Computación, Azar y Determinismo

Computacion, Azar y Determinismo

DR. GUILLERMO SÁNCHEZ MEDINA

A estas alturas nos encontramos con la temática de la informática y en ella el de la com­putación, las cuales voy a interrelacionarlas con el concepto de azar y el determinismo.

Para ello se requiere entender que la informática se refiere a una ordenación tecnológica a través de la computación aparecida en la década de los años 40 y surgió gracias a la matemá­tica, a la ingeniería y a las ciencias naturales, y obviamente a la tecnología.

Esta ciencia de la computación (ordenadores) cambió la perspectiva del mundo de la sociedad, puesto que trasformó las comunicaciones, y, a la vez, proporcionó nuevos elementos para el análisis del concepto explicitado en esta obra sobre el azar y el determinismo.

Reflexionando específi­camente en este tema es cómo vamos acercándonos cada vez más al “azar determinista”, a través del análisis de los computadores, en el que se plantean los “números aleatorios”, las “series determinísticas” que parecen aleatorias, los “sistemas dinámicos complejos no linea­les”, altamente sensibles a cambios en las condiciones iniciales, a las trayectorias caóticas que recurren en las variables que configuran el llamado “caos determinístico”, todos los cuales son temas básicos para reflexionar a través del estudio científico y filosófico del “azar y el determinismo”.

Conocemos muy bien, y se cita en otra parte de esta obra, cómo la ciencia quedó asociada a través de la “mecánica cuántica y el principio de incertidumbre” (60) (61), con el determinismo y el azar, para llegar, después del Siglo XIX y XX, a contemplar una confluencia multifactorial de distintos determinismos e indeterminismos con sus leyes y entre ellas las estadísticas mas no totales.

Roger Penrose físico Profesor de la Universidad de Oxford, considera que la mecánica cuántica es determinística, porque la ecuación que describe se refiere a la evolución en el tiempo de la función de onda, de la cual se obtiene una distribución de probabilidades y es sin duda determinista. (62). Como se anotó en textos anteriores, Penrose y Hawking confluyen en sus conceptos, en especial al trabajo de Einstein, de la teoría de la relatividad general. Los dos primeros físicos trabajan los conceptos de la teoría de los operadores de torsión (twistor) que en su proyección geométrica dan un diseño de objeto que opera en el espacio complejo multidimensional, obviamente dentro de la témporo-espacialidad.

Para Penrose la teoría de la relatividad modificaría la estructura de la mecánica cuántica y muy posiblemente haría aportes a la ecuación de Schrödinger o la función de onda, puesto que los procesos de medida de la función de onda implican la introducción de la regla de “di­ferentes probabilidades a partir de los módulos de coeficientes complejos para cada estado posible(63). Para el mismo autor citado “la división arbitraria de la regla de probabilidades es inadmisible para una teoría que pretenda ser una explicación convincente del mundo fí­sico”.

Cuando colapsa la función de onda la causa principal se debe buscar en el cambio de energía gravitatoria, lo cual produciría un tiempo de decoherencia cuántica del orden de h-E (en donde h es constante de Planck y E la energía gravitatoria implicada en el cambio de con­figuración del entorno).

Para el mismo autor en la naturaleza debe haber algo no computable en las leyes físicas; esto se relaciona con el teorema de Gödel que implica que “la indemostra­bilidad formal de una cierta proposición matemática es señal de que de hecho es verdadera”. De ahí el concepto de que el pensamiento matemático tiene componentes no computables.

Esto ha sido ampliamente criticado; y Penrose, en 1994 escribió su obra “La sombra de la mente” para replicar aquellas críticas y postular la física relativista y mecánico-cuántica, la cual postula cómo existen procesos físicos no computables y cómo el cerebro puede hacer uso de estos, así como existen una relación directa entre la no computabilidad y la relación entre nivel cuántico y nivel clásico, que a la vez se relacionan con el proceso de medida cuántica.

Todo esto tendría para el autor un lugar en el cerebro en que se pueda ver los efectos de la “coherencia cuántica” para acoplarlos en la actualidad.

En este punto específico me atrevo a sugerir que no existe “un lugar específico en el cere­bro” para determinar las acciones funcionales, mas sí espacios como los microtúbulos del ci­toesqueleto celular, como se describe en textos anteriores aparecidos en el año 2009; mas esto ocurre cuando el comportamiento de la relación energía con la constante de Planck y la masa son complejas y son las que operan en el sistema nervioso neuronal y más específicamente en los microtúbulos; por ejemplo, la función del agua dentro del cerebro no puede negarse en su gran proporcionalidad puesto que ayuda a mantener el estado de coherencia cuántica que buscamos; por el contrario los anestésicos interfieren la actividad microtubular y actúan para la interrupción de estas oscilaciones masa-energía. (64)

Toda esta cuestión tiene al final una necesidad explicativa en un escenario para compren­der las funciones de la consciencia y el pensamiento o las funciones mentales y dentro de ellas el lenguaje, el reconocimiento, la memoria.

Lo que tenemos que comprender es que el ser humano, el científico específicamente, trata de buscar interpretaciones y explicaciones y encontrar leyes físicas para darle más coherencia y sentido no sin caer en especulaciones con puntos débiles y poco explicativos.

Lo que no podemos negar es la participación de la física y la química cuántica en el funcionamiento cerebral y es obvio en las funciones neuropsíqui­cas. De una u otra manera, todavía todo estos conceptos son teorías que hay que probarlas de acuerdo con los postulados científicos.

Así como la mecánica cuántica no es completamente determinista, el azar es parte fundamental de la primera, a la vez que este determinismo es más de lo físico-químico y aun se lleva al campo psíquico, puesto que la mecánica cuántica introduce el azar en las le­yes de la naturaleza en forma fundamental. Sería más fácil pensar que en la mecánica clásica es donde aparece el azar, como es el del movimiento browniano65.

Sin embargo, esto es un producto de la ignorancia y del desconocimiento de la posición y velocidad exacta de todas las moléculas de una sustancia, y de ahí que le demos la connotación inherente a la propia naturaleza de las moléculas y obviamente de las células.

Si dispusiéramos de aparatos de medidas más precisos y de ordenadores (computadores) más potentes, seríamos capaces de conocer esas posiciones y velocidades y podríamos calcular y predecir el movimiento de la partícula browniana” (Jacovkis PM., 2005); dentro de esta concepción el azar desaparece­ría completamente cuando el movimiento fuera menor, porque se determina la posición y velocidad con lo cual se llega a una certidumbre y aparece la causa y lo determinado (determinación), o la diferenciación de estados y con ello la difracción de electrones de la fuerza (U), luego se resuelve el problema de la medición y la determinación de fuerza-espacio-tiempo-movimiento y obviamente de dirección.

De tal forma ya no operaría el “prin­cipio de incertidumbre de Heisenberg” (posición y velocidad no se pueden determinar al mismo tiempo).

Aquí es importante tener en cuenta cómo la mecánica cuántica rompe de forma radical con esta posibilidad, puesto que aunque aumente la precisión tecnológica para determinar valores no podremos eliminar nunca el comportamiento del azar en la naturaleza.

Ten­gamos en cuenta que “el experimento de la difracción de los electrones o de las moléculas de carbono” lo podemos comprender solamente con el concepto de aleatorio, y con el de la mecánica cuántica no es posible obtener realmente una medida exacta, predictiva, a dónde llegará el electrón en cuestión; lo posible es medir su derivado, la función de onda.

Los que sí están de acuerdo son los científicos, en especial los físicos, en lo que se refiere a las pre­dicciones y/o a la teoría de las probabilidades que pueden contrastarse en un experimento.

El problema de la mecánica cuántica radica en que no la conocemos bien pues está íntima­mente determinada y relacionada con las continuas investigaciones y descubrimiento de las partículas, algunas conocidas con sus propiedades y otras desconocidas; de ahí que la presencia del “azar irreductible” se refiere al problema de la medición ya planteado (66); por ejemplo, en el caso de los electrones medidos y la posición de estos; sin embargo, hasta ahora no es posible medir con precisión la aleatoriedad, o digamos obtener el azar medible en el comportamiento del electrón; más bien es factible obtener la función de onda pues ella puede ser perfectamente determinada; es decir, al chocar los electrones contra una pantalla es cuando podemos determinar ese azar, porque toda la función de onda desaparece y el electrón se manifiesta ya como partícula y no como onda; en otras palabras, es como si la función de onda del electrón se concentrara repentinamente en un punto escogido al azar.

A esta súbita concentración se le denomina “colapso de la función de onda”, (67).


60 Serway, RA., Física, Tomo II, Cuarta Edición, Editorial Mc. Graw Hill, págs. 1154-1452, México, 1992.
61 Resnick-Halliday, K. “Física”, Volumen II, Compañía Editorial Continental S.A., México, Sexta Edición, 2000.
62 Pablo Miguel Jacovkis, Computación, azar y determinismo. Instituto de Cálculo y Departamento de Com­putación FCEyN (UBA), “Ciencia Hoy”, 2005 Volumen 5 No. 28. www.ciencia-hoy.retina.ar/hoy28/ com­putacion01.htm
63 Hawking, S. y Penrose, R., (1993). “Cuestiones cuánticas y cosmológicas”. Alianza.
Hawking, S. y Penrose, R., (1996). “La naturaleza del espacio y el tiempo”, Debate.
Penrose, R., (1989). “La nueva mente del emperador”, Mondadori, Madrid-España.
Penrose, R., (1994). “Las sombras de la mente”, Crítica.
64 Sánchez Medina, G., (2009). “Cerebro-Mente. El pensamiento cuántico”, Editorial Cargraphics, Bogotá, Colombia
65 El movimiento browniano es el movimiento aleatorio que se observa en algunas partículas nanoscó­picas que se hallan en un medio fluido (por ejemplo polen en una gota de agua). Recibe su nombre en honor a Robert Brown, quien lo describió en 1827. En 1785, el mismo fenómeno había sido descrito por Jan Ing­enhousz sobre partículas de carbón en alcohol. El movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas del fluido sometidas a una agitación térmica. Este bombardeo a escala atómica no es siempre completamente uniforme y sufre variaciones estadísticas importantes. Así, la presión ejercida sobre los lados puede variar ligeramente con el tiempo provocando el movimiento observado. Tanto la difusión como la ósmosis son fenómenos basados en el movimiento browniano. La descripción matemática del fenómeno fue elaborada por Albert Einstein y constituye el pri­mero de sus artículos del “año mirabilis” de 1905. La teoría de Einstein demostraba la teoría atómica, todavía en disputa a principios del siglo XX, e iniciaba el campo de la física estadística.
El modelo matemático: Fue Norbert Wiener en 1923 quien dio la primera definición matemática rigurosa
del movimiento. Él y Paul Lévy elaboraron el modelo que supone una partícula que en cada instante se des­plaza de manera independiente de su pasado: es como si la partícula “olvidara” de dónde viene y decidiese continuamente, y mediante un procedimiento al azar, hacia dónde ir. O sea que este movimiento, a pesar de ser continuo, cambia en todo punto de dirección y de velocidad. Tiene trayectoria continua, pero no tiene tangente en ningún punto. Las dos propiedades básicas que Wiener supuso son:
Todas las trayectorias deben ser continuas.
Una vez que fue observada la posición de la partícula en el instante t=0 (posición por tanto conocida), su posición (aleatoria) en un instante posterior t´ debe estar regida por la ley de Gauss, cuyos paráme­tros dependen del tiempo (t) transcurrido.
66 Ver “Cerebro-Mente” (El Pensamiento Cuántico) capítulo VII.
67 Op. cit., Sánchez Medina, G., 2009, pág. 433 y sig.

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