O astrónomo británico Fred Hoyle dicía que a probabilidade de que a vida xurdise espontaneamente na Terra equivalía á dun tornado varrendo unha chatarrería e dando como resultado a ensamblaxe dun Boeing 747. Aínda que o escepticismo de Hoyle foi rebatido polos biólogos evolutivos, o certo é que é razoable preguntarse: se segundo dita a termodinámica, o universo flúe sempre cara a unha maior desorde —ou entropía—, como é posible que do caos nacese algo tan organizado como a vida? Na década de 1960 un químico ruso-belga chamado Ilya Prigogine desenvolveu unha teoría que liquidaba este enigma, tan brillantemente que recibiu o Nobel por iso.
Ilya Romanovich Prigogine (25 de xaneiro de 1917 – 28 de maio de 2003) naceu en Moscova nun momento histórico complicado, xusto cando estaba a piques de prenderse a revolución que cambiaría radicalmente o curso de Rusia durante as décadas vindeiras. A súa familia non pertencía ao proletariado: o seu pai, enxeñeiro químico, dirixía unha pequena fábrica de xabóns, e a súa nai era pianista. En 1921 a familia fuxiu do que o propio Ilya definiu como “unha relación difícil co novo réxime” para recalar brevemente en Lituania e despois en Berlín ata establecerse en Bruxelas en 1929, onde Ilya adquiriu a nacionalidade belga en 1949.
A teoría das estruturas disipativas desenvolvida na década dos 60 polo químico ruso-belga Ilya Prigogine valeulle o premio Nobel / Keystone Press/Alamy Foto de stock
Aínda que por influencia familiar decantouse por estudar química na Universidade Libre de Bruxelas, non era leste o camiño que lle suxerían as súas inclinacións. Segundo relataba no seu esbozo autobiográfico con motivo do Nobel, estaba máis interesado na historia, a arqueoloxía e o piano, un instrumento que nunca abandonou; dicía que aprendeu a ler partituras antes que libros. Con todo, esta atracción polas humanidades sería decisiva para que se afastase da química máis práctica que elixiron o seu pai e o seu irmán maior —iste faría carreira na industria mineira no Congo belga— e no seu lugar buscase un terreo máis filosófico. Como el mesmo escribiu: “poida que a orientación do meu traballo viñese do conflito que xurdiu entre a miña vocación humanista como adolescente e a orientación científica que elixín para a miña formación universitaria”.
En concreto, intrigáballe o concepto do tempo, no cal se penetrou a través da obra do filósofo francés Henri Bergson. Non era a inspiración máis ortodoxa para un científico; Bergson destacou pola súa oposición ao racionalismo e á ciencia en favor da intuición e a experiencia subxectiva. Pero nunha época en que o tempo era só unha variable nas ecuacións que podían funcionar en ambos os sentidos, a idea da impredecibilidade que atopou en Bergson puido alargarlle as miras para dar un paso atrás e contemplar a natureza físico-química con maior amplitude. Por último, no seu cóctel de influencias houbo outro ingrediente esencial: o seu mentor e director de tese doutoral, Théophile de Donder, especializado en termodinámica.
Prigogine atopaba unha limitación na termodinámica da súa época: aplicábase só aos sistemas en equilibrio ou próximos a el. Nesta idealización da natureza escapábanse multitude de procesos como a propia aparición e evolución da vida, procesos moi afastados do equilibrio que por ser irreversibles teñen unha clara dirección da frecha do tempo, ao contrario do que ocorría nas ecuacións físicas manexadas entón. A termodinámica dos procesos irreversibles foi a materia na que Prigogine continuou o traballo iniciado polo seu mentor, considerado o pai desta disciplina.
Un exemplo do caso de sistema disipativo é o mecanismo de Turing, que sinala que xorden patróns na natureza, como os puntos ou as raias na pel de moitos animais / Allen Creative/Steve Allen/Alamy Foto de stock
A segunda lei da termodinámica era unha cuestión onde todos estes problemas poñíanse de manifesto. Na súa forma orixinal, enunciada en 1850 por Rudolf Clausius, este principio afirmaba que a calor non fluía espontaneamente dun corpo frío a outro quente. Posteriormente Clausius introduciu a entropía, unha magnitude física que se interpreta como o estado de desorde dun sistema, e a segunda lei contemplouse como un aumento obrigado da entropía total nos procesos naturais que tenden ao equilibrio. Pero Prigogine preguntábase: de acordo á termodinámica, como é posible que xurda a vida, un proceso espontáneo, claramente irreversible, cunha dirección temporal concreta, moi apartado do equilibrio, e no que a orde nace a partir da desorde? Para explicalo formulou a teoría das chamadas estruturas disipativas, sistemas complexos que toman materia e enerxía do exterior para construír unha maior organización interna sen que o conxunto crebe a segunda lei da termodinámica.
Un exemplo destes sistemas autoorganizados observámolo en algo tan cotián como cociñar. Cando quentamos un caldo ou unha crema nos fogóns, observamos o típico chup-chup preto do punto de ebulición, formado por un patrón regular de células hexagonales de convección nas que o líquido máis quente e menos denso ascende á superficie para descender de novo ao fondo. Este efecto foi descrito polo físico francés Henri Bénard en 1900, e coñécese como convección de Rayleigh-Bénard. Prigogine elixiuno como un caso de sistema disipativo, xa que o fluído adquire un maior grao de autoorganización interna grazas á enerxía, a calor do fogón, que absorbe do exterior. Outro exemplo citado por Prigogine é o mecanismo de Turing, polo que o pai da ciencia computacional, o inglés Alan Turing, propuxo que xorden patróns na natureza, como os puntos ou as raias na pel de moitos animais.
En 1977 Prigogine recibiu o Nobel de Química “polas súas contribucións á termodinámica de non equilibrio, particularmente a teoría das estruturas disipativas”. Pero máis aló desta descrición algo abstrusa, a súa teoría permitía encaixar no fisicamente posible a aparición da vida na Terra a partir dunha mestura desordenada de compoñentes primarios, mesmo se, como obxectaba Hoyle, a probabilidade é ínfima. A teoría rompía co que Prigogine consideraba un determinismo que imperara na física desde Newton ata Schrödinger e que había encorsetado a comprensión de infinidade de fenómenos da natureza, sobre todo na bioloxía, que non respondían á predecibilidad ditada por un sistema de ecuacións.
Os sistemas disipativos influíron tamén en campos como o estudo dos furacáns, nos que o vento adopta un patrón organizado espontáneo absorbendo calor do mar / Getty Images
Pero ademais da bioloxía, os sistemas disipativos de Prigogine influíron noutros campos da ciencia, como o estudo dos furacáns, nos que o vento adopta un patrón organizado espontáneo absorbendo calor do mar; ou nas reaccións químicas oscilatorias como a de Belousov–Zhabotinsky, que se move entre dous estados e que inspirou o desenvolvemento actual da computación química como unha proposta alternativa de intelixencia artificial máis próxima ao cerebro humano. Mesmo se aplicaron ás sociedades humanas: as cidades, por exemplo, absorben materia e enerxía do exterior para organizarse, adquirindo tendencias colectivas ausentes no individuo illado.
E, como non, os sistemas disipativos foron tamén una das grandes influencias da teoría do caos, nada do estudo do tempo meteorolóxico polo físico Edward Lorenz e popularizada pola idea do “efecto bolboreta”. Os sistemas caóticos son complexos, non lineais, nos que unha variación infinitesimal provoca un gran efecto, pero esta natureza aparentemente aleatoria ou impredicible obedece tamén a certas leis. En definitiva e como Prigogine escribiu, en todo iso trátase de “filtrar a música para partir do ruído”. Por algo lle chamaron o “poeta da termodinámica”.
FONTE: Javier Yanes/bbvaopenmind.com
