1 de julio de 2013

El factor casualidad en la evolución


El factor casualidad en la evolución
Dr. Peter Christian Aichelburg


Las condiciones que llevaron a la formación y el desarrollo de la vida, están estrechamente relacionados con el desarrollo de todo el cosmos. ¿Cómo ve un físico teórico la afirmación, la evolución fue un proceso casual? 


Según la universalmente reconocida teoría del Big-bang, el universo se formó a partir de una fase original muy densa y caliente, hace aproximadamente 14 mil millones de años, en forma de miles millones de estrellas amontonados en galaxias, cúmulos de galaxias y súper cúmulos  y filamentos, anidados en un cosmos de se expande aceleradamente. Las estructuras actualmente observadas del universo, se formaron de a poco. (Fig.1)



Quanten-fluktuationen = Fluctuaciones de cuántas
Inflation = Inflación
Hintergrundstrahlung = Radiación de fondo (después de 380 000 años)
Dunkles Zeitalter = Era oscura
Enstehung von Galaxien, Planeten, usw. = Formación de galaxias, planeticas , etc.
Beschleuniugte Expansión infoge “Dunkler Energie” = Expansión acelerada a causa de la “energía oscura”
Erste Sterne (nach etwa 400 millionen Jahren) = Primeras estrellas (después de aprox. 400 millones de años)
Expansion infolge des Urknalls, 13,7 Millarden Jahre = Expansión a causa del Big-bang, 13,7 mil millones de años


 


Figura 1.-  El modelo del Big-bang: Formación y expansión del universo. El universo inicialmente muy denso y caliente contenía fotones de plasma cósmicos, que primeramente fueron esparcidos en las partículas cargadas. Despees del enfriamiento y la formación de los átomos, los fotones podían esparcirse casi. 


La evolución biológica en la Tierra, está ligada estrechamente con la evolución del cosmos. La condición del origen de la vida en la Tierra, fue la existencia del Carbono. Pero este sólo se pudo haber formado en el interior de las estrellas por fusión nuclear. Si en los primeros segundos después del “nacimiento del cosmos” de la “sopa originaria” de partículas elementales, sólo se habían formado los núcleos atómicos más livianos – Hidrógeno y Helio (y trazas de Litio y Berilio) entonces los elementos más pesados, se formaron por procesos de fusiones nucleares de las primeras estrellas, que se habían formado de nubes de gases colapsadas. De esta manera el origen de la vida sólo era posible después de las explosiones de las primeras estrella (supernovas), esto significa que sólo fue posible a partir de la segunda generación de estrellas.  

Nuestro Sol se formó hace aproximadamente 4,5 mil millones de años a partir de una nube de gas enriquecida con elementos pesados que provienen de explosiones de estrellas anteriores. Con esto comenzó la evolución de nuestro planeta Tierra, sobre la cual hace 3,5 mil millones de años se formaron los primeros seres vivientes, cuya evolución en desarrollo continuo llevó, hace unos 6 millones de años, a la especie humano.


Para la formación de vida, probablemente no sólo eran necesarios condiciones especiales del ambiente inmediato, sino en todo el cosmos.


¿Qué significa ahora la aseveración, la evolución fue casual, o sea no dirigida?  


Quiero formular la pregunta en forma más precisa, para mostrar, que una respuesta clara no es tan sencilla. Sin una referirse a una teoría del diseño o la posibilidad del reconocimiento de un poder más alto entrar en las leyes de la naturaleza.


Según Darwin las especies se formaron por variación y selección. Hoy sabemos, que las variaciones son causadas por mutaciones en la sustancia hereditaria, el ADN. La afirmación medular es, quelas mutaciones no son dirigidas, es decir, su aparición es independiente, si la mutación es favorable o no, para el desarrollo siguiente. Las ideas de Darwin, con el tiempo se afinaron: Biólogos evolucionistas, encontraron otros mecanismos  determinantes adicionales determinantes para la evolución: Limitaciones de la posibilidad de un cambio evolutivo determinan, hacia donde se puede desarrollar una especie, y cómo bien determinados problemas forjan determinadas soluciones. De acuerdo a esto la evolución no ocurrió arbitrariamente.

A pesar de esto, la casualidad sigue siendo un factor de la evolución.

En la descripción teórica, la aparición de mutaciones está caracterizada por  probabilidades. ¿Cómo se llega a estas? Procesos biológicos en el nivel elemental, son descritos por procesos físico-químicos. Por lo tanto surge la pregunta: ¿De dónde proviene la casualidad en la física? 

 ¿De dónde proviene la casualidad en la física?


Lanzar dados como prototipo para resultados casuales. Cuando se asigna a cada número una probabilidad de 1/6, después de muchos lanzamientos de dados, se da una bastante buena distribución equitativa de números.
No obstante el lanzamiento de dados, en la física clásica, es estrictamente determinista, es decir, se puede determinar previamente: Si conocemos exactamente como abandona el dado la mano y también podemos describir las otras condiciones (por eje. la dureza de la superficie), deberíamos estar en condicione  de decir que número va a caer. En realidad esto es teórica y prácticamente imposible, pero aquí se trata de un principio.
¿Pero cómo se establece la distribución aleatorita matemática?

Dicho de manera simple: Debido a que no prestamos atención, cómo lanzamos – al contrario: El dado antes de ser lanzado, a veces es agitado en un cubilete. Más preciso: La distribución equitativa de los números, se produce, ya que el resultado es muy sensible aú8n a las más mínimas variaciones del lanzamiento y que nosotros no estamos en condiciones de fabricar dados que son absolutamente iguales.                 


Termodinámica - Descripción mediante probabilidades. El físico vienés Ludwig Boltzmann, a fines del siglo 19 atribuyó la termodinámica a la mecánica estadística. Con esto se entiende la temperatura de un gas como la energía cinética media de los átomos (moléculas). No se interesa por el movimiento de átomos individuales, sino sólo por la promediada, entonces valores macroscópicos cómo la temperatura. Aquí entra en juego la probabilidad: Un macro-estado es tanto más probable, mientras más configuraciones macroscópicas contenga De esto se concluye por ejemplo, que dos cuerpos inicialmente con diferentes temperaturas (con una probabilidad que limita con la certeza), para igualarse con el tiempo. Estas probabilidades no son un elemento intrínseco de la teoría clásica, sino son ingresadas mediante descripciones, porque no pretendemos llegar a una descripción completa o porque no estaríamos en condiciones de hacerlo.

Muchas veces ecom0ortamienbtocaótico es considerado como fuente para desarrollos casuales. Esto es un malentendido, ya que esto aparece en sistemas estrictamente deterministas, cuyo desarrollo está claramente determinado en el tiempo. Sólo que nosotros no somos capaces, de predecir los, ya que cada medición sólo es posible con una exactitud finita.
 

La casualidad en la teoría cuantiosa sede una cualidad totalmente diferente. En el microcosmos podemos observar sucesos, cuya ocurrencia no lo puede predecir esta teoría, por ejemplo la desintegración de un núcleo radioactivo: Nadie puede decir cuando sucede esto. Todo lodo que podemos predecir es,. Con que probabilidad en un determinado intervalo de tiempo se desintegra, esto también vale para la emisión de un fotón por un átomo excitado. Es posible calcular las frecuencias y la probabilidad, pero no podemos predecir el momento preciso. 



Einstein constantemente se defendió contra esta consecuencia de la teoría cuántica. También otros físicos ha buscado los “ocultos parámetros”, para llegar a una descripción más completa de la naturaleza – pero sin éxito. Según  nuestros actuales conocimientos, estas probabilidades de la naturaleza son inmanentes y no la consecuencia de una descripción incompleta.

¿Trae entonces la teoría cuántica la casualidad a la evolución? Naturalmente,  en último término las condiciones atómicas son las responsables de la codificación del ADN. También se sabe, que las mutaciones pueden ser  gatilladas por procesos de radiaciones. Pero, más bien., son descritos como procesos estadísticos y con esto mediante las clásicas probabilidades.  

Nuestra descripción del mundo mediante la teoría cuántica sin duda alguna es muy exitosa. Su legitimidad en la explicación de procesos locales está tan, cómo sólo puede ser una teoría física asegurada. ¿Pero tiene sentido aplicarla a todo el universo?


¿Yace ya la casualidad en el Big-bang? ¿Qué significa, que el universo se haya formado con una cierta probabilidad de una fluctuación cuántica del vacío?


¿Qué significancia tiene aquí el concepto “probabilidad”?


Hasta hoy no conocemos una cosmología de cuantas consistente, y nadie nos puede decir, si una teoría como esta, pueda conmover las bases de la física actual y obligarnos, a juzbar la casualidad desde una perspectiva totalmente nueva.


Los biólogos justificadamente adoptarán el enfoque pragmático y señalar, que modelos evolucionistas que adquieren distribuciones probabilísticas, son muy exitosos, independiente si para esto existe otra explicación as detallado o no ¿Yace la casualidad en nuestra descripción o es un elemento ontológica de la evolución? 


Traducido del alemán por A. Gundelach, con la gentil autorización  de www.science-blog.at, Julio 2013

  





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