Estructuras disipativas

[45rpm]

tampoco perdamos de vista que en este hilo no se ha escrito una sola lí­nea de ciencia fí­sica en lenguaje matemático, mientras se divaga sin descanso.

[Kamarasa GregorioSamsa]

tampoco perdamos de vista que en este hilo no se ha escrito una sola lí­nea de ciencia fí­sica en lenguaje matemático, mientras se divaga sin descanso.

Eso es normal en un foro como éste. De la pregunta inicial, que iba dirigida a Ictí­neo pero que podí­a extenderse a los otros amantes de la fí­sica (que son unos pocos), se derivó al habitual intercambio especulativo. De todos modos siempre está abierto el hilo a retomar el tema. Eso sí­, exponiendo fórmulas con sus correspondientes implicaciones, para que los legos podamos entender lo que se quiere expresar.

[Johnnie]

¿Podrí­a "Second Life" (o más bien "Ultima Online" que hasta donde yo sé fue el primer gran mundo virtual) ser la estructura disipativa causada por 200 años de entropí­a moral (o "del alma" que suena como que con mah' zentimiento)?

Yo superopino que lo real es tan espeso que no nos permite ver la realidad y que quizás la virtualidad le dé alas a esa idea.

[Kamarasa GregorioSamsa]

¿Podrí­a "Second Life" (o más bien "Ultima Online" que hasta donde yo sé fue el primer gran mundo virtual) ser la estructura disipativa causada por 200 años de entropí­a moral (o "del alma" que suena como que con mah' zentimiento)?

Yo superopino que lo real es tan espeso que no nos permite ver la realidad y que quizás la virtualidad le dé alas a esa idea.

Espesos nos ponemos nosotros cuando queremos mirar lo real. Y es que tratamos de atraparlo todo, de procesarlo en la "pantalla" de la consciencia. Pero no puede ser. La virtualidad calmará esa sensación de desasosiego, sin duda. Es un buen simulacro que mejorará con el tiempo.

[Ictí­neo]

tampoco perdamos de vista que en este hilo no se ha escrito una sola lí­nea de ciencia fí­sica en lenguaje matemático, mientras se divaga sin descanso.

En la wikipedia en inglés debe haber mogollón de asociados.
Si me aburro tendiendo a infinito señalo algunos de esos detalles apasionantes que siempre algún friki haciendo el doctorado mete en ellos.

Aunque como siempre tendrán que ver con teorí­a de numeros, de singularidades, sistemas dinámicos o análisis no lineal (que tampoco mi formación formal es precisamente muy ortodoxa).

[Ictí­neo]

...
Aunque como siempre tendrán que ver con teorí­a de numeros, de singularidades, sistemas dinámicos o análisis no lineal (que tampoco mi formación formal es precisamente muy ortodoxa).

Mira que chulo:

Cognitive theory (based in dynamic systems).
Dynamic system theory has recently emerged in the field of cognitive development. It is the belief that cognitive development is best represented by physical theories rather than theories based on syntax and A(rtificial)I(ntelligence). In it, the learner's mind reaches a state of disequilibrium where old patterns have broken down. This is the phase transition of cognitive development. Self organization (sponteanous creation of coherent forms) sets in as activity (a.k.a energy) levels link to each other. Newly formed macroscopic and microscopic structures support each other, speeding up the process. These links form the structure of a new state of order in the mind through a process called scalloping (the repeated building up and collapsing of complex performance.) This new, novel state is progressive, discrete, idiosyncratic and unpredictable. [Lewis, M. D. (2000) The Promise of Dynamic Systems Approaches for an Integrated Account of Human Development. Child Development. 71,1,36-43]

...tal cual aparece aquí­: http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamical_system


scalloping, ...lo que voy a cenar esta noche

[Ictí­neo]

No, aquí­ no viene, eso tiene pinta de ser bastante conservativo (y desde luego de incremento de entropí­a nulo).

Fuera.

[Kamarasa GregorioSamsa]

Listo.

Hagamos scalloping

[Kamarasa GregorioSamsa]

Extracto del libro El nacimiento del tiempo de Ilya Prigogine en el que el propio autor dibuja su concepto de estructura disipativa:

«Uno de los nuevos conceptos surgidos de su investigación es el de estructura disipativa, al que llega en 1967, al término de una fase de trabajo iniciada en 1947. ¿Cuáles han sido las ideas guí­a, los momentos decisivos de estos veinte años?

Al observar esta evolución puede sorprender el hecho de que hayan sido necesarios más de veinte años para dar este paso, pero, por otro lado, se trataba de un campo que habí­a sido poco estudiado, que no se presentaba de una manera muy interesante, y en estas condiciones no habí­a direcciones ya trazadas, no habí­a un punto de referencia fijo capaz de indicar el camino.

Cuando empecé, la termodinámica era una termodinámica del equilibrio. Y tuve que seguir un recorrido a caballo entre el equilibrio y lo que estaba alejado del equilibrio. Existí­a, es verdad, una teorí­a para los puntos próximos al equilibrio, que era la teorí­a de Onsager y otros, pero habí­a muy poco sobre lo que se podí­a hacer lejos del equilibrio, un campo que, por otra parte, queda todaví­a por explorar.

La novedad a la que fui llegando poco a poco, y que constituyó para mí­ una verdadera sorpresa, fue que lejos del equilibrio la materia adquiere nuevas propiedades, tí­picas de las situaciones de no-equilibrio, situaciones en las que un sistema, lejos de estar aislado, es sometido a fuertes condicionamientos externos (flujos de energí­a o de sustancias reactivas). Y estas propiedades completamente nuevas son del todo necesarias para comprender el mundo que tenemos alrededor.

La expresión «estructura disipativa» encuadra estas nuevas propiedades: sensibilidad y por tanto movimientos coherentes de gran alcance; posibilidad de estados múltiples y en consecuencia historicidad de las «elecciones» adoptadas por los sistemas. Son propiedades, estudiadas por la fí­sica matemática no lineal en este «nuevo estado de la materia», que caracterizan los sistemas sometidos a condiciones de no-equilibrio.

¿Me podrí­a dar un ejemplo?

En condiciones de equilibrio, cada molécula ve sólo lo más próximo que la rodea. Pero cuando nos encontramos ante una estructura de no-equilibrio, como las grandes corrientes hidrodinámicas o los relojes quí­micos, tiene que haber señales que recorran todo el sistema, tiene que suceder que los elementos de la materia empiecen a ver más allá, y que la materia se vuelva «sensible».

Ahora bien, yo no soy biólogo, pero es evidente que respecto a la vida esto tiene un gran significado. La vida no es solamente quí­mica. La vida tiene que haber incorporado todas las otras propiedades fí­sicas, es decir la gravitación, los campos electromagnéticos, la luz, el clima. De alguna manera se requiere una quí­mica abierta al mundo externo, y sólo la materia alejada de las condiciones de equilibrio tiene esta flexibilidad. ¿Y por qué esta flexibilidad? Cuando estamos lejos de las condiciones de equilibrio, las ecuaciones no son lineales; hay muchas propiedades posibles, muchos estados posibles, que son las distintas estructuras disipativas accesibles. En cambio, si nos acercamos al equilibrio, la situación es la contraria: todo resulta lineal y no hay más que una sola ecuación.

He necesitado algún tiempo para llegar a esta concepción, que en aquel momento representaba una novedad absoluta. Ahora, naturalmente, se han añadido muchas otras cosas, los atractores, las sensibilidad a las condiciones iniciales, el azar determinista, pero todo ha ido viniendo después.

Si usted me pregunta cuáles son los elementos que me han influido, yo citarí­a en primer lugar el libro de Schrí¶dinger What is Life?, un libro muy interesante, a menudo profético, que intenta comprender la estructura de las biomoléculas. Schrí¶dinger hablaba de cristales aperiódicos, y ésta es una visión realmente profética, pero cuando llegaba al orden biológico, decí­a: «Tiene que haber algo en el mecanismo de la vida que impide que la vida se degrade, debe haber algún fenómeno irreversible»; pero no tení­a nada que decir sobre este fenómeno.

A mí­ me vino la idea de que es la función la que crea la estructura. Tomemos una ciudad: la ciudad vive gracias a que intercambia materias primas o energí­a con el campo que la circunda. Es la función la que crea la estructura. Pero la función, el flujo de materia y energí­a, es evidentemente una situación de no-equilibrio.

El libro de Schrí¶dinger me hizo intuir en 1945 que los fenómenos irreversibles podí­an ser el origen de la organización biológica, y desde entonces esta idea no me ha abandonado nunca.

Otra obra que me ha influido, aunque pueda sorprender, es el libro de Jacques Monod El azar y la necesidad. Yo no estaba nada de acuerdo con Monod, porque él poní­a la vida fuera de la materia, como un epifenómeno debido al azar, pero de alguna manera ajeno a las grandes leyes.

Lo que habí­a aprendido de la termodinámica me permití­a tener una concepción totalmente distinta. Según mi punto de vista, la vida expresa mejor que cualquier otro fenómeno fí­sico algunas leyes esenciales de la naturaleza. La vida es el reino de lo no-lineal, la vida es el reino de la autonomí­a del tiempo, es el reino de la multiplicidad de las estructuras. Y esto no se ve fácilmente en el universo no viviente.

En el universo no viviente hay estructuras, efectivamente, existe lo no-lineal, pero los tiempos de la evolución son mucho más largos. Mientras que la vida se caracteriza por esta inestabilidad que hace que veamos nacer y desaparecer estructuras en tiempos geológicos. Y es por esto que voy aún más lejos y digo: la vida humana, la vida de las sociedades nos permite observar este fenómeno todaví­a mejor, porque en este caso lo vemos en una escala de tiempo todaví­a más corta.»

[Johnnie]

Dice muchas tonterí­as, pero también tiene alguna buena idea.

Un ecosistema en equilibrio no es diferente, en cuanto al hecho de poseer una estructura, a la superficie de Marte.  Una explosión volcánica es cien mil veces más súbita que la vida de un conejo... las grandes leyes son mucho más fáciles de entender si tomamos un sistema en el que se muestren el menor número de ellas, de manera que la vida solo puede ser entendida a través de ellas ahora que empezamos a entenderlas a ellas bastante bien.

Me gusta la identificación del no-equilibrio con los aspectos que no logramos aprehender de aquello-que-es-la-vida y, al tiempo, con la no linealidad.  El caos y los atractores, que yo sepa, no tienen nada que ver.

[Kamarasa GregorioSamsa]

Dice muchas tonterí­as, pero también tiene alguna buena idea.

Un ecosistema en equilibrio no es diferente, en cuanto al hecho de poseer una estructura, a la superficie de Marte.  Una explosión volcánica es cien mil veces más súbita que la vida de un conejo... las grandes leyes son mucho más fáciles de entender si tomamos un sistema en el que se muestren el menor número de ellas, de manera que la vida solo puede ser entendida a través de ellas ahora que empezamos a entenderlas a ellas bastante bien.

Me gusta la identificación del no-equilibrio con los aspectos que no logramos aprehender de aquello-que-es-la-vida y, al tiempo, con la no linealidad.  El caos y los atractores, que yo sepa, no tienen nada que ver.

Bueno, ¿y con qué te quedas, con las tonterí­as o las buenas ideas?


Por cierto, la superficie de marte, aunque tenga estructura, ésta no es disipativa. Hay una ligera diferencia. Y en cuanto a los tiempos de una explosión volcánica, estás comparando fenómenos puntuales con vidas completas; iguálalos y podrás ver que una explosión volcánica tarda bastante más que una respiración del conejo o la vida de una montaña es bastante más larga que la del animal. Esa comparación sí­ que vale