gradientes se
mejora mediante el perfeccionamiento de la percepción, puede argumen-
tarse que el incremento de la inteligencia es una tendencia evolutiva que
promueve selectivamente la prosperidad de aquellos que explotan recur-
sos menguantes sin agotarlos.

En la cuarta parte, "Lo humano", examinaremos cómo la TNE arroja
luz sobre la economía, la salud y nuestro lugar en un cosmos energético
de grandes posibilidades. Aunque la nuestra no es, ni mucho menos, una
interpretación religiosa tradicional, señalamos que los organismos son en—
tes intencionales, y que esta tendencia, conectada con la necesidad de
encontrar alimento y parejas sexuales y de excretar desechos, puede en—
tenderse como un reflejo de su génesis termodinámica.

23

Introducción

Problemas en la Agencia de Protección Medioambiental

Confesiones de un funcionario gubernamental

En 1971, a uno de nosotros, Eric Schneider, le quitaban el sueño dos
cuestiones simples: ¿existen leyes que gobiemen el comportamiento de
ecosistemas enteros?; y si es así, ¿cuáles son?

Es posible que por aquel entonces no hubiese nadie en el mundo para
quien resultase más útil responder a estas preguntas. Como director del
Laboratorio Nacional de Calidad del Agua Marina de la Agencia de Pro—
tección Medioambiental (APM), situado en Narragansett, Rhode Island,
la misión de Eric era proporcionar datos científicos para preservar la ca-
lidad del agua de costas y estuarios. Las leyes estadounidenses confiaban
específicamente a la APM la responsabilidad de proteger la salud hu-
mana, los bancos de pesca y los ecosistemas de las aguas costeras. Lo que
se esperaba de Eric era que evaluara la salud de los ecosistemas sin nin-
guna definición de salud ecosistémica y sin instrumentos de medida ade-
cuados. No era una tarea fácil.

Cuando en 1971 tomó posesión de su cargo como director del labo—
ratorio de la APM, Eric se encontró con que la mayoría de datos dis—
ponibles consistía en pruebas de toxicidad muy simples realizadas con
algas y peces pequeños. Según un protocolo típico, se sometía a especí—
menes adultos del pez Fundulus heteroclitus a un tóxico hasta que moría
un porcentaje medible de ellos. Se aplicaban numerosas pruebas a orga—
nismos que "se mantenían bien". Dicho sin rodeos, los organismos se-
leccionados eran aquellos que podían sobrevivir aislados en frascos de vi-
drio aireados Los experimentos de la APM se completaban en 96 horas,
un lapso de cuatro días que permitía montarlos y desmontarlos en el plazo
administrativo de una semana. Si bien el protocolo era poco riguroso
desde el punto de vista científico, era conveniente a efectos burocráticos.
El principal problema era que las especies empleadas no eran necesaria—

25

mente representativas de la salud ecosistémica. Por ejemplo, algunos de
los organismos más resistentes pertenecían a especies pioneras que reco—
lonizaban ecosistemas degradados, por lo que más bien eran indicadores
de una mala salud ecosistémica. Contar cuántos miembros de una espe?
cie resistente, mantenidos en frascos aireados, morían al cabo de 96 ho-
ras de exposición a un veneno: ésta era la base de nuestros estándares na-
cionales de calidad del agua en los años sesenta y a principios de los
setenta.

Aunque Eric no era biólogo de formación —era doctor en geología
marina por la Universidad de Columbia—, tenía claro que el cometido del
laboratorio no era mantener pececillos resistentes a altas dosis de veneno,
sino proteger ecosistemas marinos enteros. ¿De que servía —razonó—
establecer un estándar de calidad del agua basado en unos peces cuyas
presas morían al estar expuestas a concentraciones de tóxico mucho más
bajas? ¿Y si la vida de estos "tipos duros" dependía de otros organismos
más susceptibles a los venenos? En ese caso, la resistencia no garantiza-
ría la supervivencia. De hecho, por aquel entonces se sabía bastante poco
sobre las conexiones entre las especies. ¿Acaso los miembros de ecosis-
temas saludables, c0rno las personas con un alto nivel de bienestar, no es-
tán conectados a una vibrante e interdependiente comunidad compuesta
por otros seres?

Cuando Schneider planteó la pregunta obvia de por qué no se exami-
naban ecosistemas enteros, sus colaboradores hicieron comentarios como
éstos: "no se puede traer un ecosistema entero al laboratorio" 0 me se
puede replicar un sistema natural en el laboratorio".

Unos años más tarde, sin embargo, aquellos mismos investigadores
estaban estudiando ecosistemas marinos en miniatura. Estos ecosistemas
a escala reducida (o "mesocosmos", como fueron denominados) eran ver—
siones en miniatura de la bahía de Narragansett. Los sistemas interde—
pendientes consistían en numerosas especies representativas mantenidas
en tanques donde se había filtrado agua marina procedente de la zona.
Y remedaban el ecosistema real de la bahía con sorprendente precisión.
No obstante, seguía siendo imposible llevar a cabo experimentos de toxi-
cidad en el medio ambiente natural; comprensiblemente, la APM y los
controladores de polución estatales se mostraron en contra de verter toxi-
nas, como el mercurio, en los mares o marismas naturales, ni siquiera
en pos de los más elevados fines científicos. Al mismo tiempo, las áreas
polucionadas de manera "natural", por el vertido de petróleo o el mercu-
rio procedente de la producción de papel, se convirtieron en laboratorios
improvisados donde los científicos intentaban evaluar la circulación de
los materiales tóxicos y la recuperación, si la había, de los ecosistemas

26

deteriorados. Para resumir una larga historia: en 1971, Eric tuvo claro que
la toxicología ecosistémica —una subdisciplina de la ecología, y la cien—
cia que necesitaba la APM, si es que realmente quería proteger el medio
ambiente— estaba en mantillas. Lo mismo se podía decir de la ecología
en general. Aunque los hábitats humanos estaban cada vez más amena—
zados, la ciencia requerida para comprender con precisión cómo se ha-
bían degradado y, por ende, cómo podían recuperarse apenas existía.

Desde entonces, la ecología ha experimentado grandes progresos. Los
ecólogos estudian las interacciones que determinan la distribución y
abundancia de organismos. La mayor parte de lo que sabemos al respecto
es fruto de cientos de años de observaciones minuciosas de cambios en
especies, poblaciones y paisajes. Sin embargo, la organización de tales
observaciones fue acometida apenas en los últimos 150 años. Así, la eco—
logía se dividió en numerosas ramas especializadas: ecología de pobla-
ciones, teoría de la relación depredador-presa, teoría de nichos, autoeco-
logía, sinecología, ecología de ecosistemas, microecología, ecología de
hormigas, ecología del elefante y ecología humana, además de innume—
rables modelos. Pero ¿dónde estaba la teoría general capaz de predecir el
comportamiento real de la totalidad del ecosistema?, se preguntó Eric.
¿Dónde estaba la teoría que pudiese decirnos qué le ocurriría a un deter—
minado lago si su temperatura ambiente se incrementase en 5 ºC, o si se
acidificase; o qué le ocurriría a otro ecosistema con organismos distintos
en las mismas condiciones? Químicos marinos descubrieron que conta-
minantes como el DDT, los elementos radiactivos y el mercurio circula-
ban por todo el ecosistema y habían llegado a afectar a las personas. Pero
¿qué rutas tomaban estos materiales tóxicos, cuáles eran sus tasas de
circulación y dónde se acumulaban materiales similares en los sistemas
naturales? A Eric le parecía que lo que la APM necesitaba era una teoría
que explicara el flujo material y energético a través del ecosistema en su
totalidad.

Quizá por su formación en ciencias físicas, Eric estaba predispuesto
a buscar regularidades y leyes aplicables a todos los ecosistemas. En par—
ticular, le atrajeron las investigaciones realizadas por los primeros espe-
cialistas en flujo de energía. ¿Podría haber principios físicos simples sub—
yacentes a la complejidad biológica, tanto en los ecosistemas locales
como en la biosfera en su totalidad? Parecía que los autores de mayor
relevancia por fin se ocupaban más de ecosistemas completos que de sus
partes constituyentes. Unos pocos grupos, en particular el compuesto por
los discípulos de G. Evelyn Hutchinson en la Universidad de Yale, habían
hecho incursiones significativas en el seguimiento del flujo de energía a
través de ecosistemas enteros, y de su efecto sobre estos. Hutchinson y

27

sus colegas —primero en el Simposio sobre Biología Cuantitativa de
Cold Spring Harbor, celebrado en 1957, y luego en el Simposio sobre Di-
versidad y Estabilidad de Sistemas Ecológicos de Brookhaven— amplia-
ron el estrecho enfoque centrado en la distribución y abundancia de es—
pecies individuales. Las intuiciones de Hutchinson y sus discípulos
permitieron ir más allá de la cuantificación de nutrientes interactivos y
sus efectos, y llevaron a Eric Schneider y algunos otros a hacerse la pre—
gunta más amplia de por qué los ecosistemas se comportan tal como lo
hacen, una cuestión directamente relacionada con la fascinante pregunta
—algunos dirian ala pregunta de las preguntas"— de por qué, desde una
perspectiva material y física, existe la vida.

La respuesta tenía que ver con la energía, y al final arrojó luz no sólo
sobre los ecosistemas, sino también sobre los organismos y los sistemas
no vivos, cuyo dominio se ha dado en llamar "ciencias de la complejidad".
De hecho, como descubrió más tarde con gran alegría y sorpresa, Eric no
estaba solo: por aquel entonces se encontraba en marcha un programa de
investigación de lo más prometedor que ligaba la biología a la física de la
energía. Fue como encontrar un tesoro enterrado: además de unas cuantas
gemas envueltas en la investigación teórica previa, resultó que ya se ha-
bían enumerado las características termodinámicas de un puñado de eco-
sistemas. Con alborozo, Eric descubrió que existía una termodinámica
ecológica joven pero sofisticada que estudiaba específicamente el flujo de
energía y sus transformaciones en los sistemas naturales.

Ya en los comienzos de la termodinámica —la ciencia del movi-
miento del calor y las transformaciones de la energía—, Ludwig Boltz—
mann, uno de sus fundadores, tenía cosas importantes que decir sobre la
vida. Científicamente hablando, la vida puede contemplarse como un tipo
de sistema complejo regido por la energía y sus transformaciones. Al tra-
tarse de una ciencia dedicada al flujo de energía y la cinética química, la
termodinámica es crucial para comprender la vida. Los investigadores
que deseen entender el flujo y las transformaciones de la energía en la
biología deben tener en cuenta la termodinámica, ya que una propuesta
teórica que no se ajuste a los principios termodinámicos carece de sen-
tido. Tal como Eric comprobó más tarde, esta oscura ciencia, que partió
del diseño de máquinas de vapor eficientes, era indispensable para com—
prender la vida, En la actualidad, las ciencias del flujo de energía deriva—
das de la termodinámica arrojan luz sobre el crecimiento y desarrollo de
los organismos, el origen y la historia de la vida, el desarrollo de los eco-
sistemas y la búsqueda de modos de vida más sostenibles. La investiga-

28

ción de Eric sobre los principios físicos que rigen los ecosistemas se con-
virtió en parte de una ciencia totalmente nueva, la termodinámica de la
biología. Esta ciencia emergente ha generado sus propias hipótesis e
ideas, y algunas de éstas han sido corroboradas o lo están siendo por da—
tos ecosistémicos recopilados con anterioridad. Una de las ideas más in-
teresantes de esta nueva ciencia tiene que ver no sólo con la manera en
que el flujo de energía organiza la vida, sino con la razón material de su
existencia.

La nueva termodinámica

La termodinámica, con frecuencia considerada como un gris, aburri—
do e irrelevante erial matemático de tablas y verborrea arcana, importante
quizá para las mediciones moleculares realizadas en el laboratorio, para
los creacionistas o los historiadores victorianos, pero sin interés para el
científico común o el hombre de la calle, resulta ser un campo de lo más
fascinante, que atañe directamente a nuestra comprensión más profunda
de la vida y sus operaciones. Entre aquellos que han concebido, esclare-
cido y perfeccionado los fundamentos de la termodinámica clásica se en-
cuentran algunos de los más grandes nombres de la historia de la ciencia:
Camot, Clausius, Boltzmann, Gibbs, Maxwell, Planck y Einstein. Pero la
suya era una termodinámica de los sistemas en equilibrio, sistemas que sí
eran aburridos porque estaban abocados a la estasis, un estado final donde
nada (al menos, nada interesante) ocurría. Como canta David Byrne: "El
cielo es un lugar donde nunca pasa nada". De hecho, los resultados ini-
ciales de la joven ciencia se extrapolaron prematuramente al universo en-
tero para predecir un estado final más aburrido que el cielo y más frío que
el infierno, un apocalipsis nada místico y con menos sentido que la fan-
tasía más pesimista del filósofo más depresivo. Esta predicción se cono-
ció como la "muerte térmica" del universo.

Un libro decimonónico mostraba a un hombre de barba blanca rni—
rando con expresión de horror hacia el océano, que se había congelado.
Un sol moribundo y un océano de hielo sólido: éstas eran las inevitables
conclusiones a que llegaba la nueva gran disciplina cuyo tema era la ener—
gía, cómo extraerla, cómo entenderla y cómo sacar el mejor partido de
los motores de vapor para conseguir el dominio nacional. "Así es como
acabará el mundo, no con una explosión, sino con un sollozo", escribió
el poeta T.S. Eliot. El pobre universo se paralizaría hasta tal punto que no
restaría la más mínima esperanza de que alguna vez renaciera, como el
ave fénix, de sus propias cenizas. En el marco de este juicio final pro-

29

nunciado por la ciencia, de este caos atómico sin recompensa, la empresa
humana parecía ridícula. Puede que la muerte térmica proporcionara un
sustento secreto a las filosofías europeas del existencialismo y el nihi—
lismo, y al teatro del absurdo de dramaturgos como Harold Pinter y Sa-
muel Beckett. Como frenéticas hormigas, tan fáciles de pisotear, nuestras
insignificantes vidas eran en última instancia ridículas en su vanidad, por
muy civilizados que fuéramos o por mucho que hubiésemos evolucio—
nado. Creyentes de los siglos anteriores, como William Buckland, se pro-
digaron en dar gracias a la providencia por haberse dignado a favorecer
a Gran Bretaña con abundantes reservas de carbón, la fuente energética
de la Revolución industrial y el dominio global, que, con la aquiescencia
divina, garantizaba la hegemonía inglesa. Pero las mentes posteriores, de
inclinación más científica, no podían estar tan seguras. La vida parecía el
accidente supremo, una especie de carambola cósmica. Toda organiza-
ción, incluida la de nuestro planeta, estaba en proceso de desaparición.
La vida o bien no duraría, o bien, como les gustaba argumentar a los
creacionistas (algunos todavía lo hacen), había sido creada, animada y
mantenida por la divinidad, en un universo por lo demás destinado a una
destrucción irrecuperable. Y la ciencia —la termodinámica— lo había de—
mostrado.

Bueno, no vayamos tan deprisa. Lejos de predecir la extinción cós—
mica, la termodinámica moderna nos dice que, en regiones del universo
expuestas a un flujo de energía, a menudo surgen estructuras complejas,
vivas o no, que se expanden e incrementan su complejidad. Puesto que
las interacciones entre las fuerzas fundamentales del universo —la gra-
vedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte— no
están completamente integradas, como tampoco lo está la materia total del
universo conocido, la expectativa de una muerte térmica (o siquiera un fi-
nal) no es científicamente creíble. Este libro se centra en la evolución que
ha experimentado la termodinámica durante los últimos cincuenta años, la
cual ha permitido el estudio de una nueva clase de sistemas termodinámi-
cos conocidos como "sistemas disipativos o de no equilibrio" —porque
existen a cierta distancia del equilibrio termodinámico—. Las estructuras
estudiadas por esta nueva ciencia incluyen los cumulonimbos, los remoli-
nos, los ciclos químicos intrincados y los seres vivos. Los introductores
de esta termodinámica expandida no son tan conocidos por la mayoría
como los fundadores de la disciplina, pero incluyen a científicos de la ta-
lla de Alfred Lotka, Lars Onsager, Erwin Schródinger, Ilya Prigogine,
George Hatsopoulos, Joseph Keenan, Joseph Kestin, Don Mikulecky y
Jeffrey Wicken. A hombros de estos gigantes, la termodinámica se ha am—
pliado, ahora no sólo se aplica a los motores mecánicos, sino también a

30

la vida, a la vez que se ha simplificado. Lo que más nos interesa aquí
es la gran simplificación sintetizada en el aforismo "la naturaleza abo-
rrece los gradientes"? Este concepto sorprendentemente fructífero, que
exponemos en detalle, condensa buena parte de la investigación reciente
en termodinámica.

La idea de que la naturaleza aborrece los gradientes, una de las no-
ciones clave de este libro, es muy simple: un gradiente no es más que una
diferencia de temperatura, presión o concentración química, por ejemplo
a lo largo de una distancia. La aversión de la naturaleza hacia los gra-
dientes implica que éstos tenderán espontáneamente a desaparecer, de
manera especialmente espectacular por la acción de sistemas complejos
autoorganizados, que aceleran su disgregación. El concepto simple de gra-
dientes que se deshacen resume la difícil ciencia de la termodinámica,
desmitifica la entropía —tan importante para el universo como la grave—
dad y arroja luz sobre cómo surgen de manera natural estructuras y pro-
cesos complejos, incluidos los de la vida.

Un caso de supresión de gradientes con el que estamos familiariza-
dos, y que se relaciona con la aversión de la naturaleza por el vacío, es la
compresión espontánea de una lata de metal de la que se haya extraído el
aire. En este ejemplo, la naturaleza rectifica la diferencia de presión en-
tre el interior y el exterior de la lata, sobre la que el aire circundante ejerce
una presión de casi un kilo por centímetro cuadrado. Pero en este libro
vamos mucho más allá del ejemplo anterior. Así, pondremos de mani—
fiesto que la aversión de la naturaleza por este y muchos otros gradientes
es una ley de la naturaleza, una tendencia imparable en la que el flujo de
energía propicia una variedad de sistemas complejos naturales, incluida
la vida. Mostraremos la gran importancia de esta ley —la llamada "se—
gunda ley de la termodinámica"— en el origen, la persistencia y el even-
tual ocaso de los sistemas complejos naturales, desde los remolinos hasta
las naciones-Estado Asimismo, repasaremos la historia del pensamiento
científico sobre la energía y la materia hasta el presente, cuando nos en—
contramos en la antesala de una gran unificación científica. La energía
procedente del Sol genera, perpetúa y elabora identidades, desde torbe—
llinos y flores hasta economías y gobiernos, muchas de las cuales pare—
cen planeadas por una mano u ojo invisible.

En este ensayo argumentamos que el surgimiento y evolución de la
vida es un proceso cíclico gobernado por el flujo de energía Aunque
la vida es salvaguardada por la biotecnología natural y la replicación del
ADN, y se propaga mediante células reproductivas, es la energía la que
proporciona al proceso evolutivo el ímpetu para comenzar y persistir. Las
estructuras cíclicas complejas surgen alrededor de flujos de energía. La

31

vida, desde su apenas visible inicio microscópico hasta su posible futuro
interplanetario e interestelar, es una de esas estructuras.

La vida como manifestación de la segunda ley

Los estudiosos de la termodinámica clásica reconocían tanto el poder
como las limitaciones de su ciencia. Sabían que vivían en un mundo que
se apartaba bastante de los sistemas, altamente idealizados, en que reina—
ban la máxima entropía y el desorden. En ninguna parte este aparente
conflicto se mostraba tan patente como cuando se comparaba la evolu-
ción de la vida con la predicción de que los procesos aleatorios condu—
cirían a la muerte térmica del universo En su formulación original, la
segunda ley presagiaba que las cosas perderían inexorablemente su capa—
cidad de realizar trabajo, que se consumirían lentamente hasta que todos
los estados fueran de equilibrio, sin energía aprovechable por organismos
o máquinas. Sin embargo, la vida exhibe una tendencia opuesta de com—
plejidad creciente con el paso del tiempo.

¿Cómo es posible? En este libro llamamos a esta paradoja "la para—
doja de Schrodinger", el físico pionero de la mecánica cuántica que in—
sistió en la necesidad de explicar el aparente incumplimiento de la se—
gunda ley de la termodinámica por parte de la vida. En su versión original
básica, la segunda ley establece que la entropía (desorden atómico o mo-
lecular) aumenta inevitablemente en cualquier sistema aislado. Pero los
seres vivos mantienen e, incluso, elaboran exquisitas organizaciones ató-
micas y moleculares a lo largo de los eones.

Eric Schneider había emprendido una misión: la fundamentación
científica de la biología y la ecología. Tan pronto como los ecólogos ener—
géticos le pusieron al corriente, buscó los equivalentes ecológicos de las
leyes de Newton, la F = ma (fuerza = masa x aceleración) de la física.
¿Dónde estaban las ecuaciones simples, como las que describen el trans-
porte en fluidos (las denominadas "ecuaciones de Navier—Stokes"), para
los ecosistemas? ¿Existían siquiera? Al principio parecía que no. Pero su
búsqueda, detallada en el famoso libro de Schrodinger ¿Qué es la vida?,
publicado en 1944, ciertamente si existía. Las tres conferencias en que se
basaba el libro de Schrodinger esbozaban dos ciencias futuras: la biolo-
gía molecular, que tan potente ha demostrado ser, y la termodinámica bio-
lógica, que aún tiene que probar su valía. El otro asunto abordado por
Schrodinger constituye el tema del presente libro. La termodinámica de
la vida debería considerarse como un viaje al núcleo de una ciencia emer—
gente que une la vida con la física, una combinación que algún día puede

32


llegar a ser tan potente como la biología molecular y tan práctica como
la biotecnología. En este ensayo contrastaremos nuestro pensamiento
"biotennodinámico" con los datos existentes y lo ampliaremos a la eco—
nomía, la sanidad, la sostenibilidad de los ecosistemas y la posibilidad de
que haya vida en el espacio exterior.

Al final se plantean diversas cuestiones filosóficas que resultan ine—
ludibles. La principal es la existencia de la vida. ¿Por qué existe la vida?
¿Tiene ésta, desde una perspectiva científica, una función general? Nues-
tra respuesta es que sí. Un gradiente de presión barométrica en la atmós-
fera (la diferencia entre masas de alta y baja presión) da pie a un toma—
do, un sistema cíclico complejo. La función del tornado, su propósito, es
eliminar el gradiente. La vida tiene un propósito natural similar. Sólo que,
en vez de deshacer rápidamente un gradiente de presión y después des—
aparecer, la vida tiende a reducir, en el transcurso de miles de millones
de años, el enorme gradiente estelar que existe entre el Sol caliente y el
espacio frío, ganando complejidad en el proceso. La evolución de for-
mas de vida complejas e inteligentes puede explicarse por la eficacia de
la vida como sistema cíclico consagrado a la reducción de gradientes. La
función original y básica de la vida, como la de los otros sistemas com-
plejos que examinamos en este libro, es reducir un gradiente medioam—
biental.

El crítico cultural C.P. Snow, descontento con la distancia creciente
entre las ciencias y las artes, sugirió que toda persona culta debería co—
nocer la segunda ley de la termodinámica. En su libro Two Cultures and
a Second Look —un precursor disparo de advertencia en el siempre cam-
biante campo de batalla de la guerra de culturas— afirma que no cono-
cer la segunda ley de la termodinámica equivale a no haber leído ninguna
obra de Shakespeare. Esta ley no es ni una garantía de muerte térmica ni
un arcano matemático que sólo interesa a los químicos de polímeros. Por
el contrario, contribuye a explicar la creación y elaboración de sistemas
complejos impulsados por flujos de energía. Además, dirige nuestra aten—
ción hacia los procesos direccionales que observamos en muchas clases
de sistemas complejos en desarrollo, incluidos los de nuestra propia evo—
lución. En resumen, los fenómenos naturales descritos con la rúbrica de
la segunda ley de la termodinámica no sólo destruyen, sino que también
crean (mediante la destrucción de gradientes).

33


Lo dejo aquí porque a partir de este punto termina la introducción y comienza la primera parte del libro. Espero que este breve prólogo os haya abierto el apetito para continuar con la lectura completa de esta extraordinaria obra de divulgación científica.

Un saludo, compañeros.