Los hilos de la evolución: CAPÍTULO IX

Las estructuras disipativas

 

9.1. Definición de estructuras disipativas

Las estructuras disipativas son estructuras coherentes y autoorganizadas como sistemas abiertos alejados del equilibrio, que requieren un intercambio de energía y/o materia con su entorno para autosostenerse. Presentan un alto grado de orden, lo que provoca su irreversibilidad.

Ilya Prigogine recibió el Premio Nobel de Química por el descubrimiento de las estructuras disipativas, un concepto que supuso "una importante contribución al éxito de la ampliación de la teoría termodinámica a los sistemas fuera del equilibrio, que sólo pueden existir en conjunción con su entorno".

El concepto de estructuras disipativas conecta las ideas de orden y disipación de energía. Normalmente, la disipación de energía y materia se asocia con la pérdida y la progresión hacia el desorden. Sin embargo, en el caso de las estructuras disipativas, el alejamiento del equilibrio conduce a la creación de orden.

Ilya Prigogine:¹

Cuando nos desviamos demasiado de las condiciones de equilibrio, se originan nuevos estados de la materia. Llamo a estos casos estructuras disipativas porque presentan estructura y coherencia, y su mantenimiento implica la disipación de energía. Las características de una estructura disipativa no pueden deducirse de las propiedades de sus partes, sino que son consecuencias de la organización supramolecular.

Creemos que la organización supramolecular está determinada por la ley de la complejidad, que obliga a la nueva organización, más compleja, a contener más información. (principio de la complejidad-información)

Prigogine resume su teoría de las estructuras disipativas afirmando que dependen de flujos continuos de energía y recursos.

9.2. Las estructuras disipativas y la vida

 

 

Un organismo vivo, un árbol, que representa su papel en el aumento de la entropía. Los sistemas vivos mantienen el orden mediante un flujo constante de energía.

Fritjof Capra²: 

Un organismo vivo se caracteriza por un flujo y un cambio continuos en su metabolismo, en el que intervienen miles de reacciones químicas. El equilibrio químico y térmico existe cuando todos estos procesos se detienen... En otras palabras, un organismo en equilibrio es un organismo muerto. Los organismos vivos se mantienen constantemente en un estado alejado del equilibrio, en el estado de vida. A pesar de ser muy diferente del equilibrio, este estado es estable. Más lejos del equilibrio, los flujos son más fuertes... y puede encontrarse con inestabilidades que den lugar a nuevas formas de orden que alejen cada vez más el sistema del estado de equilibrio.

En otras palabras, lejos del equilibrio, las estructuras disipativas pueden desarrollarse hacia formas de complejidad creciente (siempre que sean capaces de tomar de su entorno la energía y la información disponible y adecuadas) ...

Cuanto más se aleja un sistema del equilibrio, mayor es su complejidad y el grado de no linealidad de las ecuaciones matemáticas que lo describen... Cerca del equilibrio, encontramos fenómenos repetitivos y leyes universales. A medida que nos alejamos del equilibrio, pasamos de lo universal a lo único, hacia la riqueza y la variedad. Esto, por supuesto, es una característica bien conocida de la vida.

A medida que se alejan del equilibrio y adquieren mayor complejidad, las leyes que rigen estas nuevas estructuras se vuelven más complejas, lo que proporciona un mayor grado de libertad y hace que su inducción sea considerablemente más difícil debido a la creciente cantidad de información que manejan. Investigadores como Stuart Kauffman sugieren que descubrir las leyes que rigen la vida y los ecosistemas es esencial y el estudio de las estructuras disipativas ejercerá un papel importante en este empeño.

9.3. Un enfoque complementario sobre las estructuras disipativas y la vida

Evidentemente como señalamos , somos estructuras disipativas, pero esta equivalencia debe ampliarse, especialmente cuando nos referimos al ser humano, porque aunado a depender de flujos de energía y materia, transformamos la materia en energía. Y también generamos procesos mentales. Para pensar hay que comer, decía Teilhard de Chardin.

Esta perspectiva "para pensar hay que comer", resalta una conexión profunda entre los procesos físicos y mentales, subrayando cómo los seres humanos, como estructuras disipativas, no sólo transformamos materia en energía para sostener nuestras funciones biológicas, sino que también utilizamos esa energía para alimentar procesos mentales complejos. Esta idea conecta la base material de nuestra existencia con la emergencia de fenómenos más abstractos, como la conciencia, el pensamiento y la creatividad.

Desde el punto de vista de la termodinámica y la biología, el cerebro humano es un consumidor intensivo de energía. Aunque constituye sólo alrededor del 2% del peso corporal, el cerebro puede consumir hasta el 20% del total de la energía requerida por el cuerpo en reposo. Esta energía, derivada de los procesos metabólicos que transforman los nutrientes en ATP³, es esencial para mantener la actividad eléctrica y química que subyace a nuestros pensamientos, emociones y comportamientos.

Los procesos mentales, como el pensamiento, la percepción y la memoria, dependen de la interacción compleja de neuronas, las cuales utilizan energía para generar y transmitir señales eléctricas y químicas. Esta dinámica no solo ilustra cómo la materia y la energía se transforman en procesos cognitivos y experiencias subjetivas, sino que también refleja la capacidad de los sistemas biológicos para generar orden, complejidad y novedad a partir de flujos de energía.

Además, la capacidad de transformar la energía en procesos mentales y, a su vez, utilizar esos procesos para interactuar con, interpretar y modificar nuestro entorno, destaca el papel único de los seres humanos como agentes activos dentro del cosmos. Esta interacción compleja entre energía, materia y conciencia subraya la visión de Teilhard de Chardin sobre la evolución como un proceso que no solo implica la materia física sino también el conocimiento emergente y la complejidad creciente hacia puntos cada vez más altos de orden y entendimiento.