Las grandes teorías científicas

La ciencia, a lo largo de la historia, ha sido capaz de llevar a cabo un trabajo acumulativo, aunque no lineal, que nos permite entender la realidad que nos rodea. El resultado de este proceso no es un conocimiento definitivo: es propio de la misma naturaleza de la ciencia el hecho de ser falible, y modificable por nuevos conocimientos que se ajusten mejor a los datos que podemos obtener. Sin embargo, a pesar de su provisionalidad, se puede decir que hoy por hoy poseemos un conocimiento bastante aproximado de lo que nos rodea, desde la escala subatómica hasta la estructura y evolución del Universo en su conjunto.

Niveles de organización de la realidad	Teorías explicativas
Nivel subatómico	Modelo estándar, Teoría de cuerdas
Nivel nuclear	Mecánica cuántica
Nivel atómico	Teoría atómica
Nivel molecular	Teorías de enlace químico, Teoría cinético-molecular
Seres vivos: nivel molecular	Biología Molecular
Nivel celular	Teoría celular, Teoría genética
Nivel de organismos	Teoría de la Evolución
Nivel de ecosistemas	Teoría Ecológica
Nivel de sistemas terrestres	Tectónica global
Nivel cosmológico	Big Bang, Relatividad

Todas estas teorías deberían ser congruentes entre sí, y lo son en buena medida, aunque no plenamente (la mecánica cuántica y la relatividad son, en ciertos aspectos, incompatibles, y se está buscando el modo de hacerlas coherentes; el modelo estándar de partículas y la teoría de cuerdas tratan de explicar, fundamentalmente, los mismos aspectos de la realidad, pero lo hacen de modos diferentes). Queda, evidentemente, mucho trabajo por hacer hasta que la ciencia proporcione una única imagen de la realidad, lo bastante ajustada como para que nos podamos dar por satisfechos. A pesar de todo, el grado de congruencia interna de la ciencia actual es bastante elevado, y todas estas teorías cabrían dentro de un paradigma común.

El término paradigma, acuñado inicialmente por Thomas Khun, puede utilizarse para referirse a un conjunto de teorías científicas relacionadas entre sí, y mutuamente consistentes, que explican múltiples aspectos de la realidad apoyándose en una metodología de estudio e investigación común.

Posiblemente podría decirse que si actualmente hay un paradigma aceptado con carácter más o menos general es el paradigma sistémico, que se apoya en la Teoría General de Sistemas. De acuerdo con este punto de vista, la realidad es irreductiblemente compleja, y no es posible comprenderla estudiándola solo con un enfoque analítico y reduccionista. Todo esto viene a significar que cuando tratamos de comprender algún aspecto de la realidad dividiéndolo en sus partes y estudiando cada una de ellas hay alguna parte que se nos escapa.

Otro de los aspectos fundamentales de la Teoría General de Sistemas es que hace énfasis no solo en el estudio de las partes de un todo, sino que le parecen igualmente importantes las relaciones que se establecen entre ellas. Estas relaciones, imprescindibles para el funcionamiento de los sistemas, constituyen su estructura, y son la base que permite que algunos sistemas realicen ciertas funciones.

Un último elemento del paradigma, que justifica que lo consideremos como tal, es que, de acuerdo con este enfoque, muchos de los elementos que constituyen la realidad que nos rodea son sistemas, y pueden ser estudiados y comprendidos aplicando la metodología que sustenta la propia Teoría General de Sistemas.

Llegando hasta aquí, es el momento de definir lo que es un sistema. Se puede decir que un sistema es un objeto o entidad compleja, formada por varios elementos relacionados entre sí. Al estudiar los sistemas es necesario prestar atención a varios aspectos:

• Su composición, es decir, al conjunto de elementos que forman el sistema.
• Su estructura, el conjunto de relaciones que se establecen entre dichos elementos.
• El entorno, los elementos exteriores al sistema pero que influyen sobre él.
•  Los límites, elementos del sistema a través de los cuales entra en contacto con su entorno.

 

 Las relaciones que los sistemas establecen con su entorno permiten distinguir entre tres tipos: los sistemas aislados no intercambian ni materia ni energía con el exterior, los sistemas cerrados intercambian energía, pero no materia, y los sistemas abiertos intercambian con su entorno materia y energía. Los seres vivos somos un ejemplo claro de sistema abierto, mientras que nuestro planeta en su conjunto puede considerarse, en la práctica, como un sistema cerrado. Es más difícil encontrar un ejemplo real de sistema aislado, porque cualquier entidad está relacionada con lo que la rodea, a excepción, por la propia forma en que lo definimos, del Universo en su conjunto.

El modo en que la teoría general de sistemas propone en que se estudien este tipo de entidades trata de evitar dos enfoques parciales que se habían utilizado en el pasado. Por una parte, el enfoque reduccionista, que trataba de conocer las propiedades de una entidad analizando sus partes, y por otra el enfoque holista, que buscaba comprender el conjunto de la entidad, pero olvidando su composición. Frente a tales enfoques, los dos limitados, la TGS propone un enfoque que denomina sistémico, que se preocupa tanto por analizar los sistemas como por comprender los aspectos globales de su funcionamiento.

Sin embargo, asumiendo que los sistemas son entidades extremadamente complejas, la Teoría General de Sistemas hace especial hincapié en el uso de modelos como herramientas para su estudio. Un modelo es una representación simplificada de la realidad que, a pesar de eliminar algunos aspectos de la misma, es aún capaz de ofrecernos información útil sobre ella. Tanto en la ciencia como en la vida cotidiana utilizamos frecuentemente modelos de diferentes tipos: icónicos (representan la realidad mediante una imagen), analógicos (establecen comparaciones con otros objetos más conocidos), conceptuales (traducen el sistema a un conjunto de ideas relacionadas) o matemáticos (reproducen las características del sistema utilizando expresiones matemáticas y datos numéricos). Por otra parte, es posible estudiar los sistemas desde dos puntos de vista complementarios: un enfoque de caja negra, en el que se trata de comprender el sistema "desde fuera", observando lo que recibe del exterior (entradas) y lo que produce hacia el exterior (salidas) y otro de caja blanca, en el que se "penetra" en el interior del sistema, para estudiar su composición, su estructura, su dinámica y sus funciones.

El estudio estructural de los sistemas y de la evolución en el tiempo de las relaciones entre sus elementos tiene una importancia particular en la Teoría General de Sistemas, hasta el punto de que se ha desarrollado una disciplina científica, la Dinámica de Sistemas, que se ocupa específicamente de estos temas. La TGS extiende los tipos de relaciones que se dan entre los elementos de un sistema. Mientras en los enfoques científicos tradicionales se prestaba interés, especialmente, a las relaciones causa-efecto entre dos elementos, el enfoque sistémico abre el abanico de estudio para fijarse también en las relaciones múltiples (encadenadas, una causa con múltiples efectos, un efecto con múltiples causas...) y recíprocas.

Precisamente el estudio de las interacciones recíprocas entre elementos constituye una de las grandes contribuciones de la Dinámica de Sistemas. Este tipo de relaciones, que ya se conocían en diferentes ámbitos (la Ecología, la Fisiología o la Informática, por ejemplo) suponen que, entre dos fenómenos relacionados entre sí (como el número de predadores y de presas en un ecosistema, por ejemplo) no se pueda hablar propiamente de causa y efecto, porque ambos actúan a la vez como una cosa y como la otra. En vez de esto, se dice que ambos elementos constituyen un ciclo de retroalimentación, en el que se influyen mutuamente provocando comportamientos bien definidos del conjunto de elementos que intervienen en el ciclo. Existen dos tipos de ciclos de retroalimentación:

• Los ciclos de retroalimentación negativa se caracterizan porque las relaciones entre los dos elementos que los forman se contraponen: mientras que una de ellas es una relación directa, la otra es inversa. Esto provoca que las variaciones de un elemento del ciclo compensen las del otro, de modo que el conjunto del ciclo tiende a mantenerse estable dentro de unos límites. Este tipo de ciclos constituye la base de los sistemas de control cibernéticos, tales como los termostatos, pero también de los sistemas que tienden a mantener el equilibrio químico, las condiciones internas de un organismo o el equilibrio ecológico en un ecosistema.

  

• Los ciclos de retroalimentación positiva se establecen cuando la relación entre los elementos del ciclo es del mismo signo, ya sea en ambos casos de proporcionalidad directa o inversa. Al contrario que los ciclos negativos, el efecto de este tipo de bucles es siempre desestabilizador: si las dos relaciones son positivas, ambos elementos del ciclo tienden a crecer desmesuradamente (crecimiento explosivo), con lo que tarde o temprano acabarán agotando los recursos del sistema, mientras que si las dos relaciones son negativas ambos elementos tienden a disminuir. Lamentablemente, la acción humana sobre su entorno ha provocado, en muchas ocasiones, la destrucción de ciclos de retroalimentación negativa y la aparición de otros de carácter positivo.

 

Cada sistema posee una función, que podría definirse como el conjunto de cambios internos que sufre el sistema como consecuencia de sus acciones. Entre tales funciones pueden señalarse, a modo de ejemplos, la acumulación de materia o energía, la transformación de unos tipos de materia o energía en otros o la realización de un trabajo, como el mantenimiento de su propia organización.

Algunos sistemas tienden a desaparecer al cabo de cierto tiempo, mientras que otros se caracterizan por su capacidad de automantenerse y evolucionar. Estos sistemas tienen bastantes características en común:

•  Tienen reglas de funcionamiento complicadas
• Poseen un elevado número de componentes que, además, están muy relacionados entre sí (alta conectividad, estructura muy compleja)
• Presentan una inercia muy elevada, debido a su gran tamaño o porque tienen mecanismos que se oponen al cambio (homeostáticos)
• Poseen mecanismos capaces de acumular grandes cantidades de energía, y otros que pueden liberarla en tiempos muy cortos.

Los cambios sufridos por este tipo de sistemas les permiten adaptarse a su entorno, haciendo que el sistema evolucione aun manteniendo algunas características reconocibles. Los sistemas que evolucionan suelen mostrar ciertas tendencias comunes, entre las que destacan el aumento de su complejidad, que se manifiesta en un incremento de su número de elementos, que se hacen también más diversos, y que incrementan el número de relaciones entre ellos, estableciendo, en particular, nuevos y numerosos ciclos de retroalimentación negativa.