Según un estudio computacional dirigido por un grupo de físicos en la Washington University de St. Louis, se puede crear orden introduciendo desorden.

Mientras se encontraban trabajando en su modelo –una red de péndulos u “osciladores” interconectados-, los investigadores percibieron que cuando los péndulos eran conducidos por fuerzas ordenadas, éstos se comportaban de forma caótica y se desplazaban perdiendo la sincronización, como si se tratara de un grupo de nadadores sincronizados ebrios. Los resultados fueron inesperados – ¿las fuerzas sincronizadas no deberían, por el contrario, originar la sincronización de los péndulos?

Y entonces ocurrió lo realmente sorprendente: Cuando introducían desorden –las fuerzas fueron aplicadas por azar en cada oscilador- el sistema se ordenaba y sincronizaba.

“Lo que es contrario a la intuición es que cuando se introduce desorden en el sistema –cuando [las fuerzas ejercidas en los péndulos] actúan por azar– el caos que antes estaba presente desaparece y hay orden,” afirma Sebastián F. Brandt, estudiante de Física, graduado en Arte y Ciencias por la Washington University y director del estudio.

La investigación de estos físicos no sólo es difícil de comprender por los no-físicos, sino también inquietante para los mismos físicos. Ralf Wessel, Doctor en Física por la Washington University y profesor asociado de Física dice “Cualquier físico que escucha esto se sorprende.”

Las investigaciones sobre el papel que juega el desorden en sistemas complejos es bastante nueva y no se comprende bien aún. Wessel espera que un día su entendimiento teórico sea mejor que en la actualidad. En cualquier caso, los investigadores creen que el modelo podría proporcionar nuevos conocimientos ajenos al campo de la física teórica.

Las neuronas, por ejemplo, han sido modeladas como interconectadas, o “acopladas”, por la forma en que interactúan unas con otras. En el modelo, los osciladores acoplados pueden ser imaginados como atados a su vecino más próximo, influenciando así su movimiento. Por otro lado, las neuronas pueden generar actividad eléctrica repetida que puede influir en la actividad de las neuronas vecinas.

A pesar de ser el comienzo de un largo camino, admite Babette K. Dellen, Doctora en Física, el estudio será de gran ayuda para resolver observaciones inexplicables que se habían hecho con anterioridad. Dellen estudió primeramente el sistema modelo en un contexto neurológico. Primero apartó el proyecto y fue entonces cuando Brandt se unió al grupo investigador, preocupándose por el concepto de la sincronización inducida por desorden y lo trabajó en profundidad. Finalmente los tres elaboraron las conclusiones conjuntamente.

Dellen explica que las neuronas pueden mostrar actividad sincronizada como respuesta a un estímulo. Respecto a este punto, dice, nadie ha podido explicarlo de forma adecuada. Y Wessel añade, “Quizás los detalles de las neuronas sean completamente irrelevantes. Quizás se trate tan sólo de una característica de los osciladores.”

Una similitud de vital importancia entre el sistema modelo y las neuronas es que los dos son “no lineales” –el significado es que no hay una correlación lineal, o directa, entre la fuerza aplicada y el desplazamiento. En otras palabras, los osciladores en el modelo se parecerían a un niño en un columpio. Dentro de un marco limitado, el niño se moverá proporcionalmente a la fuerza con que se le empuje –si se le empuja con el doble de fuerza, él niño alcanzará el doble de altura-. Pero casi todos los sistemas complejos en la naturaleza, como el modelo de estos físicos, no son lineales. En el momento en el que el niño alcanza cierta altura, aunque se le empuje con el doble de fuerza, no la superará.

Las neuronas están compuestas por muchos elementos y son típicamente no lineales.

“Si escuchas tu música favorita duplicando su volumen, no duplicarás el placer de escucharla”, añade Brandt para explicar que la audición no es lineal.

Mientras que otras investigaciones revelaban que el desorden puede generar orden con estudios que frecuentemente manipulaban parámetros entre los sistemas, como cambiando la longitud del péndulo, esta investigación se muestra como nueva, porque se basa en el cambio de las fuerzas aplicadas externamente. Ésta aportación, en opinión del equipo investigador, puede tener una aplicación potencial en el mundo real, donde sería más difícil cambiar los parámetros en el sistema –neuronas, por ejemplo-, pero relativamente simple aplicar una fuerza externa.

“Está claro que ésta es una investigación básica”, dice Brandt. “Pero lo que se puede aprender de ella es que los sistemas complejos... a veces se comportan de una forma inexplicable, completamente opuesta a la intuición o a las expectativas. Será interesante ver si podemos darle un uso al mecanismo que hemos encontrado.” >de *Chaos = Order: WUSTL physicists make baffling discovery*. 3 de abril, 2006

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