lunes, 6 de octubre de 2014

Pocos elementos forman sistemas complejos en el mundo físico, biológico o digital

Cuando observamos el mundo físico que nos rodea, nos maravillamos de su extrema variedad y complejidad. Al examinar el mundo vivo no deja de sorprendernos la riqueza de animales y plantas que encontramos por doquier. Sería iluso pretender leer los libros que se han escrito en la historia. La música ofrece una enorme repertorio de temas que escuchar. Y el mundo digital sorprende por la desbordante cantidad de contenidos que nos presenta. Pero todos estos complejos mundos tienen algo en común: están compuestos por una pequeña cantidad de elementos combinados en gigantescos números.

Apenas unas decenas de partículas subatómicas forman todos los átomos que conocemos. Poco más de un centenar de átomos constituyen el universo. Muy pocas partes se conjugan en combinaciones cada vez más complejas hasta constituir el mundo que habitamos.
La vida está formada por combinaciones de elementos inanimados cuya interacción produce un fenómeno emergente que llamamos vida. El genoma está compuesto por tan solo cuatro letras, las bases nitrogenadas que lo forman. El genoma humano tiene 3.200 millones de parejas de estas bases. Solo cuatro elementos repetidos millones de veces constituyen la información para crear un ser humano. Estas cuatro bases generan unos compuestos llamados aminoácidos. Solo 20 aminoácidos crean varios cientos de miles de proteínas, las moléculas de las que estamos formados. A su vez solo 20.000 genes gobiernan (junto con el ambiente) el destino de los billones de células que forman un ser humano. De los 23 parejas de cromosomas, la mitad vienen del padre y la mitad de la madre. Combinados al azar, supone que cada uno de nosotros puede pasar a nuestros hijos más de 8 millones de combinaciones distintas. Lo cual es poco para explicar la variedad de humanos diferentes. En una fase de la reproducción celular que forma espermatozoides y óvulos, los cromosomas se entrecruzan dando lugar a un número extraordinario que sí explica la variedad humana.
¿Qué podemos decir del cerebro que con tan solo un elemento constituyente, la neurona (aunque hay de varios tipos) forma una red inteligente? Es más, los humanos diferimos de los simios más próximos en el número de neuronas. Por lo demás no somos muy distintos. Pero nuestro cerebro es tres veces mayor que el de los chimpancés (0,5 litros frente a 1,5) y ello provoca fenómenos emergentes como la inteligencia superior y el lenguaje simbólico.
El lenguaje es una herramienta maravillosa. Mediante su uso podemos comunicar un número ilimitado de mensajes. Sin embargo, todos los lenguajes humanos se componen de poco más de una veintena de elementos constitutivos, los fonemas (sonidos) o su variante escrita, las letras. Esta reflexión llevó al genial Jorge Luis Borges a escribir su famoso cuento La Biblioteca de Babel en la que todos los libros posibles de un número determinado de letras existen para regocijo de unos y desesperación de otros.
La música universal es increíblemente variada y cada pieza suena distinta del resto. Sin embargo, la música está constituida por un número limitado de componentes, las notas. Tan solo 12 (en la música occidental). Incluso, dentro de ella tenemos preferencia por solo unas pocas combinaciones: las escalas musicales. Y tampoco estas se mezclan de cualquier manera. La música popular actual (cualquiera que sea el género) apenas usa unas pocas escalas y estas son bastante predecibles. No obstante, la combinación es suficiente para que ninguna pieza sea igual a otra.
Pero si hay un ejemplo de pocos elementos en grandes combinaciones, este es el mundo digital. Todo el mundo digital sin excepción está compuesto de combinaciones de un elemento, el bit, con dos valores, 0 y 1. Podríamos haber construido ordenadores basados en un sistema de 10 valores o cualquier otro número, pero los ordenadores serían más complejos e ineficientes. La biblioteca digital es una exorbitante combinación de tan solo dos valores.
El asunto no es menor e involucra a muchas ciencias y a la propia filosofía. Propiedades emergentes, sistemas complejos o sistemas caóticos son algunos de los términos que se utilizan para comprender una realidad que tiene una característica: el mundo es complejo, pero está formado por pocos elementos distintos.

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