"El caos con frecuencia crea vida, mientras que el orden
crea habito"
Henry Brooks Adams - "Education of Henry Adams"
1- La psicohistoria y el caos
2- Links
3- Bibliografía
1. La psicohistoria y el caos
Generalmente se piensa que caos tiene que ver con desorden, esto
no es correcto, de hecho es casi lo opuesto. Caos se relaciona,
más exactamente, con impredictivilidad.
Quizás usted recuerde, de su paso por la escuela secundaria,
las famosas ecuaciones de movimiento rectilíneo que nos producían
dolores de cabeza en las clases de física. En términos
simples nos dicen que si conocemos la velocidad y posición,
digamos, de un auto en un determinado momento, podremos predecir
donde estará el auto en cualquier instante futuro y lo que
es mas, de donde vino y donde estuvo en cualquier instante del pasado
(suponiendo, por supuesto, que el auto mantiene su velocidad o su
aceleración constantes). Esto es lo que se llama un sistema
determinista. Hasta hace poco tiempo, los físicos pensaban
que todos los sistemas eran así. Creían que conociendo
las condiciones iniciales del movimiento (velocidad, posición)
siempre sería posible encontrar ecuaciones que describieran
todo el futuro y el pasado del sistema. ¿Escuchó alguna
vez mencionar al "diablillo de Laplace"?, Pierre Simón
Laplace fue un matemático francés del siglo pasado
que afirmaba que si existiera un "diablillo" capaz de
conocer en un instante determinado la posición y velocidad
de todas las partículas del universo, conocería todo
el futuro y todo el pasado, esta es mas o menos la idea que imperó
durante mucho tiempo y que dominó la física hasta
principios del siglo XX. Claro, era conocida la existencia de algunos
sistemas "raros", pero no había duda de que estos
perderían su "rareza" en el futuro.
¿A
que me refiero con sistema "raro"? Veamos, imagine una
mesa de billar que tenga en el centro un cilindro adherido al paño
(fig. 1). Cualquiera que haya jugado al billar (no es mi caso, soy
un desastre) sabe que pegando a la bola con determinada fuerza y
en determinada dirección puede predecir adonde va a ir a
parar después de, quizás, varios rebotes (si es un
experto, con bastante precisión). Sin embargo, en este caso,
el cilindro del centro produce una interesante diferencia. Todos
conocemos, al menos intuitivamente las leyes de un rebote (fig.
2), es mas, cualquiera con papel, lápiz, una escuadra y un
transportador, podría dibujar la trayectoria de la bola si
supiera la dirección en que fue golpeada, basta con darse
cuenta de que, rebote donde rebote, el ángulo de salida será
igual al de entrada.
Digamos que usted, profundamente interesado en este experimento,
dispone de todos esos elementos y de una mesa de billar como la
descripta, además de la posibilidad de observarla desde arriba
(por ejemplo con una cámara de televisión, como en
los campeonatos) para comparar con su dibujo en papel (agreguemos
también un buen jugador, si es por pedir...). Todo esta listo,
usted especifica al campeón de billar en que dirección
debe golpear la bola, hace su dibujo en papel con todo cuidado y
observa ansioso la pantalla... para llevarse una sorpresa: después
de pocos rebotes la trayectoria de la bola tiene poco que ver con
su dibujo.
Rehace
sus cálculos y repite el experimento... y obtiene el mismo
resultado. Quizás piense en cambiar al inepto campeón
por otro menos inepto... mejor no lo haga, va a pelearse con muchos
billaristas y eso no cambiará nada. Este sencillo sistema
físico es impredecible. ¿Por que? Bueno, la bola,
aunque parezca una esfera perfecta, no lo es, tiene pequeñas
imperfecciones, también el cilindro, aun cuando haya sido
pulido con extremo cuidado y ni hablar de la mesa, el paño
no es perfecto y puede tener diferencias de textura completamente
imperceptibles al tacto. Estas imperfecciones producen pequeños
errores en los rebotes, y estos errores se van acumulando. Esta
clase de cosas existe en cualquier juego de billar, lo que pasa
en este caso es que el cilindro actúa como amplificador.
Perfecto, dice usted, ¿cual es el problema?, con modernas
computadoras y sistemas láser y todo lo demás, seguramente
podremos, si no ahora, en el futuro, conocer todas las imperfecciones
de una dada bola así como las de la mesa y por lo tanto predecir
la trayectoria fácilmente. Es decir que todo parece ser cuestión
de obtener mas información. Basta con saber mas para solucionar
el problema (el "diablillo" se debe estar muriendo de
risa). Por desgracia la cosa no es así.
En este punto me voy a tener que poner técnico, pero no
hay mas remedio, por que tendré que hablar de: atractores
extraños.
"Los atractores extraños son los monstruos que nos
acechan detrás de la puerta del desván de la naturaleza",
buena frase, ¿no?, es mía, se me ocurrió en
el colectivo...
¿Que es un atractor? Alguna vez debe haber visto un péndulo,
si no, ate un objeto cualquiera con un hilo y hágalo oscilar,
eso es un péndulo. Digamos que en tren de seguir experimentando
se fabrica un péndulo de ese modo (no lo intente con el perro
y su correa, seria cruel y además los estertores del animal
arruinarían el experimento). ¿Ya lo tiene?, hágalo
oscilar y espere. Al cabo de un tiempo, notará que las oscilaciones
se hacen cada vez mas pequeñas hasta que, por fin, el péndulo
se detiene en posición vertical (el llamado punto de equilibrio).
No importa que fuerza inicial le dé, ni desde donde lo suelte,
a la larga o a la corta terminara en el mismo lugar debido a la
fricción con el aire. Ese punto es lo que se llama un atractor.
Un atractor es una zona geométrica donde va a parar un sistema
dinámico cualquiera pasado un cierto tiempo partiendo de
condiciones iniciales cualesquiera.
Al estudiar sistemas dinámicos se pudo comprobar que existían
otros tipos de atractores además de los puntos: circunferencias,
rectas, elipses, toroides (un toroide es como un salvavidas)...
vale una aclaración, usted puede estar preguntándose
que tipo de movimiento termina en un salvavidas (suena a chiste,
¿no?), lo que pasa es que los atractores y su forma se estudian,
no en el espacio tridimensional en que vivimos, sino en algo llamado
espacio de fases, no tema, no me voy a meter en esto, si
a esta altura permanece vivo podrá soportar lo que falta.
Todos estos atractores, bellamente geométricos, corresponden
a sistemas perfectamente deterministas y predecibles. Repito, antes
se pensaba que todos los sistemas eran así.
En
la década del '60 un tipo llamado Lorenz, meteorólogo
para mas datos, estaba muy preocupado con el problema de la predicción
del clima (como todo buen meteorólogo debe estar). Como la
atmósfera es una cosa muy complicada, este buen señor
decidió estudiar algo más simple. Pensó que
una aproximación (bastante pobre pero sencilla) de la atmósfera
podría ser una capa de gas entre dos placas con distintas
temperaturas y se puso a trabajar en las ecuaciones que debían
gobernar las variables (temperatura, presión, velocidad,
etc.) del gas. Obtuvo un conjunto de ecuaciones sumamente elegante
(la elegancia es una característica que los físicos
buscan en todas sus ecuaciones, no olvidar que la física,
en el fondo, es una búsqueda estética). Claro, las
ecuaciones eran bastante complicadas, no era cuestión de
ponerse a despejar con lápiz y papel para resolver el problema,
así que puso manos a la obra y programó a su computadora
para hacerlo.
Para hallar la solución de ecuaciones de movimiento ya vimos
que es necesario conocer las condiciones iniciales (en este caso,
por ejemplo, la presión y la temperatura en un determinado
instante) así que para unas dadas condiciones iniciales Lorenz
halló una solución de las ecuaciones (esto no es gran
cosa, cualquiera puede hacerlo). Ahora bien, para verificar su trabajo,
puso a funcionar su programa otra vez con las mismas condiciones,
y halló nuevamente una solución, pero esta solución...
era muy distinta de la anterior. Aclaremos esto, si en una ecuación
pongo las mismas condiciones iniciales y efectuó el calculo
del mismo modo ¡la solución debe ser la misma!, no
puede ser de otra manera. Lorenz quedo consternado. Puso a su equipo
a trabajar para verificar su programa y su computadora, pero no
encontraron ningún error. ¡Recorcholis!,¿que
había pasado?
Hablemos un poco de computadoras. Una computadora tiene un cierto
grado de precisión. Esta precisión nunca es infinita.
Lo que quiero decir es que, por ejemplo, puedo escribir un numero
con 10 o 12 cifras decimales (o la cantidad de cifras que sea),
pero no mas, dependiendo de la computadora. Este grado de precisión
es mas que suficiente para casi todas las cosas en las que se emplea
la maquina, pero no lo fue en el caso de Lorenz y sus ecuaciones.
Uno de los miembros del equipo descubrió que cuando se ingresaban
las condiciones iniciales la ultima cifra decimal podía variar.
Digamos que, en el primer intento se ingresó una temperatura
de 23.923223315 ºC y en el segundo 23.923223314 ºC (note
que solo la última cifra es diferente). Esta pequeñísima
diferencia (digamos de una parte en mil millones) bastó para
que las soluciones fueran completamente distintas. Pongamos esto
en perspectiva. Supongamos que usted arroja una pelota contra la
pared y esta deja una pequeña mancha (no haga la prueba en
su casa, es desagradable dejar manchas en las paredes, además
usted es grande y es infantil jugar con pelotitas, bueno, el billar
es una excepción...), si en el siguiente intento varía
ligeramente el ángulo o la velocidad del lanzamiento, verá
que la nueva mancha dejada por la pelota aparecerá bastante
cerca de la primera. En términos mas técnicos, a condiciones
iniciales similares los resultados también lo son. En el
caso de las ecuaciones de Lorenz esto no pasaba, cualquier variación,
por mas pequeña que fuera, de las condiciones iniciales producía
una solución completamente diferente. Esto es lo que comúnmente
se llama efecto mariposa, se lo describe generalmente así:
"una mariposa bate sus alas en Nueva York y como consecuencia
se produce un tornado en Japón". Lo que significa es
que un pequeño cambio (o perturbación) puede crecer
exponencialmente hasta alterar completamente las condiciones existentes
hasta ese momento.
Luego
de reflexionar, Lorenz se percató de que tenía algo
importante entre manos y decidió determinar la forma del
atractor de su sistema. La cosa que apareció ante sus ojos
no se puede describir con palabras. Era simultáneamente bello
y monstruoso, un extraño nudo con hilos infinitamente largos
e infinitamente cercanos unos a otros. Dos bucles que se entrecruzaban
en complicadas formas... y acabo de decir que no se puede describir
con palabras, bueno, esta bien, si se puede, pero es mejor verlo.
Era lo que en matemáticas se llama: un fractal (Fig.
3).
¿Que cosa es un fractal? (¿ha notado que cada pregunta
nos lleva a otra pregunta?, ¿no es divertido?). Digamos que
un fractal es un objeto matemático infinitamente complejo
que puede ser generado por ecuaciones curiosamente simples. Los
fractales fueron muy estudiados por un matemático francés
llamado Benoit Mandelbrot (quien, por supuesto, le puso su
nombre a un fractal muy bonito, Fig. 4).
La mayoría posee la característica de autosimilaridad,
esto es, si usted corta un pedacito del objeto y lo observa verá
que es idéntico en estructura al todo, si no conforme con
esto corta del pedacito otro pedacito mas pequeño y lo mira
con un microscopio seguirá viendo lo mismo. Además
los fractales tienen dimensión fraccionaria. ¡Ups!,
otra pregunta, ¿qué es dimensión?, bueno, digamos
que se podría pensar a la dimensión de un dado espacio
como la cantidad de números que necesito para fijar la posición
de un punto dentro de él. Por ejemplo, para situar un punto
en una línea me basta con dar la distancia del punto a un
extremo cualquiera de dicha línea, entonces decimos que la
línea tiene dimensión uno; para situar un punto en
un plano necesito la distancia del punto a dos de los bordes (no
paralelos), por lo tanto tiene dimensión dos, etc.
Se podría pensar que siempre debe ser mas o menos así,
que la dimensión tiene que ser un número natural,
pero no, un fractal puede tener dimensión 1.28, como el de
Lorenz, es decir que este objeto parece ser algo intermedio entre
una línea y un plano (si se esta preguntando que significa
tener que dar 1.28 números para fijar la posición
sobre el fractal, mejor no lo pregunte... es mas saludable).
En resumen, Lorenz descubrió que un sistema determinado por
ecuaciones resolubles y por lo tanto aparentemente determinista
podía tener un atractor fractal y ser impredecible por su
dependencia extrema de las condiciones iniciales. Desde ese momento
los fractales de sistemas físicos pasaron a llamarse "atractores
extraños".
Entonces podremos llamar caótico a un sistema que
tenga tres características: ser impredecible, tener fuerte
dependencia de las condiciones iniciales y poseer un atractor extraño
(en realidad basta con que se cumpla esta última). Es decir,
un sistema caótico es impredecible no importando cuanta información
tengamos sobre él ya que esta nunca será infinitamente
precisa (si el "diablillo" realmente conociera la posición
y velocidad de todas las partículas del universo en un instante,
en realidad no sabría nada ni podría predecir nada).
Mucha agua ha corrido bajo el puente desde Lorenz, se ha descubierto
un gran número de sistemas que cumplen con estas condiciones,
tantos, que los físicos están convencidos de que la
mayor parte de los sistemas naturales son caóticos, los deterministas,
tan estudiados antes, serian la excepción. Hasta las orbitas
planetarias, paradigmas del orden (como un reloj, al decir de Newton)
han caído bajo sospecha. Se piensa que la orbita de Pluton
podria ser caotica. Para el estudio de estos sistemas se han desarrollado
técnicas matemáticas completamente nuevas.
¿Por que estudiar sistemas así? Al principio aclaré
que caos no tiene nada que ver con desorden. Por ejemplo, si usted
encierra un gas cualquiera en un recipiente las moléculas
del gas están seguramente en completo desorden, moviéndose
a distintas velocidades y direcciones, se dice que están
en equilibrio termodinámico. Si un sistema esta en
equilibrio termodinámico permanecerá así para
siempre a menos que se lo altere externamente, quiero decir que
un sistema en equilibrio es completamente desordenado y esta completamente
muerto. Un sistema caótico no es así. Se dice que
esta alejado del equilibrio o en equilibrio disipativo (nombre
acuñado por el gran Illia Prigogine, probablemente
el más grande experto en este tema, ponerse de pie por favor),
puede parecer en desorden pero no lo está. Grandes, complejas
y extremadamente ordenadas estructuras se forman en el seno de un
sistema de este tipo.
¿Oyó hablar alguna vez de entropía?
Si leyó "Hyperion" de Dan Simmons es probable que
la palabra haya llamado su atención. Los campos antientrópicos
de las Tumbas del Tiempo, hogar del desalmado Alcaudón y
el Mal de Merlín que sufre la joven..., son dos manifestaciones
de perturbaciones en esta variable. La entropía es, en termodinámica,
algo así como una medida del desorden que impera en un dado
sistema. Una de las inamovibles leyes de la termodinámica
afirma que todos los sistemas (incluso el universo mismo) tienden
a aumentar su entropía (cualquiera que viva en departamento
lo sabe, en el mío la entropía tiende a infinito...)
por lo tanto es una de las flechas que definen la dirección
preferencial del tiempo, el tiempo real avanza en la dirección
de crecimiento de la entropía (es posible ver un vaso caer
de la mesa y romperse en mil pedazos pero no es posible ver los
pedazos unirse por si mismos para reconstruir el vaso y subir nuevamente
a la mesa). Entonces, si el desorden siempre crece ¿cómo
es posible que exista la vida? Un sistema vivo es algo altamente
ordenado y fuertemente alejado del equilibrio. Termodinámicamente
hablando los seres vivos estamos siempre al borde del colapso, caminando
por el filo de una navaja, cualquier alteración energética
puede producir una catástrofe. Sin embargo la vida existe.
La explicación de esta paradoja parece ser el caos. En el
sistema caótico imperan niveles de orden altamente complejos
(por dar un ejemplo sencillo, los cristales de nieve son estructuras
provenientes del caos), que producen los desequilibrios necesarios
para que las improbables (en el exterior del organismo) reacciones
químicas indispensables para la vida sean posibles. Sin duda
(seguro esta de acuerdo conmigo) las relaciones humanas son caóticas,
ya que los seres humanos somos impredecibles. La física y
matemática del caos se han estado aplicando en economía
(con la esperanza de predecir fluctuaciones en la bolsa, por ejemplo),
en meteorología (no hacen falta las aclaraciones sobre este
punto), en neurología (en determinadas patologías
las señales emitidas por las neuronas parecen tener un contenido
caótico) y en muchas otras ramas de las ciencias.
Sin
embargo esta nota se llama "La Psicohistoria y el Caos"
así que vamos a ocuparnos un poco de la psicohistoria. A
quienes hayan leído algo de Isaak Asimov esta palabra no
les debe resultar desconocida. La psicohistoria es una ciencia concebida
por este escritor para su famosa serie de novelas sobre la Fundación.
Podríamos definirla como la ciencia que permite predecir
el futuro de una civilización por medio del tratamiento estadístico
del comportamiento de las grandes masas humanas que la forman. ¿Será
esto posible? Para analizarlo empecemos hablando de grados de
libertad (g. l.). En términos simples los g. l. son las
direcciones "independientes" en que puede moverse una
partícula o sistema. El significado de dirección y
movimiento es, en este caso, muy general, ya ampliaré esto
luego.
Veamos algunos ejemplos: una partícula libre y sin dimensiones
(un punto matemático) tiene tres g. l. que corresponden a
las tres dimensiones del espacio (esto no significa que la partícula
no pueda moverse en cualquier otra dirección, solo que cualquier
dirección se puede expresar como composición de las
tres principales). Por otro lado, dos partículas libres (que
no interactúan) tienen seis g. l. (tres para cada partícula).
Un objeto sólido y tridimensional podría tener también
seis g. l. dados por las tres direcciones en las que se puede mover
su centro de masa y los tres ángulos en los que se puede
descomponer cualquier movimiento de rotación. Podríamos
pensar que cuanto mayor es el numero de g. l. más complejo
es el sistema pero esto no es necesariamente así. Un gas
ideal (es decir un conjunto de partículas puntuales sin interacción
entre ellas) tiene virtualmente infinitos g. l. (o al menos un numero
enorme, el triple del numero total de partículas) pero no
es impredecible en lo absoluto. Este problema fue resuelto con la
teoría cinética de los gases (Maxwell y Boltzman...).
Mediante el tratamiento estadístico fue posible reducir el
numero de g. l. del conjunto de partículas a tres: temperatura,
presión y volumen (notar que estas variables no son espaciales
ni representan, aparentemente, movimientos a eso me refería
cuando mencione que los g. l. son un concepto muy general). Claro,
el truco fue que se pasó de considerar el comportamiento
de cada partícula individual a analizar el comportamiento
promedio de todo el conjunto. De todos modos existen sistemas en
donde la disminución de g. l. no es solo un truco estadístico.
Estos son los sistemas estudiados por la sinergética.
En esta clase de sistemas las partículas parecen "comunicarse"
entre sí a distancia de manera que el comportamiento de una
de ellas se ve influído por el de las otras, de aquí
al orden complejo producido por el caos solo hay un paso.
¿Y los seres humanos? Una persona libre y aislada tiene
infinitos g. l. (en este caso no hablamos de dimensiones espaciales
sino de sus distintas reacciones frente a cada circunstancia). La
misma persona inserta en una sociedad ve restringidos sus g. l.
ya que no todos los comportamientos son socialmente aceptables.
Dos personas con algún vinculo entre sí también
restringen sus g. l., por ejemplo, en un matrimonio el comportamiento
individual esta orientado a lo que sea mejor para la pareja (bueno,
en un matrimonio "ideal", digamos). ¿Que pasa con
una masa grande de gente? Un refrán popular dice: "la
inteligencia de una masa de personas es menor que la del más
estúpido de sus miembros". Probablemente esta frase
tiene mucho de verdad, creo que los políticos también
lo piensan. ¿Ha notado que es muy raro que un político
en campaña acepte hablar individualmente con sus posibles
votantes?, por lo general solo lo hacen ante multitudes mas o menos
grandes. Sociólogos, psicólogos y asesores de imagen
(profesión muy de moda) conocen la forma de conmover a una
masa y estos últimos saben que en los discursos que preparan
para sus jefes, en general, más importante que el contenido
del mensaje es la entonación y alguna que otra frase que
excite a la multitud. Palabras o frases como hermanos, patria, nación,
patriotismo, destino manifiesto, pulsan ciertas cuerdas psicológicas
en el auditorio. Introdúzcalas en cualquier discurso, en
el orden que quiera y no importando si tienen o no relación
con el contexto y tendrá grandes posibilidades de llegar
a presidente de su país (cualquiera sea este, las masas no
son más inteligentes en los países avanzados).
Dijimos antes que un ser humano libre tiene un numero infinito
de g. l. y que las distintas interacciones sociales tienden a restringirlos,
de todos modos su numero sigue siendo enorme, una persona en un
entorno social sigue siendo impredecible. Sin embargo una masa de
gente podría ser mas predecible y quizás hasta controlable.
Si en una representación teatral algunos de los espectadores
aplauden o ríen es probable que todos lo hagan (el colocar
empleados entre el publico para alentar reacciones favorables es
frecuente en el mundo del teatro). ¿Y que hay de los grandes
gurues misticos? Una anécdota extraída de El mundo
y sus demonios de Carl Sagan. El astronomo relata que en 1988,
en Australia, hizo su aparición un personaje que decía
ser la reencarnación de un Maestro Ascendido con miles de
años de edad y poseedor de inefable sabiduría. Sus
apariciones en teatros y en televisión se multiplicaron,
miles de personas se agolpaban para verlo y escuchar sus "profundas"
enseñanzas y leian folletos con resumenes de su doctrina.
Al tiempo, el programa de televisión australiano 60 minutos
anunció que todo había sido una broma. Los conductores
del programa admitieron que habian creado al personaje con el objeto
de medir la credulidad de la gente y de los otros medios de comunicación.
Lo curioso del caso es que después de este anuncio ¡había
gente que seguía creyendo que el farsante era la reencarnación
de algún ente superior!.
Entonces, el comportamiento de una gran masa de gente ¿podría
llegar a controlarse y predecirse quizás mediante ecuaciones
estadísticas como las de los gases? Honestamente, no lo creo.
En mi opinión el problema sigue estando en el numero de g.
l. de la persona individual en comparación, por ejemplo,
con los de una partícula. Es suficiente una persona con el
grado de ambición y el carisma adecuados (además,
claro, del contexto social, económico e histórico
correcto) para cambiar el curso de la historia. Esta persona no
tiene que ser necesariamente buena o inteligente basta que hable
mas alto que otras y emplee las palabras claves (pienso en Hitler
o en el, mas inocuo sin duda, Maestro Ascendido). Nuestra sociedad
tiene gran abundancia de psicópatas y no me refiero a los
Hannibal Lecter, sino a todos aquellas personas que consideran que
sus ambiciones y proyectos individuales están por encima
de cualquier otra consideración, moral, social o etica y
utilizan cualquier artilugio para llegar a sus fines. En el contexto
justo y explotando la natural paranoia de cualquier sociedad estos
individuos pueden transformarse en lideres y conocemos bien las
consecuencias de esto... Creo que el principal escollo de una ciencia
psicohistorica es la incapacidad para predecir el comportamiento
individual de seres como estos. Si leyó la Fundación
de Asimov, recordará que un individuo con poderes telepáticos
llamado el mulo puso en jaque todas las predicciones psicohistoricas.
No creo que se requiera de un mulo con poderes especiales
para que ocurra esto, basta un individuo con determinación
para destruir cualquier predicción. ¿Será este
el camino al caos de la sociedad humana? ¿Cómo será
el atractor fractal de este sistema?, ¿Cuál será
su dimensión?, ni siquiera me atrevo a hacer ninguna suposición
al respecto porque probablemente sea el sistema más complejo
que existe.
Temo que mi visión hasta ahora haya sido algo deprimente.
Es verdad, también existen el altruismo, la abnegación,
el amor, el honor y todas aquellas características y sentimientos
humanos que anteponen el bien común al individual. Sin embargo
al leer los diarios lo primero que salta a la vista son las noticias
negativas. Recuerdo que hace unos años las paredes de Buenos
Aires se vieron invadidas por unos graffitis muy optimistas que
decían: "El amor vence". Recuerdo también
uno de ellos en el que alguien, no tan optimista, había agregado
debajo: "Si, cuando hay".
2. Links
3. Bibliografía
Podeís encontrar más artíuclos escritos por
Jorge Balej en su página web, http://orbita.starmedia.com/cienciayficcion/
@ 2001 Jorge Balej
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