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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