Génesis (II): el origen de la vida

Segunda entrega de la serie de artículos dedicados al Génesis del Universo, en este post hablamos del origen de la vida, desde la materia inerte, y de su evolución, siempre usando a la vez ciencia y filosofía, además de un poco de imaginación y quizá también un poco de intuición para enunciar hipótesis y llegar más lejos en nuestra búsqueda del conocimiento.

¿Qué entendemos por "vida"?

Los seres vivos tienen las capacidades de nacer/generarse a partir de otro ser vivo, crecer/desarrollarse, alimentarse del medio ambiente y responder a sus estímulos, reproducirse/generar réplicas de si mismo y degenerar/morir, aunque esta última capacidad no se da en los seres unicelulares más simples, que son virtualmente inmortales.

Si retrocedemos en el tiempo algunos miles de millones de años nos encontramos con un planeta Tierra sin vida; ¿de dónde surgió? Evidentemente surgió de la materia inanimada, pues no había otra cosa (aquí no hablamos de Religión, evidentemente), así que tenemos que concluir que la materia inerte es capaz de generar vida, si se dan las condiciones adecuadas, una conclusión impresionante, que no todo el mundo es capaz de aceptar. Así que ya tenemos respondido el ¿de dónde?, pero nos falta el ¿cómo? y la más difícil, el ¿por qué?

Generación al azar de sistemas complejos

El el primer artículo de la serie: "Génesis (I): El Big Bang", dimos un ejemplo muy simple de sistema que, de forma autónoma, evoluciona de lo simple a lo complejo; sólo necesita unos bloques simples de construcción, unas pocas reglas de combinación de bloques y un impulso inicial.

Formación de figuras compuestas por agregación: inicialmente disponemos algunas figuras simples moviéndose al azar de tal forma que si chocan entre ellas en unas determinadas condiciones entonces quedaran fusionadas. Al cabo de cierto tiempo esperaremos que se hayan formado figuras más complejas, en un proceso continuo. El azar "asegura" la agregación.

Incluso siendo tan extremadamente simple, ese modelo muestra algunas de las características que tiene nuestro Universo: genera formas complejas a partir de elementos simples usando combinaciones al azar; así, pasó de la energía pura a las partículas elementales, de éstas a los átomos, de éstos a las moléculas, de las moléculas a la materia, y de la materia, por agregación, a los objetos masivos del cosmos. En todo este proceso de "complexificación" se utilizan no sólo objetos sino también reglas de combinación: las que denominamos leyes de la Naturaleza, como el electromagnetismo o la gravedad.

Un poco de Bioquímica

Así, después de miles de millones de años de combinaciones de elementos simples, llegamos a un planeta Tierra que contenía todo lo necesario para generar vida: los materiales y las condiciones iniciales adecuadas. Por exactamente el mismo proceso aleatorio de combinaciones de elementos químicos, en algún momento en la Tierra se generaron las moléculas que denominamos orgánicas de entre las cuáles destacaremos los aminoácidos.

Ácido Málico, tiene diversas funciones en la bioquímica de nuestro cuerpo

Más tarde, por combinación de aminoácidos, se formaron proteínas,  macromoléculas complicadas que son parte fundamental de cualquier ser vivo

Proteína: una cadena larga de aminoácidos ensamblados (Wikipedia Common)

Sistemas que se copian a sí mismos

En las proteínas encontramos una novedad importante: la capacidad de replicarse a sí mismas a partir del material del medio ambiente, que es una de las características que tienen los seres vivos. Simplificando al máximo, lo podemos entender con otro sistema de figuras que se mueven al azar y se combinan entre si, cambiando las reglas: cuadrados y círculos en movimiento pueden unirse, y a veces estaban unidos y se separan; cuando esto último sucede, quedan libres para unirse a otras figuras del entorno, resultando más figuras compuestas:

Dos figuras A, B que estaban unidas formando una figura compuesta AB, eventualmente se separan, y vuelven a unirse cada una por separado con otras figuras afines, formando dos figuras compuestas semejantes a la original, la cual se ha "reproducido"

Fijémonos bien en que esta reproducción de objetos (tanto para figuras simples como para proteínas) sigue siendo producto del azar; esto fue así antes de la aparición de la vida en la Tierra, hace quizá unos 3.000 millones de años.  Pero para que pudiera surgir la vida era necesaria la aparición de propiedades nuevas de las proteínas: es necesario que la proteína pueda duplicarse a sí misma pero del todo insuficiente para generar seres vivos.

Aparecen las enzimas: acelerando  la creación de proteínas

Una primera y necesaria "mejora" fue la aparición de un tipo de proteínas, llamadas enzimas, que aceleran (en lenguaje técnico, catalizan) reacciones bioquímicas; sin las enzimas la producción de nuevas proteínas podría ser demasiado lenta para las necesidades de un ser vivo, gracias a las enzimas la velocidad se incrementa drásticamente. Además, las enzimas son tremendamente específicas: una enzima en particular sólo afectará a una única reacción química, con unos determinados elementos químicos en juego. 

Consideremos un momento este punto: en la industria química se usan habitualmente catalizadores para producir productos químicos a gran escala, y esto ha sido así gracias a décadas de investigación; lo que estamos diciendo aquí es que la Naturaleza produjo, por combinaciones al azar, unos catalizadores especiales para proteínas, llamados enzimas, que son mucho más eficientes que los catalizadores industriales, y además mucho más específicos, lo que quiere decir que sólo aceleran una reacción concreta, pueden "reconocer" si los elementos químicos son exactamente los que la enzima cataliza, cualquier pequeña variación en una de las moléculas que intervienen en la reacción química hará que la enzima la ignore, lo cual es de gran importancia para la compleja química de la vida: gran eficiencia y especificidad. Si hasta ahora no era demasiado sorprendente que se generaran moléculas complejas al azar, a partir de las enzimas comienzan las maravillas, y veremos que llegaremos a un punto de la evolución realmente asombroso. Aunque no hay ninguna "magia" en las funciones enzimáticas, que pueden ser explicadas por la química en términos de geometría molecular, afinidades, niveles de energía, etc. Lo que llama la atención es la aparición espontánea de proteínas específicas que catalizan la creación de otras proteínas ... ¡es como si las proteínas existentes en ese remoto pasado en la Tierra "decidieran" mejorar su sistema reproductivo creando otra proteínas especializadas para ello!

Así pues, aquellas proteínas que se "encontraron" con enzimas específicas se multiplicaron mucho más rápidamente que las que no disponían de enzimas; como consecuencia, con el tiempo las primeras fueron mucho más frecuentes que las segundas. Recordemos que las propias enzimas son también proteínas, así que fue una "cooperación" entre proteínas la que llevó al predominio de algunas de ellas sobre las demás.

Además de la velocidad de creación, las enzimas tuvieron otro efecto: posibilitar la creación de proteínas más complejas; como más grande y complicada es una molécula, más lenta será su generación y también más poco probable que se genere al azar; en cambio con la ayuda de las enzimas se facilita la generación de macromoléculas.

Se cree que gracias a la ayuda de los enzimas se desarrollaron proteínas auto-replicadoras cada vez más complejas, hasta llegar a la generación del ARN, y posteriormente, a partir de éste, al ADN.

Información para la replicación, mutaciones y evolución

Como es sabido las moléculas de ADN tienen la propiedad de ser capaces de almacenar una enorme cantidad de información, lo que las convierte ya no en simples proteínas auto-replicantes, sino en auténticos "planos de construcción" de otras muchas proteínas. El proceso por el cual se codifica esta información y se descodifica es complejo y especializado, no lo detallaremos aquí. 

A partir de la aparición del ADN fue posible que un organismo complejo se replicara a sí mismo sin errores; toda la composición molecular del organismo se codifica en su ADN, el metabolismo del organismo utiliza la información de su ADN para generar todas las proteínas que necesita para su construcción. 

Aunque pueda parecer increíble que todas esta maravillosa maquinaria bioquímica de replicación pueda generarse espontáneamente, todas las evidencias apuntan a que así fue realmente. 

Aunque la replicación de las proteínas, guiada por las instrucciones del ADN, es altamente precisa, siempre pueden producirse errores; quizá en una de cada diez millones de replicaciones se produce un error: se genera una proteína mutante, la cual a su vez "intentará" replicarse, creando una nueva especie de proteínas; el que lo consiga o bien se extinga dependerá de sus características y de su medio ambiente. Lo mismo puede decirse para organismos complejos: su ADN mutará ocasionalmente, generando organismos mutantes, que pueden perdurar o no; en este caso ya hablamos de selección natural, el proceso por el cual se "seleccionan" las especies, tanto originales como mutantes, que perduraran. 

Pero esta es una historia bien conocida y documentada; en este blog nos interesan más las implicaciones de este proceso de génesis y evolución respecto al conocimiento en sentido amplio.  Preguntas como ¿cuál es la probabilidad de que un proceso aleatorio como el descrito llegue a generar seres tan complejos como los actuales? ¿hay un plan en todo esto? ¿puede haber vida generada por un camino evolutivo diferente, o es el único posible? Las abordaremos en el tercer artículo de esta serie.

Actualización (2025): la autoorganización de la materia

Si hasta ahora hemos imaginado que el azar —bien acompañado del tiempo y de ciertas leyes físicas— podría llegar a producir estructuras tan sorprendentes como una célula viva, en los últimos años ha surgido una pieza adicional que ayuda a completar el rompecabezas: la capacidad de la materia para autoorganizarse cuando se encuentra lejos del equilibrio.

La física ha demostrado que en ciertos sistemas, cuando se mantiene un flujo constante de energía (calor, luz, reacciones químicas...), pueden surgir estructuras ordenadas espontáneamente. El caso clásico son las llamadas células de Bénard: al calentar un líquido desde abajo, aparecen patrones hexagonales sin que nadie los diseñe. No son el producto del azar puro, sino la forma más estable y eficiente que el sistema encuentra para disipar la energía.

Inspirado en fenómenos como este, el físico Jeremy England ha propuesto una idea sugerente: la vida podría ser una consecuencia natural de la termodinámica. Según su teoría, las estructuras que disipan mejor la energía (por ejemplo, ciertas moléculas auto-replicantes) tienen más probabilidades de persistir y multiplicarse. En este escenario, la vida no sería solo un accidente improbable, sino también el resultado estadísticamente favorecido de las propiedades físicas de la materia bajo ciertas condiciones energéticas.

De este modo, quizá debamos empezar a ver el origen de la vida no como una excepción afortunada, sino como una consecuencia natural del flujo de energía a través de la materia. Una especie de “gravedad biológica” no basada en la atracción de masas, sino en la atracción de complejidad. Otro resultado más de este universo que, en medio del caos, de vez en cuando se organiza para dar lugar a seres capaces de preguntarse por su propio origen.

Génesis (I): El Big Bang

Inicio una breve serie de artículos sobre el origen del Universo y de la vida, desde el punto de vista de este blog: la Ciencia pero también la Filosofía. La idea general es mostrar como en el origen de la materia y de la vida encontramos conceptos y procesos similares: energía, combinaciones al azar y leyes de combinación que regulan las combinaciones.

Big ... Bang!

En el principio nada existía (existir ... del latín existere: aparecer, emerger, ser, que a su vez se forma de ex + sistere: hacia afuera + tomar posición), pero debemos precisar que había "algo" no manifestado (manifestar viene del latín manifestus: patente, palpable), supondremos que ese algo era energía primordial (energía viene del griego enérgeia: fuerza o capacidad de acción, primordial viene de primordialis: relativo a lo originario, al principio fundamental) en cantidades ingentes; así pues, había una capacidad latente de expresarse, que "de repente", se expresó:

"El universo que conocemos se originó en una inmensa explosión de energía pura desde un punto de dimensión cero y densidad infinita

Claro, en este punto  se abren muchos interrogantes, algunos de los cuales son:

http://www.physicsoftheuniverse.com

• ¿Que es esa "energía primordial"? Pudiera ser una fuerza creativa fundamental, tal como la que busca la denominada Teoría de la gran unificación, que intenta demostrar que, en las condiciones extremas del Universo primitivo, todas las fuerzas de la Naturaleza, electromagnetismo, gravedad, fuerzas nucleares, no estaban manifestadas por separado sino unificadas en una única fuerza primordial de la que posteriormente emanarían las fuerzas que ahora conocemos.
• ¿Cómo puede existir o ser concebido un punto de dimensión cero? Por la teoría de la relatividad sabemos que la realidad que nos rodea es un espacio-tiempo curvo con una curvatura que depende de la masa que hay en los alrededores, como más masa, más retorcido sobre sí mismo es el espacio-tiempo; en un agujero negro la enorme cantidad de masa retuerce tanto el espacio-tiempo que se pliega sobre si mismo de forma que nos queda un punto sin dimensiones ni espaciales ni temporales. De forma semejante, el punto primordial se comporta así: no está manifestado como espacio y tiempo, es solo energía potencial, hay una capacidad infinita sin utilizar.

Por razones desconocidas que quizá quedan fuera del alcance de la ciencia esa energía no manifestada primordial "decidió" manifestarse en forma explosiva (del latín explosio: echar hacia afuera una gran cantidad de energía); aquí, el "afuera" era el espacio-tiempo, que se creó en la misma explosión. No sabemos que había antes de esa explosión, de hecho la misma pregunta no tiene sentido pues no existía un "antes" al no existir el tiempo. Tampoco sabemos qué la produjo, quizá es apropiado decir que "fue una explosión espontánea", o que la energía estaba en un estado inestable y por eso explosionó, pero no hay nada definitivo; por eso también queda abierta la posibilidad (no científica) de un "ente creador" que "pusiera" esa energía y la impulsara a expansionarse.

Mucho más que una explosión: Leyes del Universo primitivo

Se cree que sólo habían transcurrido 10⁻⁴³ segundos y la energía primordial ya empezó a diferenciarse, creando las fuerzas gravitatoria y electro-nuclear; un instante después, 10⁻³⁶ segundos después del big-bang, la fuerza electro-nuclear se diferenció en electromagnética y nuclear. ¿Qué significa este hecho? Sabemos que esas fuerzas tienen expresiones matemáticas muy bien definidas: la gravedad fue descrita por Newton, y más tarde por Einstein, mientras que las fuerzas electromagnéticas fueron descritas por Maxwell, y en cuanto a la nucleares, por diversos físicos.

Ecuación de Einstein, relacionando energía y curvatura del espacio-tiempo

El punto importante aquí es que ... ¡en solo 10⁻³⁶ segundos! se generó toda esa complejidad de campos de fuerzas, las cuales guiaron el posterior desarrollo del Universo primitivo; hay que señalar que de hecho los campos en esos instantes eran cuánticos, de forma que aún hoy en dia no hemos conseguido hallar sus ecuaciones exactas, especialmente en el caso de la gravedad cuántica. Por tanto, la "explosión" fue mucho más que un simple despliegue de energía, fue también un despliegue de complejas leyes físicas que perduran hoy en dia, 15.000 millones de años después.

Para mí, si ya es difícil de entender que pueda haber una cantidad virtualmente infinita de energía en un punto sin dimensiones, todavía es más difícil entender cómo se generaron tales leyes complicadas y exactas, ¿o bien hemos de suponer que no se generaron, sino que ya existían en el punto adimensional original? Pero las leyes son información, más aún, son conocimiento: información altamente estructurada, preparada para ser usada ¿cómo se almacena el conocimiento en un punto adimensional, o cómo se genera desde él? De hecho, esta es una pregunta que hace tiempo me hago: una partícula fundamental, aislada, es decir, un cuanto de un cierto campo, ¿cómo sabe cómo tiene que comportarse? ¿dónde se almacena esa información, ese conocimiento?

Pragmatismo científico y el principio antrópico 

Stephen W. Hawking

La ciencia está renunciando a hacerse estas preguntas, limitándose a contestar lo que cree que realmente pertenece a su ámbito de conocimiento: observar la Naturaleza, descubrir regularidades de comportamiento, intentar describir esas regularidades con un lenguaje exacto. Por ejemplo, la respuesta de Stephen Hawking a la pregunta "¿porqué las leyes del Universo primitivo fueron esas y no otras?, pues cualquiera pequeña variación en ellas, aunque fuera sólo de una centésima parte del 1%, hubiera hecho imposible la existencia del Universo y de la vida tal como los conocemos", es simplemente: «vemos el universo en la forma que es porque nosotros existimos», es una aplicación del llamado "principìo antrópico". Para mí, esta "explicación" no es más que una huida, una ignorancia, pero además una ignorancia que intenta dejar sin sentido a nuestra pregunta, una ignorancia disfrazada de sabiduría, que quiere hacer pasar el afán de saber por ignorancia, pues te dice: "tu pregunta simplemente no tiene sentido, no es una pregunta adecuada". Creo que las preguntas siempre son adecuadas, y lo más honesto es reconocer que no tienes las respuestas, en vez de negar la validez de las preguntas.

Sistemas cibernéticos, regulación y evolución

Un sistema cibernético es auto-regulado, para ello se retro-alimenta, afectando al medio externo y luego adaptándose a él. La Cibernética estudia la regulación y control de todo tipo de sistemas dinámicos y de sus procesos.  Podemos aplicarla al estudio del Universo primitivo, considerándolo como un sistema auto-regulado? En principio no, pues la Cibernética no considera sistemas aislados (aquellos que no intercambian materia ni energía con su entorno), y por definición el Universo es un sistema aislado, pues contiene todo lo existente.

La pregunta es: ¿tenemos conocimiento de algún otro sistema aislado auto-regulado que no sea el Universo? Pues no, al menos hasta mi conocimiento; todo sistema aislado es de hecho una idealización, pues el aislamiento absoluto no existe.

Evolución de un sistema cerrado: energía y entropía

Pensemos en el siguiente sistema cerrado idealizado: en un espacio cerrado dejamos algunas figuras idénticas en movimiento al azar, que obedecen a la siguiente regla:

los choques entre figuras son elásticos, excepto si, al chocar dos figuras, coinciden dos de sus lados en al menos un 50% de su longitud, entonces el choque será inelástico y las dos figuras quedaran unidas.

Podemos imaginar que los lados de las figuras son adhesivos, de forma que si chocan adecuadamente se pegan entre sí. Demos posiciones y velocidades iniciales a las figuras, por ejemplo, la instantánea inicial podría ser:

Figuras moviéndose al azar en un entorno cerrado

Es de esperar que al cabo de cierto tiempo algunas figuras se hayan unido, por ejemplo:

La ley del choque entre figuras produce uniones

Esperando todavía más tiempo más figuras se habrán unido al azar:

Las uniones se hacen más numerosas y complejas

A la larga esperamos que todas las figuras queden unidas en una sola figura, es como si actuara una gravedad en ellas. Este sencillo "Universo" no cumple con la ley de conservación de la energía, pues como es sabido los choques inelásticos disipan energía cinética; en el Universo real la energía cinética se transforma en térmica, pero como en nuestro sistema no hemos definido tal concepto, se va disipando la energía; de hecho, como la temperatura está relacionada con la energía cinética, nuestro simple Universo se enfriará irreversiblemente hasta llegar al estado de equilibrio en el que todas las figuras están juntas. También podemos decir que la entropía en nuestro sistema, que podemos tomar como una medida del desorden del sistema, se reduce progresivamente, violando con ello el segundo principio de la termodinámica. Así pues, no es tan sencillo imaginar un sistema cerrado que no vulnere las leyes de la Física: hay que pensar un poco más.

En nuestra segunda versión de sistema cerrado haremos que la energía perdida en los choques inelásticos se emita en forma de un tipo de radiación para la cual no damos más detalles; esa radiación, una vez emitida, no interactúa con nada, es energía libre. Por tanto el sistema cumple ahora con el principio de conservación de la energía: en el estado final de equilibrio todas las figuras estarán unidas y circulará por el espacio una radiación que contendrá toda la energía cinética perdida. ¿Que pasará con la entropía? A pesar de que las figuras están más ordenadas en el estado final, dado que la energía radiante no puede recuperarse, deberá haber un aumento global de la entropía, y se cumplirá el segundo principio, que de hecho tiene que ver con la irreversibilidad: la energía total se conserva, pero se convierte en otra forma tal que no puede recuperarse el estado inicial de figuras separadas.

Pensemos en una tercera versión del sistema, en la cual la energía radiante pueda ser reabsorbida por las figuras, con el efecto de un aumento de la energía cinética. La energía total sigue conservándose; ¿cuál será el estado final de este sistema? Como la absorción de energía no separa las figuras, sólo las acelera, el estado final será el mismo: una única figura, unión de todas las iniciales, con una velocidad determinada por la conservación de la energía total. ¿Que pasa con la entropía? Que vuelve a disminuir, no hay pérdida de energía cinética total, y hay un aumento del orden del sistema: volvemos a violar la segunda ley. En el Universo real no hay la posibilidad de reabsorción total de la energía perdida, hay una degradación que conduce al aumento de entropía.

Así pues vemos que el Universo primitivo, generado a partir de la "nada", fue muy especial: llevaba intrínsecamente unas leyes estrictas y exactas que cumplió desde el mismo momento de su génesis.

¿De donde surge toda la complejidad?

Incluso en el sistema tan simple que hemos usado como ejemplo, para que evolucione hay que poner unos objetos, unas reglas, unas condiciones iniciales, y un tiempo para que el azar realice combinaciones siguiendo las reglas. En cambio parece ser que el Universo no tuvo "objetos" iniciales sino sólo energía, y tuvo reglas iniciales, ¿pero "quien" y "como" las impuso? Supongamos que la energía primordial ya contiene algunas reglas simples iniciales, las cuales pueden combinarse entre sí para formar reglas más complejas; es un proceso parecido al de la unión de figuras pero con reglas. Imaginemos pues un sistema inicial de reglas y de meta-reglas que permiten combinar reglas para generar nuevas reglas, codificado de alguna forma en la misma energía primordial:

Energía en expansión -> espacio-tiempo
Energía + espacio-tiempo -> campos de fuerzas y partículas elementales
Energía + espacio-tiempo + partículas elementales -> átomos
etc. etc.

La jerarquía creciente de reglas generaría todo el Universo, de hecho todo son reglas, o leyes, incluso la materia es energía que se comporta según reglas. Y todas las reglas serían combinaciones de una única fuente: la energía primordial. Esta energía primordial incluiría potencialidad y reglas de creación. En esta visión del Universo, el Big-bang no fue una explosión inicial, sino un despliegue de energía inteligente, auto-controlada por su propio sistema jerárquico de reglas, que a su vez es auto-generado, y todo lo que existe es expresión directa de esa energía manifestándose mediante lo que llamamos leyes de la Naturaleza.

Dios juega a los dados...

Aunque esta famosa afirmación surgió en el contexto de la Física Cuántica, creo que es de aplicación aquí, pues en el modelo que hemos expuesto, al igual que en el sistema simple de figuras, se deja al azar la combinación y formación de reglas más y más complejas. Ahora bien, sabemos seguro que se formaran tales reglas, solo es preciso darle tiempo al sistema. Así que es un azar relativo, pues los resultados sabemos cuales serán, aunque no este determinado el camino exacto de evolución. 

La pregunta es: ¿cuantas reglas iniciales se crearon en el big-bang? O dicho de otro modo, ¿Cuál es la mínima complejidad inicial que tuvo que crearse para que evolucionara hasta generar el complejo Universo actual? Quizá el lector se habrá dado cuenta de que estoy trazando un paralelismo con la aparición de la vida y su posterior evolución: mi tesis es que la evolución del Universo, desde la explosión inicial hasta ahora, y la evolución de la vida, desde los virus hasta los organismos complejos, siguen patrones parecidos: una materia prima más un conjunto inicial de reglas de formación, que aleatoriamente van generando la complejidad que vemos actualmente, y de la que somos parte. En el siguiente post trataré del origen de la vida.

El límite de velocidad c

En este breve artículo esbozo unas ideas que creo que son innovadoras sobre la naturaleza de la velocidad de la luz en el vacío, c, como límite superior de velocidad. Deducir el valor exacto no es mi propósito, sino más bien intentar mostrar porqué existe un límite superior para la velocidad válido para cualquier móvil sea de la naturaleza que sea.

Velocidad, espacio y tiempo

La velocidad es una ratio o relación entre la variación de la posición de un "objeto móvil", que representamos por Δe y la variación del tiempo empleado en el cambio de posición, representado por Δt; por tanto, definimos v = Δe / Δt. A esta velocidad se la denomina velocidad media, mientras que la velocidad instantánea se define haciendo el límite cuando Δt tiende a ser la diferencial dt : v = de / dt, o sea la derivada de la función posición respecto a la variable tiempo. Para la discusión que sigue, no necesitamos hacer distinciones entre ambas definiciones. 

De esta simple definición no puede derivarse ningún límite a la velocidad; a medida que el móvil recorre una distancia dada en menos tiempo, la velocidad se incrementa sin límite superior. Fue la teoría de la relatividad especial la que descubrió que debe de haber un límite, que es precisamente el de la velocidad de la luz en el vacío, c, y lo hizo mostrando que de otro modo habrían incoherencias con la descripción de las leyes físicas en diversos sistemas de referencia en movimiento entre sí. Esto está ampliamente explicado en muchísimos textos y no lo trataremos aquí. Pero aún se plantea la pregunta ¿cómo puede ser que haya ese límite?, pues no es nada intuitivo para nuestra mente imaginar que no se puede incrementar la velocidad indefinidamente. Hace pocos días vi planteada esta pregunta en una red social de investigadores, y las respuestas eran muy técnicas, y por tanto, de nuevo, nada intuitivas. 

Espacio-tiempo y masa

Desde el "punto de vista" (más exactamente, desde el sistema de referencia) de un fotón, el cuanto de energía electromagnética, o en general, desde el punto de vista de la energía libre, no ligada a ningún objeto material, no existen las posiciones, ni el espacio, ni el tiempo; la realidad desde el punto de vista de la energía libre es un eterno aquí-ahora, sin separaciones. Esta afirmación, que puede parecer al lector algo mística, es consecuencia directa de la relatividad especial. En efecto, en relatividad el tiempo es relativo al sistema de referencia, y la relación entre el tiempo medido en dos sistemas distintos es:

Cuando la velocidad V del sistema de referencia en movimiento se hace igual a c, el denominador se anula y el tiempo medido en ese sistema se hace igual a ∞. ¿Que significa esto?  El reloj que mide el tiempo propio del sistema de referencia "energía libre" se para, de forma que cualquier cambio de posición necesita de un tiempo infinito para producirse. Esto puede verse también desde el punto de vista del espacio; la relación entre longitudes entre dos sistemas de referencia es:

Cuando v = c, vemos que la longitud del sistema "energía libre" se hace igual a 0, esto es, no hay longitudes, no hay distancias desde el "punto de vista" de la energía libre. Es por esto que el tiempo propio se hace infinito, pues no pueden haber cambios de posición, pues no hay distancias. 

Esta situación requiere que el sistema de referencia sea el de la energía libre; cuando la energía está ligada, o bien se produce masa, o bien la energía es absorbida por la materia. En efecto, también de la relatividad especial conocemos la relación E = mc² que relaciona masa con energía ligada. Cuando la luz que nos rodea incide sobre los objetos materiales, parte es reflejada y parte es absorbida por la materia. La misma materia que nos rodea es una energía fabulosa condensada. En el momento que la energía no es libre, sino que se relaciona con materia, o bien forma materia, en ese momento tiene sentido hablar de espacio-tiempo, pues la ligadura crea una posición en el espacio. Así pues, podemos decir que la presencia de masa crea el espacio-tiempo, y que en ausencia de masa no existe nada que pueda definirse como espacio o tiempo.

Significado del límite de velocidad

Supongamos que dos partículas con muy poca masa, procedentes de extremos opuestos de un acelerador de partículas, o de estrellas lejanas, tanto da, se acercan una a la otra, y cada una de ellas tiene una velocidad, en nuestro sistema de referencia, próxima a c, digamos, 0.9c. Sabemos por la relatividad que la velocidad relativa entre las dos partículas no será 0.9c + 0.9c = 1.8c  sino que se calculará con las transformaciones de Lorentz y siempre será menor que c. ¿Pero porque sucede esto, más allá de las ecuaciones? Evidentemente ha de ser una propiedad del espacio-tiempo la que lo explique. Hay que enfocarlo al revés: no es que haya un límite de velocidad, es que la materia está en el espacio-tiempo, y la energía libre no. Las partículas "casi inmateriales" están en el limbo entre materia y energía libre, pueden tener velocidades cercanas a c, pero aún están sometidas al espacio-tiempo. Además, recordemos que la velocidad es siempre relativa: es a nosotros, seres materiales, que nos parece medir una velocidad finita, pero para la energía es un concepto que no existe.

Entonces tenemos dos cuestiones relacionadas, con respuestas distintas:

1. ¿Porqué hay una velocidad límite? El hecho de que exista el concepto de velocidad es debido a que existe un espacio-tiempo, el cual es generado por la presencia de materia, que es energía condensada. Desde el punto de vista referencial de la materia hay velocidad, desde el punto de vista de la energía libre no la hay. Supongamos que no existiera tal límite de velocidad; entonces en teoría un cuerpo material podría alcanzar una velocidad infinita. A esa velocidad, el cuerpo tendría el mismo "punto de vista" que la energía libre: el tiempo empleado en moverse entre dos puntos sería cero, y por tanto la distancia aparente sería también cero. Ese objeto estaría en todas partes a la vez, en un único instante; pero ese estado es contradictorio con su propia existencia como objeto con unas dimensiones y una posición, las cuales quedarían indeterminadas ... simplemente no sería un objeto material. 
2. ¿Porqué esa velocidad límite es precisamente c, y para todos los objetos y todo el Universo? Esta pregunta es la que contesta la teoría de la relatividad.

En cambio no hay límite teórico para la aceleración

Si no hay espacio ni tiempo, no se puede definir la velocidad, ni tampoco la aceleración. En presencia de masa, tenemos espacio-tiempo, posición, velocidad, pero además se genera gravedad, la cual incluye la presencia de una aceleración intrínseca. Curiosamente no hay un límite teórico para la aceleración, como sí lo hay para la velocidad. ¿Porqué? En realidad debe de ser así, pues habiendo un límite para la velocidad en el espacio-tiempo, la aceleración necesaria para alcanzar esa velocidad ha de ser infinita.


Esto es así debido al cambio de masa producido a medida que aceleramos un objeto, M = ɣm  donde M es la masa en movimiento, m la masa en reposo y ɣ es el factor de Lorentz, que tiende a infinito cuando la velocidad se acerca a c. No tenemos que imaginar que el objeto va adquiriendo materia a medida que acelera, lo que gana es masa inercial, o sea resistencia al cambio de velocidad.

Siendo equivalentes la masa inercial y la gravitatoria (principio de equivalencia de la relatividad general) se infiere que no hay límite para la aceleración causada por la gravedad. Ahora bien, en las cercanías de un agujero negro, la materia es acelerada tan fuertemente que el tiempo de aceleración es corto, la materia se disgrega en partículas fundamentales, las cuales se precipitan al agujero negro a velocidades cercanas a la de la luz.

Límitaciones de la toma de decisiones racionales

En la toma de decisiones racionales, tanto personales como grupales, nos encontramos frecuentemente que puede ser imposible encontrar la solución óptima, incluso en situaciones simples. Para ver el origen de las dificultades, vemos primero que se entiende por "racional", y como se aplica el raciocinio al conocimiento y a las decisiones, para luego explorar las limitaciones de las decisiones racionales. 

Mente racional y conocimiento

Un razonamiento es un proceso mental que es consistente (esto es, libre de contradicciones) dirigido a un objetivo, que puede ser simplemente comprender algo, o bien puede ser decidir una acción, intentando que ésta sea la mejor de entre un conjunto de elecciones posibles. En pocas palabras, se busca descripción, control y predicción. La Ciencia y la Tecnologia son racionales, y es evidente lo que han logrado y siguen logrando en sus objetivos de entender y controlar nuestro entorno. En cambio la Ley y el Derecho no son estrictamente racionales, ya que la Ley es simplemente la expresión de la voluntad de los legisladores, y el Derecho es un fenómeno social, histórico, no es el resultado de ningún proceso racional, si no la expresión de unas costumbres y voluntades políticas (Ley, principios, derechos - Luis Prieto Sanchís). También la Sociología no es estrictamente racional, de hecho hay puntos de vista que defienden una Sociología subjetiva, no hay un objetivo sobre el cual aplicar un razonamiento, sino sujetos distintos, cada uno de los cuales ve las cosas desde su punto de vista particular, que puede ser racional o no.

Por tanto hay que discernir entre conocimiento racional (como el científico) y conocimiento no racional (como el conocimiento de las leyes de un país), aunque esta división no puede tomarse a rajatabla, pues el científico a veces usa la intuición para avanzar en una teoría, y el legislador aplica su mente racional al redactar una nueva ley. 

El racionalismo, formulado por Descartes en el siglo XVII, pero que ya existía desde Sócrates y Platón, enuncia que la fuente del auténtico conocimiento es la razón, el proceso de razonamiento. En el siglo XVIII aparecieron diversas corrientes de pensamiento abiertamente anti-racionalistas, por ejemplo Kierkegaard ("la verdad es subjetividad"), Nietzsche ("la vida es curso ciego, irracional y sin sentido”), etc. (ver por ejemplo el artículo Antiracionalismo y existencialismo). Posteriormente (finales del XIX) el racionalismo evolucionó hacia su moderna concepción, más científica: la razón debe de tener en cuenta los hechos observables para llegar a conclusiones, no es seguro el conocimiento que no ha pasado por el filtro de la verificación experimental. 

Las dos corrientes contrapuestas de racionalismo y anti-racionalismo continúan a lo largo del siglo XX: el racionalismo  se ve reforzado por el desarrollo de la ciencia y de la técnica, pero el anti-racionalismo también se refuerza debido a la dificultad de encontrar un sentido a la vida y a los acontecimientos trágicos, como por ejemplo las dos guerras mundiales. Además, la ciencia del siglo XX, concretamente la Física, se da cuenta de la insuficiencia de la visión mecanicista tradicional, teniendo por fuerza que abrirse a la inmaterialidad de la geometría del espacio-tiempo y de la mecánica cuántica. Por todo ello desde los años 60 del siglo XX muchos abandonan el reduccionismo científico y se abren al reino insondable del espíritu (movimientos "New Age"). 

Decisiones racionales

Recordando la definición de racionalidad,  vemos que además de ser la base del conocimiento racional, también lo es del proceso mental dirigido a decidir una acción. 

En lo que sigue me centraré no en el debate entre racionalismo y anti-racionalismo como fuente de conocimiento, sino en las limitaciones de la toma de decisiones racionales, tanto personales como grupales, mostrando que puede ser imposible encontrar esa solución óptima, incluso en situaciones simples. 

En la teoría de las decisiones se estudian los distintos tipos de decisiones, así como las formas de seleccionar la "mejor" decisión que pueda ser tomada de entre un conjunto de alternativas. Obviamente este es un asunto de la máxima importancia pues tenemos que tomar decisiones continuamente, así que saber cual es la mejor opción es realmente importante. Y esto es cierto tanto a nivel individual, como familiar, laboral, y social. En efecto, la corriente ideológica predominante en Economía es la de la decisión racional, en la cual se supone que el sujeto es totalmente egoísta y tiene como objetivo el maximizar su utilidad-beneficio y el reducir los costos o riesgos, y su decisión racional persigue ese objetivo. Esa ideología, llevada al extremo, ha provocado la primera gran crisis financiera del siglo XXI, ya que cada sujeto económico procura maximizar su beneficio sin importarle el posible daño colateral causado a otros sujetos.  Se postula que el individuo, en cualquier decisión, se preocupará por defender sus propios intereses, o los de su grupo, que no es más que una parte de sus intereses. Incluso hay autores que defienden que esta es la mejor postura posible.

En general, a poco que el lector se informe sobre teoría de decisiones, llegará a la conclusión de que sólo es aplicable a un reducido número de problemas, aquellos en los que pueda definirse exactamente que se entiende por la "mejor" decisión, y además que el decisor conozca toda la información relevante, etc.

Hay dos situaciones en las que la decisión es compleja: 1) cuando el objetivo óptimo no está bien definido, esto es, cuando no tenemos muy claras nuestras prioridades, y 2) cuando el proceso de elección racional no está bien definido, o es demasiado complejo. Estas situaciones son frecuentes cuando las decisiones afectan a un grupo heterogéneo de individuos.

Indecibilidad e inconmensurabilidad

La indecibilidad se define como la propiedad de un problema de decisión que no tiene un proceso racional (o no sabemos encontrarlo) que nos lleve a la decisión óptima. La inconmensurabilidad se refiere a la imposibilidad de decidir cuál de dos teorías es la correcta. la más correcta, o la mejor. Veamos un ejemplo muy simple de indecibilidad en la vida diaria.

Es fácil ver que incluso en las decisiones simples puede ser complejo, e incluso imposible, definir que se entiende por decisión óptima: una familia de 4 miembros A, B, C, D quiere decidir democraticamente, esto es,  todos los miembros de la familia tienen una opinión del mismo valor, su destino de vacaciones de entre tres posibles: playa, montaña, o turismo en una ciudad extranjera. Deciden votar cada uno ordenando de más a menos cada destino según sus preferencias. Los resultados de la votación han sido:

	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
A	1	2	3
B	1	3	2
C	3	1	2
D	3	2	1

Por ejemplo, el miembro A ha elegido en primer lugar playa, en segundo montaña y en último lugar de preferencia una ciudad en el extranjero. Planteamos la pregunta: ¿cuál es el mejor destino para esta familia? Para responder, necesitamos definir que se entiende por "mejor destino para la familia".  Si intentamos aplicar el principio simple de que elija la mayoría simple, que sostiene que si al menos la mitad más uno de los votantes han decidido un cierto destino, ese es el mejor, vemos que no es aplicable, pues hay diversos empates en número de votos:

	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
1ª opción	2	1	1
2ª opción	0	2	2
3ª opción	2	1	1
	4	4	4

Otro método de elección es tomar al más votado como primera opción; en ese caso seria el destino playa el elegido, pero fijémonos que el 50% de los miembros han votado playa en última opción, como el menos deseable de los destinos, así que realmente este método "castiga" a la mitad de la familia a ir de vacaciones donde menos le apetece, ya no parece tan buena opción. 

En teoría de las votaciones se estudian diversos métodos de elección de candidatos; entre ellos, probemos el método de Condorcet, especialmente útil para el caso que nos ocupa de votaciones por orden de preferencia. Se forman las matrices de preferencias de cada miembro de la familia, y se suman todas las matrices; por ejemplo, para el miembro A la matriz es

A	no preferidos
Preferidos	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
1-Playa		1	1
2-Montaña	0		1
3-Ciudad	0	0

La tabla se interpreta así: el miembro A prefiere la  playa a los otros destinos (fila 1), y prefiere la montaña a la ciudad (fila 2). En la diagonal no hay datos pues no tiene sentido preferir un destino respecto de sí mismo. Sumando las cuatro matrices obtenemos:

Totales	no preferidos
Preferidos	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
1-Playa		2	2
2-Montaña	2		2
3-Ciudad	2	2

Vemos que hay empate entre todos los destinos, por lo que este método no decide nada. Podríamos seguir aplicando métodos de decisión, pero no es necesario, ya que la idea era simplemente mostrar lo complicado que puede ser tomar un decisión de entre varias posibles incluso en casos tan simples como el presentado. De hecho, es mucho peor: no es que sea complicado encontrar la "mejor" solución, es que es imposible. Por ello, hablamos de indecibilidad en el sentido de imposibilidad de encontrar racionalmente la mejor opción. No obstante, las decisiones han de ser tomadas, caso contrario, ¡la familia se quedará sin vacaciones!

Creencias, Ideologías y Políticas

Siendo la toma de decisiones simples, nada simple, imaginemos que pasa con las decisiones complejas; las sociedades modernas se hacen más y más complejas a medida que se desarrollan: tenemos miles de normas, directivas, leyes, etc. y su número va creciendo; al redactar cualquiera de ellas se están tomando decisiones que afectaran a grupos de personas que quedaran sujetas a las normas. ¿Cómo se toman estas decisiones? ¿Con que criterios? Dada la imposibilidad de decidir de forma óptima, las ideologías y creencias se revelan como necesarias para poder decidir.

Una ideología viene a ser una especie de profiláctico contra la incertidumbre para un grupo social; las ideas preconcebidas y pre-aceptadas como ciertas de la ideología escogida por el grupo ayudan en buena parte a tomar las decisiones necesarias de ámbito social. Estas ideologías inspiran políticas, que aplican los representantes en la tarea de gobierno. Del mismo modo, las creencias personales tienen el mismo papel pero en el ámbito personal y familiar. Evidentemente, ninguna ideología, política o creencia es "la más correcta", debido a la indecibilidad intrínseca que hemos explicado, así que cualquier decisión tomada, por muy elaborada que sea, será siempre sólo parcialmente correcta. Desde este punto de vista es interesante observar el hecho de que, habitualmente, se olvida esta limitación intrínseca, y se defienden ideologías y creencias como si fueran las únicas correctas, produciendo enfrentamientos entre grupos e individuos que pueden ser desde dialécticos hasta extremadamente violentos (!). El diagrama siguiente intenta resumir estas ideas:

Relaciones entre individuos, grupos, sistemas de creencias e ideologías, y toma de decisiones

Toma de decisiones altruista

El egoísmo es una conducta natural heredada del instinto de supervivencia que vela por nuestro bienestar y seguridad. Ya hemos mencionado que el denominado egoísmo racional  se ha usado y sigue usando como base de la teoría económica y en la teoría política, así como en la toma de decisiones en general.

Sin embargo, vamos a hacer un experimento; retomemos el ejemplo de la familia que no sabe donde ir de vacaciones, pero esta vez los miembros no votaran egoístamente, sino pensando en la satisfacción de los demás miembros, según las siguientes reglas:

1. cada votante intentará que nadie se vea obligado a ir de vacaciones a un destino votado en último lugar, o si no es posible, al menos que afecte al menor número posible de familiares, ignorando sus propias preferencias, pensando que lo mejor para sus familiares es también lo mejor para él, 
2. en caso de que la regla anterior produjera empates entre destinos, entonces votará según su propio gusto.  

Se supone que cada miembro conoce las preferencias de los demás, por algo son familia. Aplicando estas reglas los votos quedan modificados de la siguiente forma (compruebe el lector que realmente se han seguido las reglas):

	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
A	3	2	1
B	3	2	1
C	3	1	2
D	3	2	1

Si aplicamos el principio de mayoría simple ahora tenemos un ganador claro:

mayoría simple:
	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
1ª opción	0	1	3
2ª opción	0	3	1
3ª opción	4	0	0
	4	4	4

Si aplicamos Condorcet, obtenemos el mismo resultado:

Totales	no preferidos
Preferidos	1-Playa	2-Montaña	3-Ciudad
1-Playa		0	0
2-Montaña	4		1
3-Ciudad	4	3

Por tanto vemos que en este simple ejemplo el poner a los demás por delante de uno mismo ha clarificado la decisión, así que parece que en este ejemplo es más racional proceder de forma altruista. ¿Sucederá esto en todos los casos? Creo que es difícil, o muy difícil, demostrarlo rigurosamente, queda como un problema abierto.

¿Existe un límite para el conocimiento intelectual?

Los logros del intelecto parecen no tener límite alguno, ya se habla de la era del conocimiento como la sucesora de la actual era de la información, la cual a su vez sucede a la era industrial. ¿Llegaremos a tener las respuestas de todas las preguntas? Quien sabe ... pero en mi modesta opinión, el mero conocimiento intelectual tiene sus límites, y de hecho ya los hemos alcanzado. Me explico.

Conocimiento intelectual
¿Que es el conocimiento intelectual? Bien, este es un tema que se adentra en el campo de la Filosofía del conocimiento, pero esta incursión no será ningún problema, ya que este bloc siempre se ha movido cómodamente en los terrenos científico y filosófico por igual, especialmente en el "limbo" situado entre Ciencia y Filosofía. Para los efectos de este post me conformo con dar una definición escueta, de otro modo una discusión completa del conocimiento intelectual nos llevaria a llenar no sólo este post, sino una larga serie de ellos. Diremos simplemente que:

El conocimiento intelectual es objetivo, se basa en la creación y uso de objetos (mentales) inteligibles.  El intelecto tiene la capacidad cognoscitiva: el sujeto intelectual genera una abstracción del objeto exterior, llamada imagen cognoscitiva. Además, la capacidad racional del intelecto es capaz de relacionar objetos de conocimiento, descubriendo causas y efectos entre ellos, lo que le lleva a generar nuevo conocimiento de forma independiente del mundo exterior.

Como ejemplo de esta definición, tenemos el conocimiento científico, en el que a partir de datos empíricos, objetivos y comprobables, se generan conceptos tales como leyes de la Naturaleza, ecuaciones, etc. Relacionando estas leyes, la capacidad racional científica produce nuevo conocimiento teórico, el cual posteriormente se intenta verificar experimentalmente.

¿Hay otro conocimiento que no sea intelectual?
Antes de plantear los límites del conocimiento intelectual, de forma natural surge la pregunta de si realmente hay otro tipo de conocimiento, una pregunta difícil de responder ... desde una perspectiva intelectual. Bien. Pongamos nuestra atención sobre una semilla, una semilla cualquiera. Una semilla es una planta en potencia; el proceso de germinación se pone en marcha automáticamente cuando se dan las circunstancias apropiadas para ello; y es un proceso complejo, de creación de células altamente especializadas y altamente organizadas, que cooperaran para mantener viva la planta. Sabemos que ese complejo proceso está programado, codificado en el ADN de la planta; o sea que la semilla contiene un programa de desarrollo, contiene información compleja, estructurada, contiene el conocimiento exacto de cómo crear una planta a partir de la tierra, el aire y la radiación solar. Este conocimiento, existente en la semilla, no es intelectual, no se ha generado mediante la aplicación de ninguna capacidad racional, se ha generado en el curso de la evolución de la vida, y se generó antes de que existiera en nuestro planeta ningún ser racional. Otra cosa es que el científico, usando su capacidad racional, entienda el proceso de germinación, adquiriendo conocimiento intelectual sobre el proceso. Pero el proceso en sí, no necesita el intelecto para nada.

Ciencias de la Naturaleza y tecnología
Vemos pues que la Naturaleza nos da un ejemplo claro de conocimiento no intelectual, pues de hecho toda la creación que nos rodea, no sólo la germinación de una semilla, contiene ingentes cantidades de conocimiento no intelectual. Nuestro propio cuerpo es otro ejemplo complejo; la ciencia médica lo estudia, racionalizando sus procesos, una empresa aún no terminada, pues siguen habiendo muchas preguntas abiertas. El Universo tiene sus propias leyes, hay ahí un conocimiento por descubrir. Como el lector ya habrá notado, una de las tesis que mantengo aquí es que:

el intelecto no crea conocimiento científico, lo que hace realmente es convertir un conocimiento natural no intelectual a una forma racional, descubre conocimiento "ahí afuera", y se esfuerza por racionalizarlo, por darle una forma racional con la que poder trabajar.

Descubrimos leyes de la Naturaleza y les damos una forma racional, no creamos leyes de la Naturaleza.

Por supuesto, estoy hablando del conocimiento científico, pues en la técnica sí existe creación intelectual de conocimiento: cuando, por ejemplo, Antonio Meucci inventó el teléfono, no descubrió nada que existiera previamente, sino que aplicando su capacidad racional creó un nuevo concepto y un nuevo avance tecnológico.

¿En el límite del conocimiento intelectual?
Ya a principios del siglo XX la ciencia física, en su exploración de los límites de la materia y la energía, empezó a descubrir leyes naturales ininteligibles, esto es, hechos que desbordan la capacidad cognoscitiva del intelecto. Hasta entonces esto nunca había ocurrido: todos los descubrimientos se racionalizaban y se entendían, no habían leyes de la Naturaleza que no pudieran comprenderse racionalmente.  Pero en los últimos cien años el avance de los descubrimientos y de la racionalización, matemática en el caso de la Física, de hechos incomprensibles para el intelecto ha sido imparable. Actualmente, un físico profesional, no digamos ya una persona no especialista en Física, no entiende realmente muchas de las leyes descubiertas, simplemente las acepta como instrumento de trabajo, de forma absolutamente pragmática.

¿Quién entiende, realmente, que el tiempo, de por sí, no existe? Sólo existe como contraparte de la realidad física conocida por el nombre de espacio-tiempo. De hecho, tampoco el espacio-tiempo tiene una existencia independiente, sino que está relacionada con la presencia de materia y con la más misteriosa de las fuerzas de la Naturaleza, la gravedad. Tenemos ecuaciones que describen todo esto, producto de la racionalización de las observaciones empíricas, y del descubrimiento, racional también, de relaciones teóricas entre ecuaciones. Pero hemos perdido por el camino, por así decirlo, la comprensión intelectual.

¿Quién entiende, realmente, la mecánica cuántica? Como dijo el premio Nobel de Física Richard Feynman, "Si usted piensa que entiende la mecánica cuántica... entonces usted no entiende la mecánica cuántica". Estamos en lo mismo: tenemos ecuaciones, hemos racionalizado un comportamiento realmente barroco de la materia y la energía a muy pequeña escala, lo cual es en sí un logro impresionante del intelecto, pero a cambio hemos tenido que renunciar a entenderla.

Es por este motivo que me atrevo a decir que hemos llegado a un punto límite, en el cual la capacidad racional está generando un conocimiento que ya no es comprensible, ni siquiera para los expertos en la materia. ¿En qué sentido no es comprensible? Si consideramos el entendimiento como la capacidad racional de relacionar los contenidos subjetivos de la mente con la realidad exterior percibida, e integrarlos en una estructura con significado, entonces la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica no se comprenden, pues no podemos relacionar el conocimiento de nuestra realidad cercana con los extraños conceptos de esas teorías; más aún, sus afirmaciones chocan frontalmente con nuestra experiencia empírica del día a día. Para nosotros el tiempo y el espacio existen como entidades separadas.

En cierto modo es lógico que así sea, pues con el intelecto estamos explorando áreas de conocimiento que están mucho más allá del ámbito original al que está destinado: el mundo cercano de los objetos que nos rodean. No tenemos la capacidad de imaginar realmente cómo debe de ser un agujero negro del espacio, una región del Universo donde el espacio-tiempo colapsa, porque es un concepto muy extraño a nuestro entorno habitual. Este hecho nos lleva, a mi entender, a formular dos preguntas importantes por sus consecuencias:

1. ¿Es posible que nuestro intelecto, o nuestro cerebro, o ambos, evolucionen en un futuro de forma que seamos capaces de realmente entender los aspectos de la realidad física que ahora están más allá de nuestra comprensión?
2. Si por el contrario no es posible llegar a entender los nuevos descubrimientos, entonces esta limitación llegará en un futuro a ser determinante, y nos impedirá avanzar más en el conocimiento de la realidad?

En cuanto a la primera pregunta ya escribí algo al respecto en un post anterior en este mismo bloc: ¿Puede la Física moderna hacer evolucionar nuestro cerebro? En él simplemente resumo una idea formulada por el renombrado físico Leonard Susskind. El cerebro, y la mente también, son sumamente adaptables, así que la idea puede tener un buen fundamento.

La segunda pregunta es la que origina este post; de hecho como ya hemos comentado llevamos cien años realizando nuevos descubrimientos en campos que no son inteligibles, en el sentido que se ha expuesto. Parece pues que no es necesario entender la Naturaleza para seguir descubriendo sus leyes. El método científico, racional, es capaz de crear teorías que representan muy bien el comportamiento del Universo incluso sin entenderlo realmente. No obstante, la "rareza" conceptual de las teorías actuales parece alejarlas del ciudadano culto medio, que a lo sumo sólo tiene algún atisbo de ellas en alguna película de ciencia ficción, las cuales frecuentemente no son buenos referentes. No olvidemos los libros de divulgación científica, como los best-sellers de Stephen Hawking ... si los han leído, ¿realmente los entendieron?

¿Porqué es tan complicado?

Aparte de la "rareza" de las teorías físicas, hay otro aspecto que llama mi atención, y que presento aquí: ¿porqué es tan complicada de entender la Naturaleza?  Y ahora ya no estamos hablando sólo del campo de aplicación de  la Física, sino de la ciencia en general. Incluso los sucesos más triviales, cuando quieren entenderse totalmente de forma racional, se vuelven tan complicados que necesitamos estudiar una carrera y hacernos especialistas en ese tema, e incluso así frecuentemente nos encontraremos con dificultades. Algunos ejemplos:

•  Quitamos el tapón de un depósito de agua; se forma un remolino alrededor del desagüe: un vórtice. Los detalles exactos de ese remolino, diámetro, duración, velocidad del agua en él, etc.  son complicados. Se pueden tratar razonablemente bien ciertos casos especiales, pero en general es un problema abierto, del cual incluso de realizan congresos y simposios (ver por ejemplo: International Conference on Vortex Flows and Vortex Models).
• Observamos como germina una semilla; a grandes rasgos es un fenómeno comprendido, al menos de forma superficial, desde la antigüedad, pero para saber los detalles exactos necesitamos conocimientos avanzados de genética y bioquímica.
• Vemos un amanecer, el Sol vuelve a iluminar un nuevo día; pero realmente, ¿cómo produce luz el Sol? De nuevo, hay que tener conocimientos avanzados de física nuclear y astrofísica para responder. 

Esta complejidad de la realidad, al menos desde el punto de vista racional, me plantea también algunas preguntas sobre el intelecto:

• La complejidad que vemos, ¿es inherente, intrínseca, o bien sólo aparente? Quizás nuestro intelecto no está preparado para entender de forma exacta todas las cuestiones, sino que es un instrumento de poca precisión; debido a ello, necesitamos años de entrenamiento en una escuela superior dedicados a aprender unos conocimientos limitados a un campo de especialización que han tardado milenios en producirse. Por tanto, la complejidad que vemos sería producida por la inadecuación del instrumento utilizado.



Ecuaciones del electromagnetismo en presencia de gravedad, utilizan magnitudes tensoriales, y son ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

• ¿Hay otros posibles caminos de obtener conocimiento que sean más asequibles, menos costosos,  para nuestra comprensión? 

Dejo abiertas a consideración estas dos últimas cuestiones. Para terminar, un último ejemplo de complejidad técnica para describir la electricidad y el magnetismo en presencia de gravedad:

¿Puede la Física moderna hacer evolucionar nuestro cerebro?

En una entrevista realizada a Leonard Susskind, destacado investigador en Física teórica en la Universidad de Stanford, para Investigación y Ciencia (septiembre 2011) Susskind menciona que quizá la realidad rebasa los límites de nuestra capacidad de comprensión. Por otro lado, nuestra capacidad cognitiva reside en el cerebro, y recientes investigaciones en el campo de la neurología parecen confirmar que esta capacidad puede desarrollarse, adaptándose al ambiente si es necesario. Entonces, ¿el intentar comprender la realidad cuántica, puede modificar nuestra capacidad cognitiva? O bien, ¿hemos llegado a un punto en que sólo podemos enunciar leyes matemáticas, pero debemos renunciar a entender realmente qué significan?

Redes neuronales

Los seres humanos y otros animales procesan la  información con redes neuronales. Estas se forman a partir de miles de millones de neuronas (células nerviosas) que intercambian breves pulsos eléctricos llamados potenciales de acción. Algoritmos informáticos que imitan estas estructuras biológicas se conocen formalmente como redes neuronales artificiales para distinguirlos de las biológicas. Sin embargo, la mayoría de los científicos e ingenieros no son tan formales y el uso de la red neuronal como término que puede incluir tanto los sistemas biológicos y no biológicos. 

La investigación de redes neuronales es motivada por dos deseos: conseguir una mejor comprensión del cerebro humano, y desarrollar equipos que pueden hacer frente a problemas abstractos. Por ejemplo, los ordenadores convencionales tienen problemas para entender el habla y el reconocimiento de rostros de la gente. En comparación, los humanos hacen muy bien en estas tareas.

Los sistemas nerviosos son complejas redes capaces de generar e integrar la información de múltiples fuentes externas y internas en tiempo real. Todos los estudios confirman que las áreas cerebrales corticales en el cerebro de mamíferos no están ni completamente conectadas unos con otros ni vinculadas al azar, en su lugar, sus inter-conexiones muestran una organización específica e intrincada. Las redes cerebrales contienen estructuras que se forman por la evolución, por desarrollo ontogénico, que dependen de la experiencia,  refinándose, o bien degradándose como resultado de lesiones del cerebro o enfermedad.

¿Qué papel puede la experiencia  en el crecimiento de la red?. Aunque el mismo patrón de conexiones parece existir en diferentes individuos de una misma especie, la densidad de vías específicas de fibra cortical puede variar sustancialmente entre los cerebros individuales: en reciente artículo de investigación en neurociencia [1] se sugieren vínculos entre la organización de la red  neuronal y la cognición.




Bibliografia

1. Olaf Sporns1, Dante R. Chialvo2, Marcus Kaiser3 and Claus C. Hilgetag: Organization, development and function of complex brain networks. TRENDS in Cognitive Sciences Vol.8 No.9 September 2004. 
2. Nuestra imagen de los agujeros negros, en Cartas de los lectores, Investigación y Ciencia. Enero 2012.