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II

La estructura de la naturaleza

La naturaleza tiene ciertas características generales que todo científico profesional reconoce consciente o inconscientemente, independiente de la disciplina científica que cultive.

Por ejemplo, sabemos que todos los objetos naturales tienen una estructura. Que existe un nivel microscópico y un nivel de mayor escala. como el astronómico o cosmológico, pasando por el nivel más a “escala humana” y que estos niveles están conectados.

Así, por ejemplo, sabemos que lo que ocurre a nivel de nuestros órganos, como un cáncer al pulmón, puede tener un origen a nivel molecular, a consecuencia de la inhalación de compuestos orgánicos cancerígenos producto de la combustión de tabaco.

Sabemos que nuestra naturaleza presenta patrones, que tiene mecanismos, que no es caótica. También entendemos que la naturaleza abarca mucho más de lo que podemos percibir desde nuestros sentidos. Es necesario conocer todas las características generales anteriormente mencionadas, si queremos entender la naturaleza de la ciencia.

La necesidad que tiene el científico de conjeturar se debe precisamente a la estructura de la naturaleza, a todos los niveles inaccesibles a nuestros sentidos.

Como la naturaleza posee una estructura, las ideas de la ciencia también deben tener una estructura que la corresponda. Esas ideas sistematizadas son las teorías, por lo que la estructura del conocimiento científico se encuentra estrechamente ligada al orden de la naturaleza. Si queremos comprender la actividad científica, su lógica, cronología y su filosofía, tenemos en primer lugar que conocer también la estructura de su objeto de estudio.

En este texto usaremos como sinónimos los conceptos de “naturaleza”, “realidad material”, “universo” de forma consciente y con un fin didáctico. Tengo muy claro que estos términos en la filosofía pura no son precisamente sinónimos, pero como este libro no está orientado a ese público, espero que se me acepte esta concesión.

Una vez aclarado el punto, comenzaremos a analizar la estructura de la naturaleza, partiendo con los objetos que la constituyen, los objetos materiales.

II.1 Objetos materiales

Las llamadas ciencias naturales o factuales estudian la naturaleza, el universo o la llamada realidad material. Respecto de este último concepto, utilicé la palabra “material” para clarificar únicamente que las llamadas ciencias naturales estudian los hechos que se dan en nuestra realidad. Por otra parte la palabra “materia” tiene un correlato en Física y en Química, por lo que nos ayudará muchísimo a comprender la estructura de la naturaleza desde los aportes de estas ciencias.

El acercamiento que la mayoría de la gente tiene con la naturaleza son experiencias sensoriales. Los colores, aromas, sabores, sonidos y texturas son experiencias enriquecedoras, fuente de inspiración y confort psicológico. Estas percepciones son fundamentales también para conocer el medio que nos rodea. Así, por ejemplo, el infante conoce su entorno a través de su visión, tacto y su boca y así aprende que el limón es ácido, que la taza de té quema, que el agua es fría, que papá “pisa fuerte”. Cuando el infante ya es un niño, se da cuenta que los adultos son más altos que los niños, que el dinero sale de los cajeros automáticos, que las tablets se utilizan tocando la pantalla con los dedos, que los juguetes se intercambian por dinero en las tiendas, que gritar y llorar es una manera para salirse con la suya, que las hormigas marchan en fila y así sucesivamente.

El conocer parte de la naturaleza a través de los sentidos no es propio sólo de los niños. Los adultos somos capaces de conocer la naturaleza de la misma forma, aunque esa curiosidad propia de los niños se va lamentablemente extinguiendo con el tiempo en la mayoría de nosotros. Así, por ejemplo, los habitantes de la ciudad de Mar del Plata en Argentina saben que la presencia de espuma en las olas mar adentro es un indicador de la proximidad de lluvias; en Chile se sabe que las arañas se tienden a ocultar en los rincones y en tribus africanas saben que los leones le temen al color rojo.

¿Qué es lo que nos aportan los sentidos para comprender el medio natural? En primer lugar nos hace ver que la naturaleza está compuesta de una gran diversidad de cosas. Una gran diversidad de los que los filósofos suelen llamar “entes” o “seres”, es decir, objetos materiales. Usted se podrá dar cuenta que la gran mayoría de estos objetos son naturales aunque el hombre y algunos animales han creado objetos artificiales. En la Figura 1 usted podrá observar 2 objetos naturales y 2 objetos artificiales muy familiares para la mayoría de nosotros, respecto de estos últimos, uno de estos objetos fue creado por abejas y otro por seres humanos.

Figura 1. Objetos naturales y artificiales. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org)

La Figura 1 puede parecer trivial respecto de los objetos que muestra, pero realizar las comparaciones entre todos estos objetos no es algo simple. Por ejemplo, tanto la piedra como el árbol son objetos naturales por cuanto, son producto de la evolución espontánea de la naturaleza, es decir, son productos de los cambios regidos por las “leyes naturales”. La piedra es producto de la solidificación del magma y la posterior erosión de la roca, producto del clima, la solidificación y fusión del agua, el roce del viento etc. Lo mismo pasa con el árbol el cual es producto de las propiedades de los seres vivos, las leyes de la división celular, la fotosíntesis y así sucesivamente. Detrás de estos objetos está la presencia de las leyes naturales, en donde no hay una intervención directa de ninguna inteligencia (salvo que nos refiramos al origen de estas leyes, en donde ahí rozamos aspectos de fe). De ahí viene la clasificación de objeto natural y si desea saber cómo se han formado todos los objetos naturales, tendría usted que apelar principalmente a 3 grandes teorías: la teoría del Big Bang para comprender el origen de los fotones y del hidrógeno, la teoría Atómico Molecular y la Núcleo-síntesis Estelar para entender el origen de los átomos más pesados y las moléculas y finalmente la teoría Sintética de la Evolución para comprender el origen de los organismos.

La teoría de la Evolución nos dice que nosotros los seres humanos estamos también dentro de la categoría de objeto natural, somos producto de la evolución de la materia, siendo los últimos seres en emerger naturalmente, al menos en este planeta hasta donde sabemos.

Análogamente, los objetos artificiales, fueron creados por una inteligencia, en el caso de la Figura 1 ya sea la inteligencia del hombre o el instinto de una abeja en el caso de la torre Eiffel o del panal respectivamente. Naturalmente una torre Eiffel no se hubiese formado por la mera evolución de la materia, como tampoco un panal, salvo que consideremos a los instintos de la abeja como parte de la evolución, ahí este análisis se haría más complejo.

A pesar que tanto el panal como la torre Eiffel son objetos creados, no podemos desconocer que los átomos y las moléculas con los cuales están construidos son de igual forma objetos naturales, es decir, el hombre puede crear objetos pero no puede crear las partículas materiales básicas que los conforman ni alterar las leyes naturales que rigen su comportamiento.

Los objetos de la Figura 1 podríamos clasificarlos de igual manera como objetos vivos o inertes. Es claro que el árbol siendo el único objeto vivo que representa la Figura 1, no necesariamente se tendría que clasificar como natural por tener vida, me explico. Actualmente, ninguna inteligencia conocida ha logrado crear un objeto vivo (ser vivo de ahora en adelante). Ahora bien, los científicos han avanzado bastante al respecto y ya han logrado sintetizar virus (Wimmer, Mueller, Tumpey & Taubenberger, 2009), sintetizar proteínas (Choudhury, Golovine, Dedkova & Hecht, 2007), han logrado “matar” una célula y volver a revivirla con reactivos químicos de laboratorio (Gibson et al., 2010) han logrado igualmente sintetizar cromosomas para células de levadura (Dymond et al., 2011). Quizás el día de mañana podamos hablar de seres vivos artificiales, por ahora los seres humanos no podemos crear seres vivos sino que simplemente podemos reproducir seres vivos mediante el apareamiento, para lo cual usted sabrá que más que inteligencia hay que apelar al instinto, a nuestra capacidad física y dejarle el resto a las leyes de la biología.

Independiente de la clasificación, todos los objetos de la Figura 1, están constituidos de la misma materia prima, átomos y moléculas. Independiente de si son objetos naturales o artificiales, independiente si le gusta o no mi clasificación, o si son seres vivos o inertes, todos ellos son objetos materiales. Las ciencias por lo tanto estudian los objetos materiales de la realidad. Este punto lo explicaremos con mayor detalle en los próximos capítulos, pero usted se podrá dar cuenta que la Biología por ejemplo estudia en general objetos materiales vivos e inertes, a diferencia de la Química la cual estudia átomos y moléculas independientemente si estas están formando parte de un sistema vivo o inerte.

En el siguiente esquema de la Figura 2 usted podrá observar tanto fotografías reales, como representaciones gráficas icónicas de objetos materiales.

Figura 2. Objetos materiales a distintos niveles, desde el subatómico al galáctico. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org)

Los objetos materiales de la Figura 2 van desde la escala microscópica hasta un nivel cósmico. Todos ellos poseen la misma base material, es decir de partículas de electrones, protones, fotones, neutrones, etc. En el mundo microscópico, la Física se centra en el átomo y sus sub-partículas.

En la medida en que estos objetos se hacen más complejos, emergen las moléculas con nuevas propiedades, en donde la Química como disciplina científica estudia sus propiedades. El mundo de las macromoléculas y el mundo celular orgánico son terrenos principalmente de la Bioquímica y la Biología. Los seres vivos siguen siendo terreno de la Biología, salvo uno en especial, el ser humano respecto al cual emerge la Psicología y las Neurociencias, pasando por las sociedades de humanos donde la Sociología es la reina. Las sociedades de los otros seres vivos (ej: colonias, enjambres, manadas etc.) siguen siendo terreno de la Biología. Los objetos cósmicos, como los planetas, sistemas planetarios, galaxias y cúmulos galácticos quedan nuevamente en el mundo de la Física de gran escala donde predomina la física Newtoniana y la relatividad general de Einstein.

La estructura de la naturaleza nos muestra por lo tanto que está constituida de objetos materiales de distinto nivel. Por otra parte, estos objetos materiales están estrechamente relacionados mediante interacciones físicas, químicas o biológicas. Sin átomos no hay moléculas, sin moléculas no hay macromoléculas, células ni órganos y así sucesivamente. La realidad material es sistémica, es un sistema de objetos materiales y esa es la explicación por la cual las distintas ramas de la ciencia están, o debieran estar conectadas. Si no le queda del todo claro lo anterior tendremos que introducir el concepto de sistema para aclararlo. La afirmación que todas las ramas de la ciencia están conectadas genera un rechazo importante, principalmente en algunos círculos intelectuales dentro de las llamadas “Ciencias Sociales”. Ellas no son tema central de este libro, pero de todas formas no evadiremos el conflicto.

II.2 Sistemas materiales

Usted como persona no está aislado, sino que forma parte de sistemas, quizás el más próximo es su familia, donde usted interacciona con sus miembros. Con ellos se comunica, se ayuda mutuamente, colaboran en proyectos de vida, intercambian ideas, se entregan su amor, practican el altruismo, etc.

El ser humano está inserto en un sistema social, eso no cabe duda. Obviamente que existen las personas ermitañas, pero incluso estas personas no pueden vivir aisladas completamente ya que necesitan comer, dormir, necesitan de refugio, es decir, aunque no quieran relacionarse con los de su misma especie, sí necesitan relacionarse con otros seres vivos e inertes para poder sobrevivir.

Científicamente podemos decir que un ser humano necesita intercambiar materia y energía con los seres de su entorno. Lo mismo ocurre con todos los seres (u objetos como los denominamos en los capítulos anteriores) de la naturaleza. El herbívoro necesita de los vegetales y el carnívoro necesita del herbívoro, todos los animales necesitan de los carroñeros y todos necesitamos de los gusanos, bacterias e insectos. En última instancia todos necesitamos oxígeno, CO2 y ninguno de los seres vivos escapa de la necesidad directa o indirecta de la energía que nos aporta el sol.

Un objeto como un vegetal necesita intercambiar gases y energía con la atmósfera. Sin embargo, también el vegetal es en sí mismo un sistema ya que está compuesto de células. Estas células están intercambiando materia con sus vecinas, es decir, no son sólo un conjunto de células sino que forman parte de un sistema que las mantiene unidas, cohesionadas y vivas. La misma célula es un sistema compuesto de estructuras moleculares complejas, como por ejemplo su membrana, sus proteínas. Estos objetos macromoleculares al interaccionar le dan a la célula la capacidad de dividirse.

Por otra parte, en sí mismas estas moléculas se construyeron al enlazarse átomos, formando un nuevo sistema de núcleos de protones y neutrones, con electrones ubicados en sus respectivos orbitales. Ejemplo de esto es la molécula de agua, en donde dos átomos de hidrógeno se enlazan a un átomo de oxígeno formando un sistema molecular compuesto de 3 núcleos.

A distintos niveles podemos encontrar sistemas, tanto a nivel atómico molecular hasta el nivel del sistema solar, galaxias, cúmulos de galaxias. Tal como un árbol proyecta ramas, la naturaleza nos entrega distintas ramas en distintos niveles los cuales son todos sistemas, lo que intenta representar igualmente la Figura 2.

Es muy simple darse cuenta que estamos ante un sistema y no ante un conjunto. Así por ejemplo, cuando usted era niño y jugaba a las canicas, en su bolsillo usted tenía un conjunto de canicas, estos no eran un sistema por cuanto la presencia de una canica no afectaba en ningún aspecto la presencia de otra. Sus propiedades no se modifican en absoluto ya sea que usted tenga una o mil canicas. Si me permite la analogía de las canicas con los átomos (perdonen mis colegas químicos de profesión, pero esto tiene un propósito loable), en el caso de una molécula los átomos no son simples canicas formando un conjunto sino que estos están interaccionando ya que muchas de las propiedades de los átomos individuales se alteran al formar moléculas.

Para ejemplificar lo anterior basta con decir que un átomo aislado no vibra, sin embargo, cuando interacciona con otro formando una molécula, este podría vibrar. Sus electrones más internos cambian levemente su nivel de energía, pero sus electrones con los cuales forma los enlaces químicos cambian su distribución espacial y contribuyen a estabilizar este nuevo sistema, es decir, se hibridan como dirían los físicos y químicos cuánticos.

En la medida en que los objetos interaccionan para formar sistemas emergen algunas propiedades nuevas como también otras propiedades desaparecen. Así, por ejemplo el humano cuando está solo tiene la característica de disponer completamente de su tiempo. Sin embargo, cuando este se compromete, “pierde” esa libertad, pero emerge en él la capacidad de amar, reproducirse y comunicarse, procesos que no pueden hacerse solos. Acá tenemos entonces un claro ejemplo de propiedades emergentes y propiedades que se extinguen en la formación de un sistema.

En toda la naturaleza podemos ver el mismo patrón. El funcionamiento de una colmena es uno de los casos más maravillosos respecto de cómo interaccionan las partes (hormigas o abejas) para poder formar un sistema muy eficiente el cual es capaz de recolectar alimento para el invierno, cuidar huevos, crear puentes para sortear un obstáculo, reproducirse, etc., todo un sistema social.

Comprender que la naturaleza está estructurada en base a sistemas y que estos se manifiestan a distintos niveles (observable o inobservable, micro, macro o cosmológico) es fundamental para entender la actividad científica. Es evidente que para conocer la naturaleza, por lo tanto, es muy importante relacionar las partes de los sistemas que la componen, como además entender cómo interaccionan estas partes.

Para el caso de las hormigas, es muy importante conocer las propiedades de una hormiga aislada, como también conocer cómo esta interacciona con otras de su especie para sobrevivir y formar estos sistemas tan maravillosos que son sus colmenas, con sus propiedades que emergen cuando ellas interaccionan, cuando se dan sus relaciones de cooperación, de liderazgo, sumisión, su división de tareas.

Ningún objeto natural está aislado, estos se encuentran en estrecha relación con otros objetos materiales. Por ejemplo, el árbol se encuentra en estrecha relación con el sol, el aire, el suelo y el agua, de lo contrario moriría en poco tiempo. El árbol forma parte por lo tanto de un sistema, mejor llamado “ecosistema terrestre”, que quiere decir que el árbol es un objeto material que se relaciona con otros objetos materiales en un entorno en donde la relación común de todos ellos es en general la corteza terrestre. Esto es necesario por cuanto el árbol requiere como mínimo intercambiar materia y energía con su entorno, intercambia materia con el aire absorbiendo su CO2 y con el suelo absorbiendo agua y nutrientes, intercambia energía con el sol absorbiendo sus fotones y de pasada nos entrega O2, semillas y frutos.

Todo objeto material forma parte de sistemas y la ciencia nos muestra que eso es un patrón natural. Usted y yo como objetos materiales formamos parte de una familia, de un sistema social, económico y de un sistema “alimenticio” llamado cadena trófica. Desde un objeto tan pequeño como un átomo el cual forma parte de un cristal o de una molécula a través de fuerzas atractivas y repulsivas, hasta un objeto tan grande como una estrella la cual forma parte de un sistema planetario y de una galaxia unidos mediante un campo gravitatorio, no existen objetos que no intercambien al menos algo de energía con otros. La realidad, el universo, la naturaleza por lo tanto es sistémica. En la Figura 3 se muestran esquemas de 3 sistemas muy conocidos, un ecosistema a la izquierda, un sistema de juego de fútbol al centro y un esquema de un sistema de un cristal de diamante.

Como mencionamos anteriormente, un ecosistema es un sistema en sí donde los seres vivos e inertes se relacionan entre sí mediante el intercambio de masa y de energía.

Ahora bien, el sistema 4-4-2 del fútbol en la Figura 3 es un sistema por que los jugadores se mueven en bloque, mientras unos atacan otros defienden. Los mediocampistas se relacionan con los delanteros mediante pases-gol y a la vez con los defensas ya sea cubriendo los espacios o rotando el balón. Si cada jugador actuara por su cuenta, el equipo sería un caos y probablemente perdería.

Figura 3. Sistemas naturales y artificiales. A la izquierda tenemos un ecosistema terrestre, en el centro un sistema de juego futbolístico y a la derecha un sistema cristalino. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org)

Finalmente en un diamante hablamos de un sistema, puesto que los átomos que lo componen interaccionan dándole una geometría especial que le entrega una alta dureza, elevados puntos de fusión y una alta rigidez.

Por otra parte, si analizamos un objeto individual independiente del sistema donde este se encuentre, nos damos cuenta que el objeto material es en sí mismo un sistema también. Por ejemplo usted y yo no sólo formamos parte de los sistemas anteriormente descritos sino que nuestro cuerpo humano es un sistema por sí solo. Somos un sistema compuesto de órganos como el corazón, pulmones, hígado, riñones, cerebro. Estos órganos deben intercambiar energía, gases, nutrientes, impulsos eléctricos, hormonas, etc., para sustentar nuestro ser. Evidentemente que este sistema maravilloso como el cuerpo humano debe interaccionar con el exterior para nutrirse, pero el punto es que distintos objetos materiales estrechamente relacionados conforman nuestro cuerpo.

Los órganos del cuerpo por sí solos también son sistemas, específicamente estamos hablando de sistemas celulares, los cuales al interaccionar generan las propiedades del órgano en cuestión. Por ejemplo el tipo de células que conforman al corazón le dan la capacidad de bombear sangre, el tipo de célula del cerebro le da la capacidad de transmitir impulsos eléctricos y generar el aprendizaje, la creatividad, la memoria. Lo mismo podemos afirmar para los pulmones, hígado y riñones.

Aunque parezca majadero podemos seguir con este jueguito de analizar sistemas de sistemas. Las células son sistemas macromoleculares tales como capas de lípidos, proteínas y estas mismas moléculas son sistemas atómicos y estos átomos son sistemas de partículas sub-atómicas como electrones, protones, neutrones.

¿Hasta dónde podemos seguir con el tema de los sistemas? Los últimos adelantos de la ciencia nos dicen que los protones y neutrones están formados de sistemas de quarks y que estos estarían formados a su vez por cuerdas, aunque tengo entendido que aún no hay evidencias de que estas últimas existan. Los que no somos físicos de partículas podemos entender esto mucho mejor a través de animaciones computacionales.

A continuación dejo un enlace el cual espero que se mantenga activo cuando lea este libro, de lo contrario búsquelo en la red con el nombre “la escala del universo”

http://htwins.net/scale2/

Además que la realidad es un sistema de objetos materiales que interaccionan entre sí, esta realidad tiene, como se muestra en la Figura 2, varios niveles, todos ellos estrechamente conectados. Por ejemplo, las interacciones de los sistemas atómicos y moleculares a escala microscópica, generan propiedades macroscópicas que se observan en sistemas a escala humana, así la interacción de las moléculas de agua a escala microscópica generan que un vaso de agua en condiciones normales sea líquida, incolora, buen solvente, muy estable, entre otras características.

Cuando usted ve un fenómeno natural como un arcoiris, esos colores son el producto de las interacciones que presentan los fotones de la luz del sol con los gases y agua atmosférica, generando un cambio en el ángulo de propagación y dependiendo del “color” que porta el fotón este cambio de ángulo genera una dispersión de los “colores” por el fenómeno de la refracción”. Tanto fotones como las moléculas de gas y de agua están en una escala micro y el arcoiris está en una escala humana.

Todos los objetos materiales que nos rodean y sus propiedades son el efecto de interacciones de objetos en general a escala microscópica. Los objetos de los sistemas a escala microscópica interaccionan para dar efectos a escalas mayores, y el hecho que usted pueda leer este libro se debe a interacciones de células, con fotones, los cuales generan estímulos eléctricos que van a incidir con su cerebro para generar en última instancia la capacidad de poder ver y leer, tal como se intenta graficar en la Figura 4, en donde el flujo de fotones es regulado por el Iris y la pupila en donde los impulsos eléctricos son conducidos por el nervio óptico.

Todo lo anterior parece una locura y una maravilla a la vez, espero que de ahora en adelante vea la realidad con otros ojos.

Figura 4. El ojo y su estructura al interactuar con fotones. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org, National Eye Institute requested. Original source)

En resumen: la realidad es un sistema de objetos materiales, sistema compuesto de sub-sistemas a distintos niveles, todos ellos conectados. Desde los sistemas microscópicos de los átomos a los sistemas de escalas más grandes como las galaxias, en ese escalamiento emergen y desaparecen propiedades, una conclusión que quizás usted o yo lo veamos exclusivamente desde un punto de vista científico, que tiene grandes connotaciones filosóficas, las cuales si les interesan puede usted profundizar consultando literatura pertinente (M. A. Bunge & Solar, 2004).

II.3 Propiedades fenoménicas

En los capítulos anteriores nos hemos referido a los objetos materiales y los sistemas que los conforman, en este capítulo nos centraremos en las características observables de los objetos naturales, es decir, sus propiedades fenoménicas.

Si comparamos los objetos materiales de la naturaleza que se pueden observar de forma directa, nos encontramos con similitudes y diferencias entre ellos. Así, por ejemplo, si comparamos una piedra con un árbol las diferencias “saltan a la vista”, tanto, por lo que nos llega desde nuestra visión, olfato o tacto, porque claramente una roca posee propiedades muy diferentes a la de un árbol. La dureza de una piedra es claramente una propiedad que podemos percatarnos a través de nuestros sentidos al igual que su forma, podemos ver que esta no es capaz de flotar por sí sola en agua y que resiste el fuego sin fundirse, que es capaz de destruir la madera, que es en general impermeable y así sucesivamente. Por otra parte podemos observar que un árbol es más dócil, que este crece y envejece, que genera frutos, resina, que alberga vida, etc. Esto es lo que salta a “simple vista” y eso que salta a simple vista le llamamos propiedad fenoménica.

Las propiedades fenoménicas o propiedades secundarias se distinguen de las trans-fenoménicas o primarias por cuanto en que estas últimas están fuera del alcance de nuestros sentidos, aspecto que profundizaremos más adelante. Por lo pronto, la sensación térmica por ejemplo es una propiedad fenoménica, así la sensación fría que da el tocar un metal es algo que caracteriza a estas sustancias. Por el contrario, la temperatura es una propiedad transfenoménica y se requiere de un termómetro para poder acceder a ella. Por otra parte, la nubosidad atmosférica podemos visualizarla, pero la baja presión atmosférica se debe registrar con un barómetro. Las diferencias de temperatura de un objeto sumado a la conductividad térmica de estos son la causa de la sensación térmica que percibimos al tocarlo, como también la baja presión atmosférica es la causa de una mayor nubosidad.

Como podemos ver, ambos tipos de propiedades están intrínsecamente relacionadas, pero mientras que en las propiedades fenoménicas existe un sujeto que percibe, en las propiedades transfenoménicas este no está presente. Por ejemplo, el color amarillo del sol no existiría si no existe un ojo que perciba ese color, esto por cuanto a que el color es el efecto de la interacción de los fotones con las células del ojo y las neuronas cerebrales. Ahora bien, el sentido común y la ciencia no dicen que a pesar de que nadie mire el Sol, este de todas maneras existe, de hecho la cosmología nos plantea que el sol existió mucho antes que apareciera ser vivo alguno, por lo que la frase “existir es ser percibido” del filósofo George Berkeley (Munoa Roiz, 2007) es falsa. Ahora bien, lo mismo podemos decir del olor de un melón o el sabor de un limón. El sabor ácido de un limón es ácido para la persona que lo percibe, sin esa persona no existiría esa propiedad fenoménica, pero el limón, claro que existe, independiente del sujeto que lo saboree.

El color rojo de una estrella como Aldebarán de la constelación de Tauro es una propiedad fenoménica, es decir, es rojo para el ojo que la percibe y no todos percibimos las mismas tonalidades. Sin embargo, este objeto estuvo emitiendo sus fotones mucho antes que apareciera el primer ser humano y estará allí emitiendo sus fotones aunque la humanidad se extinga.

II.3.1 Limitaciones de las propiedades fenoménicas

Las propiedades fenoménicas son tremendamente útiles en la vida cotidiana. En base a estas podemos establecer similitudes y diferencias entre los objetos perceptibles. Todos los objetos que conforman nuestra realidad tienen ciertas similitudes y diferencias, cuando hablamos que todos los objetos materiales tienen similitudes nos referimos a que comparten ciertas propiedades, muchas de las cuales podemos percibir de forma directa y análogamente cuando afirmamos que los objetos materiales tienen diferencias, nos referimos también a que tienen propiedades que no comparten. En base a esto mismo, los objetos materiales pueden agruparse, se pueden establecer categorías, muchas de ellas se establecen de forma casi espontánea y otras requieren de un mayor estudio, pero en muchos casos las propiedades fenoménicas son tremendamente limitadas en la tarea de clasificar y diferenciar.

La mayoría de las propiedades fenoménicas son meramente circunstanciales, no siendo propiedades esenciales del objeto de estudio. Por ejemplo, el color de su pelo es una característica suya meramente circunstancial, usted nació sin pelo, luego lo tuvo, quizás lo perderá o cambiará a color canoso, pero su ser no es mayormente afectado por esta característica, a diferencia de su capacidad intelectual, la cual es una característica mucho más esencial del ser humano.

Ejemplos de características circunstanciales es el color de la piel, ojos, su olor, la vellosidad de su piel, sus gustos culinarios, el tono de su voz. Cuando levantamos las características esenciales de un grupo de seres vivos o inertes, levantamos el catastro de propiedades esenciales que los diferencian de los demás grupos y que los hace semejantes entre sus miembros. ¿Cuántas propiedades esenciales se dan a nivel fenoménico? Lo cierto es que son muy pocas, y como dice el dicho, las apariencias engañan, esto quiere decir que a nivel fenoménico se dan en general propiedades circunstanciales. Una cosa es tener “cara de malo” y otra es “ser malo”.

Las propiedades fenoménicas, por lo tanto, son muy limitadas para comprender la esencia de los objetos naturales. A continuación, veremos algunos ejemplos de levantamiento de categorías en base a propiedades fenoménicas para graficar de mejor manera estas limitantes.

Cánidos vs. Felinos

Todos saben por su educación inicial, el que un perro, un lobo y un zorro forman el grupo de los “cánidos” y que este grupo es diferenciable del grupo de los “felinos”, ¿podríamos decir que las diferencias saltan a simple vista?, ¿es usted capaz de nombrar al menos una propiedad fenoménica que comparten todos los integrantes del grupo de los cánidos y que no está presente en ningún otro grupo de seres? Si su respuesta va por el lado que caminan en 4 patas, le recuerdo que los gatos también caminan en 4 patas y no forman parte de este selecto grupo.

Dentro de las propiedades fenoménicas podemos decir que los cánidos presentan las características de tener un gran olfato, ladrar, el comportamiento social de los cánidos en general es más de manada, aunque los zorros me arruinan esa conexión, el punto es que diferenciar a los cánidos respecto de otros seres en base sólo a propiedades fenoménicas no es una tarea fácil.

Los gatos, leopardos, tigres y panteras entre otros forman el grupo de los felinos, también podemos levantar un catastro de propiedades fenoménicas que todos estos seres vivos comparten.

Los felinos, canes y simios forman parte del grupo de los mamíferos, todos ellos comparten la característica común de alimentarse en sus primeros días de vida de la leche materna.

Todas las agrupaciones de objetos que nos enseñaron desde pequeños tienen que ver con identificar las propiedades comunes que poseen estos objetos. Las agrupaciones de seres vivos o inertes no son un mero juego artificial, son un ejercicio intelectual muy importante, sobre todo para los niños. Así, por ejemplo, la comprensión del concepto de “ave” para un niño pasa por la observación de las propiedades que todos estos animales comparten, su cubierta de plumas, sus picos y la forma de sus patas son características esenciales que permite diferenciar a estas especies de otras. Para un niño es impactante darse cuenta que el volar no es una propiedad esencial de las aves (al menos para mí fue impactante de pequeño) ya que existen aves como la gallina o el pingüino que no vuelan, como también existen objetos artificiales, como los aviones, helicópteros y cohetes que sí vuelan pero no por eso forman parte de esa familia.

¿Cuál es la diferencia entre un perro y un lobo?, si usted no es veterinario o profesor de Biología, lo más probable es que esa pregunta lo ponga en aprietos y la mera observación de las fotografías de perros y lobos de la Figura 5 no creo que lo ayude mucho, las propiedades fenoménicas flaquean en este aspecto, existen perros grandes y pequeños, pelados y peludos, con o sin cola, ¿en qué quedamos? Le dejo el desafío abierto, lo cierto es que difícilmente sólo con sus sentidos resolverá el acertijo, es decir, las propiedades fenoménicas de perros y lobos es poco probable que lo lleven a resolver el problema, por ejemplo, el tamaño no tiene mucho que ver, existen perros más pequeños que un lobo como el Chihuahua y otros más grandes que los lobos como el San Bernardo de la Figura 5, lo mismo pasa con el pelaje el cual es muy similar entre el Akita y los lobos. En algunos programas televisivos he visto que una diferencia importante entre perros y lobos es el comportamiento de manada de estos últimos, además de ser cazadores y carnívoros todos ellos.

Figura 5. Similitudes y diferencias fenoménicas de perros y lobos. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org).

Simios vs. humanos

Otro desafío que incluso puede generar que más de alguien se sienta insultado. ¿Cuál es la diferencia entre los seres humanos y los simios? Salta a la vista que los simios en general tienen más pelos que los humanos aunque existen seres humanos tan peludos como un mono, pero eso no los deja fuera de la categoría de humano. Tampoco podemos decir que los simios no piensan, es sabido que estos generan herramientas para resolver problemas, que son capaces de aprender y así sucesivamente. Los seres humanos al igual que los simios tienen estructuras sociales, un lenguaje, a nivel observable son mucho más las similitudes que las diferencias que podemos levantar.

La diferencia esencial entre simios y humanos es muy poca a nivel fenoménico, alguna pequeña diferencia morfológica en los dedos de las manos y su capacidad de agarre, el número de piezas dentales, la forma de los colmillos, etc., pero la mayoría de las diferencias más esenciales está a nivel transfenoménico, está a nivel genético, es decir, está en un nivel inobservable.

A nivel fenoménico algunos han planteado que sólo el ser humanos es capaz de crear ideas y objetos fuera de la mera necesidad de sobrevivir o aparearse. Por otra parte, el número de piezas dentarias del homo-sapiens es único en su especie, como también se han percatado de ciertos movimientos particulares que podemos hacer con el dedo pulgar en comparación con el resto de los homínidos. Pareciera que tenemos un gusto especial por la carne a diferencia de otros primates, en su mayoría vegetarianos o con mayor preferencia por los vegetales. Desde la Biología se ha planteado que debido a nuestra dieta carnívora logramos desarrollar una mayor capacidad cerebral, incluso en algunos estudios de hijos de familias veganas a quienes han mantenido con dietas sin alimentos de origen animal han desarrollado deficiencias intelectuales (Dawson-Hughes, Harris, Krall, & Dallal, 2000).

Clasificación de sustancias

En Química todos hablamos de los metales y los no-metales. Detrás de esta clasificación debiera existir alguna propiedad que comparten todos los elementos que forman parte de una clasificación u otra. Los alquimistas clasificaban a las sustancias en base a sus propiedades fenoménicas, por ejemplo clasificaban como metales a todas las sustancias que brillaban (o reflejan la luz), el problema está en que hoy en día existen muchos compuestos orgánicos que tienen la misma propiedad y no son metales. Lo cierto es que las propiedades de los metales tienen que ver más con el mundo cuántico, con las propiedades periódicas, todas ellas propiedades no-fenoménicas o transfenoménicas como las denominaremos más adelante. Así el tema de clasificar sustancias, no es un mero juego observacional.

¿Podría usted clasificar elementos vs. compuestos sólo en base a propiedades observables? Por ejemplo tanto el cobre como el aluminio o el carbono usted puede tenerlo frente a sus manos en estado elemental, y para qué decir la gran cantidad de compuestos como el azúcar, sal, agua, celulosa entre otros a los cuales usted puede acceder, pero el desafío de la pregunta es imposible de resolver sólo observando estas sustancias. Es cierto que los metales que se pueden encontrar en estado elemental, la mayoría brillan, pero esa propiedad no es esencial de los elementos. Como lo dije anteriormente un trozo de carbono elemental no brilla a pesar de encontrarse en estado elemental al igual que los llamados gases nobles.

Esta pregunta anterior fue el gran dolor de cabeza de los alquimistas y de filósofos de la antigüedad los cuales postulaban de la existencia de los elementos y le asignaban la propiedad de ser sustancias indisociables, las cuales no podían obtenerse por la combinación de ninguna otra. Esta fue la razón por la cual se creía (y lamentablemente la mayoría de los periodistas siguen creyendo) que el agua era un elemento, entendiendo que en la antigüedad no existían los medios para disociar el agua.

Tierra, aire, agua y fuego se creían que eran los elementos de la naturaleza, en donde Aristóteles postuló un quinto elemento inobservable llamado éter (Pullman & Grau, 2010). Actualmente sabemos que el tema de los elementos y los compuestos está en una escala de propiedades y objetos inobservables, tema que tocaré en el siguiente capítulo, pero vuelvo a reiterar que la componente observacional de la naturaleza es una pequeña parte importante, pero muy limitada para comprender y categorizar los objetos naturales. Postularé en este libro que las propiedades fenoménicas fueron en su momento el gatillo de la ciencia, pero no son la ciencia en sí, por el contrario, la ciencia se centra en las propiedades que están fuera del alcance de los sentidos humanos por cuanto estas son las causantes de lo que podemos percibir a través de nuestros sentidos.

Desde niños nos han enseñado a establecer similitudes y diferencias de objetos naturales, en base a propiedades fenoménicas, que no se necesitan de grandes conocimientos para poder acceder a ellas. La definición de aves, reptiles, líquidos, sólidos, gases, planetas, estrellas, etc., se nos han enseñado en base a propiedades observables. Como primer peldaño para comprender nuestra realidad, eso está muy bien. Si quisiéramos que un niño comprenda las propiedades esenciales de un objeto, perderíamos su interés de forma inmediata, sería como pedirle a usted que corra los 100 metros en menos de 10 segundos, ni siquiera se daría la molestia de emprender la carrera sabiendo de antemano que no lo lograría. En vez de eso debemos ir paso a paso, comprender la naturaleza desde sus objetos observables y sus propiedades fenoménicas y en la medida en que nuestra capacidad intelectual y nuestros conocimientos se acrecientan, podremos conocer nuestra realidad desde sus objetos inobservables y sus propiedades más esenciales.

Las propiedades fenoménicas son, por lo tanto, un medio para comprender la naturaleza, son necesarias pero no suficientes, no podemos comprender la naturaleza como tampoco a la actividad científica sólo en base a las propiedades observables. Como la mayoría de las propiedades esenciales de los objetos naturales están a un nivel transfenoménico, la mayoría de las ideas científicas hacen referencias a este tipo de propiedades primarias. Basta con decir por el momento que el conocimiento profundo de la naturaleza pasa por adentrarse en las causas más que en los efectos, pasa por centrarse más en lo que no vemos que en lo que podemos ver de forma directa. Si no me cree, piense usted cuántos siglos el hombre primitivo tuvo acceso a las propiedades fenoménicas, pero no hizo ciencia sino en los últimos 4 o 5 siglos. Por milenios el hombre vio el azul del cielo, pero no fue hasta los años 1500-1600 DC cuando se empezó a comprender las causas de los colores.

Profundizaremos más al respecto cuando toquemos el tema de las propiedades transfenoménicas, pero antes me detendré en el tema de los patrones naturales observables.

II.3.2 Patrones observables

A pesar que la observación simple de la naturaleza es limitada, también podemos obtener de ella otro aspecto interesante y es que en la naturaleza se pueden observar regularidades. Así, por ejemplo, el que las flores florezcan en primavera, que en invierno las temperaturas y las precipitaciones se dan con más frecuencia en el cono sur, que el sol sale todos los días, que los perros odian a los gatos, que las hormigas marchan en fila, etc., son todas ellas regularidades que se obtienen observando objetos a partir de sus propiedades fenoménicas.

Es cosa que usted ponga mucha atención a sus sentidos y encontrará muchas regularidades en la naturaleza, como la que se muestra en la Figura 6 y se dará cuenta que la naturaleza no solo es bella, sino que tiene cierto orden, es decir, no es caótica. Incluso existen regularidades que bordean “lo místico” tal como la proporción áurea que se da en ciertas figuras geométricas. Pero también, en muchos objetos naturales como las conchas de ciertos moluscos, en la posición de los pétalos de las flores, las proporciones de nuestras partes del cuerpo. Lo mismo pasa en general con la capacidad de camuflarse de muchos seres vivos o los patrones de cristalización de las sales o del agua como se muestra en la misma Figura 6.

Figura 6. Ejemplos de la proporción aurea y de otros patrones naturales. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org)

Los niños son expertos en dar cuenta de estas regularidades, aún recuerdo cuando me di cuenta que las hormigas en general todas marchan en filas. Junto con mi hija nos dimos cuenta recientemente que los gatos no resisten el escuchar un sonido sin ver el objeto que lo emite, como también el que los perros odian los ruidos “fuertes”.

¿Cuál es la causa de estas regularidades? Muchos de los científicos creemos que estas regularidades se dan porque la naturaleza se comporta en base a leyes, es decir, en la naturaleza existe el principio de causalidad, en donde por ejemplo lo que observamos se debe a una causa y no algo meramente caótico o mágico. Para los que somos además creyentes, relacionamos este orden con leyes armónicas creadas por una inteligencia superior (Dios para mí), los nocreyentes los relacionan con algún principio antrópico que plantea que este universo, esta realidad es así por cuanto a que sólo así es viable, es sustentable, sólo así los objetos materiales no colapsan, no se extinguen. Es cierto, si la magnitud de la gravedad o de la atracción coulómbica fuese ligeramente distinta, los átomos se destruirían, los sistemas planetarios se desintegrarían, pero, bueno, queda en el ámbito de las creencias el plantear esto como algo fortuito o como una realidad planificada por una inteligencia superior.

Al igual que existen propiedades esenciales y propiedades circunstanciales, también existen correlaciones causales y correlaciones casuales. Por ejemplo, la estrecha correlación que existe entre las enfermedades cardiovasculares y el consumo de cigarrillo no es una mera casualidad, sino que es una correlación que obedece a un patrón causal, la causa es el consumo de cigarro y el efecto es que en 20 años tiene un 50% de probabilidades de morirse por enfermedades gatilladas por ese vicio.

Por el contrario, la correlación existente entre la madurez emocional y el uso de calzado formal por sobre el uso de zapatillas deportivas es una correlación casual, obedece a una mera moda, a un estereotipo. Antiguamente, esta misma correlación se establecía con el uso de sombreros de copa, el día de mañana quizás la moda cambie.

Existe una estrecha correlación entre la acumulación de escombros y la presencia de ratones, ahora bien esta correlación es casual, no causal. Esta confusión entre casualidad y causalidad llevó erróneamente a Van Helmont a afirmar que para generar ratones había que mezclar maderas o trozos de género con granos y en algunas semanas los ratones emergerían de esta materia inerte, bajo la idea que toda la materia posee una especie de energía vital (vitalismo) (Banchetti-Robino, 2011).

Hasta acá con los objetos y propiedades observables y sus regularidades. Este breve análisis nos ha aportado una de las primeras conclusiones acerca de la estructura de la naturaleza y es que ella está constituida de objetos y que estos pueden compararse e incluso clasificarse respecto de las propiedades que comparten y las propiedades que los diferencian.

Además, gracias a estas propiedades podemos percatarnos del orden y las regularidades que se presentan en nuestra realidad y que esta no es caótica, por lo que no está de más embarcarse en la aventura de intentar comprender este orden.

El apelar a los objetos observables y las propiedades fenoménicas para enfrentar la aventura de conocer nuestra realidad es una primera etapa, la cual es “económica” respecto de los recursos monetarios e intelectuales que se requieren para acceder a ellas, pero no son suficiente para lograr un conocimiento profundo de nuestro universo material. Para ello necesitamos incluir en nuestro análisis a los objetos inobservables y a las propiedades transfenoménicas, de lo contrario los niveles microscópicos y cosmológicos de nuestro universo y las conexiones que presentan estos con nuestro nivel nos estarían limitados.

II.4 Realidad transfenoménica

Si el siguiente párrafo lo hubiese escrito hace 300 años, creo que muy pocos lectores me creerían o me entenderían. Afortunadamente debido a la gran influencia que tiene el conocimiento científico en la base cultural de la mayoría de las civilizaciones actuales, lo que escribiré a continuación será incluso obvio para muchos de ustedes.

En la naturaleza existen muchos objetos que no podemos observar, es decir, que son inaccesibles a nuestros sentidos. Así por ejemplo, los átomos, moléculas, virus, galaxias, agujeros negros, bacterias, células, ácaros, leptones, quarks, neutrinos, bosones (y la lista suma y sigue) son sólo algunos ejemplos de objetos inobservables para nosotros.

Quizás, muchos de ustedes me dirán que sí han visto una célula, pero esas observaciones son a través de instrumentos, como el microscopio. Nótese que los cuatro últimos objetos de la lista anterior son inobservables incluso con el microscopio más poderoso. Por otra parte, tengo entendido que nuestro ojo puede ver con dificultad un objeto del tamaño de un óvulo humano y por ahí anda el tamaño límite de los objetos más pequeños que podemos observar sólo con nuestra visión desnuda.

La naturaleza está constituida entonces por objetos observables e inobservables para nuestros sentidos (entienda observación desde el punto de vista de nuestros 5 sentidos y no sólo de la visión) y existe una zona limítrofe que dependerá de nuestra capacidad de observar directamente o a través de un instrumento a objetos sumamente pequeños como los átomos o sumamente grandes como las galaxias.

Esta afirmación que la mayoría de los niños de hoy pueden asimilar sin mayores dificultades, no es algo menor y es que gran parte de estos descubrimientos de objetos inobservables se los debemos a la ciencia. Así por ejemplo, antiguamente se desconocía la existencia de los micro-organismos y por lo mismo se creía que las enfermedades eran endógenas, es decir, que se producían por un “mal funcionamiento” del cuerpo del enfermo. De hecho muchas de las muertes de mujeres cuando daban a luz sus bebés eran causadas por parteros que no se lavaban las manos. Esta práctica cambió cuando se comenzó a sospechar que la enfermedad podía ser transmitida por el material que se pegaba a las manos de los parteros. Esta sospecha quedó confirmada posteriormente cuando se pudieron observar los primeros micro-organismos patógenos.

El ejemplo de la sospecha de objetos inobservables como los micro-organismos y la posterior confirmación de su existencia no es el único. Así por ejemplo, las primeras sospechas de la existencia de partículas elementales constitutivas de toda la naturaleza provinieron desde Demócrito y su supuesto discípulo Leucipo (supuesto porque no hay evidencias que realmente existió). Lo mismo con las sospechas de la existencia de agujeros negros, los cuales se postuló su existencia sobre la base de predicciones teóricas respecto de estrellas súper-masivas.

Uno de los grandes aportes de la ciencia, sobre todo de la ciencia de los últimos dos siglos es que nos ha ampliado el espectro de objetos conocidos. La naturaleza que antiguamente se asociaba exclusivamente con objetos observables, ahora se entiende como constitutiva de objetos observables (los cuales están a nuestra escala como por ejemplo un perro y una piedra), objetos inobservable de escala microscópica (como los átomos, moléculas, quarks o bacterias) y también objetos inobservables a escala macroscópica o cosmológica (como las galaxias y agujeros negros).

El papel del hombre en esta naturaleza está en el medio de esta diversidad y por lo mismo nuestra concepción de realidad se ha enriquecido enormemente. Desde la longitud de Planck de 10-35 metros hasta el tamaño del universo mayor a 24 Gpsc (Cornish, Spergel, Starkman, & Komatsu, 2004) (Gpsc por las siglas de Gigaparsec, la cual es una unidad de distancia muy grande), lo cual es alrededor de 1026 metros que el hombre está a medio camino.

Así como existen objetos inobservables, también tenemos propiedades inobservables, las cuales se conocen muchas veces con el nombre de propiedades primarias o transfenoménicas. Ejemplo de eso son la masa, la temperatura, la conductividad etc.Esta distinción de propiedad primaria o transfenoménica vs. propiedad secundaria o fenoménica es muy antigua, personalmente no tengo certeza quien fue el primero en plantearla, pero el que la popularizó fue ciertamente el gran Galileo en su obra “Il Saggiatore”(Galilei, 1623).

La masa es una propiedad transfenoménica y que a través de los sentidos no podemos acceder a ella, sino que tenemos que recurrir a un instrumento como la balanza para poder determinarla. Es cierto que a través del tacto podemos acceder a los efectos de un cuerpo con masa. Así por ejemplo, sentimos el “peso” en nuestras manos como una presión sobre nuestra palma cuando levantamos una roca, si estuviésemos en el espacio ni siquiera podríamos tener esa sensación.

Es evidente que esta sensación tiene mucho que ver con la masa de un cuerpo, pero la masa en sí no la percibimos directamente, ni siquiera se necesita de un observador para acceder a ella. Un caso muy similar se da con la temperatura.

La sensación térmica tiene algo que ver con la temperatura, sentimos nuestro cuerpo acalorado cuando la temperatura ambiente es elevada o después de hacer ejercicio, pero para estimar la temperatura de forma “directa”, debemos recurrir a un termómetro.

A gran parte de las propiedades podemos acceder sólo de forma indirecta. Tenemos acceso directo del color de un objeto a través de la visión, aunque a la longitud de onda de la radiación que emite o refleja un objeto no podemos acceder más que a través de un instrumento llamado espectrofotómetro.

Todos los objetos que estudia la química (átomos y moléculas) como además sus propiedades periódicas tales como el estado de oxidación, radio atómico, electronegatividad etc., son todas propiedades transfenoménicas.

Ahora bien, la esencia de la materia está ligada a este tipo de propiedades. ¿Por qué el agua es incolora? o ¿por qué los metales son buenos conductores?, se debe a las propiedades periódicas de los átomos que la constituyen. Las causas por lo tanto están en general a una escala inobservable transfenoménico y los efectos están en general a nivel fenoménico.

¿Cómo podemos acceder a propiedades y objetos inobservables? Respecto de lo que no podemos observar de forma directa, sean estas propiedades u objetos, tenemos que conjeturar su existencia. Así por ejemplo, el amor que siente una persona determinada hacia nosotros, es una propiedad que no podemos observar pero que sí podemos conjeturar y que evidentemente buscamos al menos evidencias indirectas que ese amor es real y no un mero producto de nuestra imaginación. Por otra parte, cuando esta persona se preocupa por nosotros cuando estamos enfermos, cuando nos apoya en nuestros fracasos o cuando nos aconseja ante nuestros errores, estamos ante evidencias que esta persona siente algo hacia nosotros y ese algo conjeturamos que debe ser amor.

El conjeturar la presencia de un objeto inobservable no es un acto meramente voluntario. Cada vez que nuestra mente comienza a trabajar es debido a un problema o pregunta que gatilla en nosotros esa curiosidad casi infantil. Cuando vamos a comernos un alimento y este emite un olor poco familiar, inmediatamente conjeturamos que este alimento está descompuesto y que está contaminado con micro-organismos dañinos para nuestro organismo. Por otra parte, si en un día cualquiera usted siente un ardor en su espalda y su cara, lo más probable es que usted conjeture que sufrió una insolación producto de la irradiación UV emitida por el sol.

Los dos casos anteriores son un claro ejemplo de cómo nuestra mente relaciona lo que podemos observar o sentir, con un nivel microscópico en el caso de la descomposición por micro-organismos o un nivel astronómico en el caso del sol y sus emisiones de radiación.

Afortunadamente hemos nacido en una sociedad que tiene una herencia de conocimiento el cual nos permite aceptar sin mayores traumas que la naturaleza tiene varios niveles. El nivel microscópico, astronómico o cosmológico y nuestro nivel (el observable) forman parte de la estructura de la naturaleza. A estas alturas es fácil asimilar que existen objetos que podemos observar y otros que no podemos acceder a través de nuestros sentidos pero sí podemos conjeturar su existencia por los efectos observables que estos generan.

Hoy en día nos enseñan en los colegios y en textos de divulgación científica que estos objetos inobservables existen y nadie mentalmente cuerdo lo duda. Lo cierto es que se requirió de mucho trabajo experimental para constatar la existencia de por ejemplo los átomos, quarks y qué decir del experimento más largo y caro de la historia para comprobar la existencia del Bosón de Higgs.

En este contexto, la estructura de la naturaleza, por lo tanto, nos indica que las propiedades de objetos observables se deben a las interacciones y a las propiedades de los objetos inobservables que lo constituyen. Por ejemplo, la propiedad que usted tiene de poder hablar se lo debe a las interacciones de las neuronas, la transmisión de impulsos eléctricos por vía química y muchos otros procesos a escala microscópica.

La rigidez y dureza de una mesa se debe a las interacciones de las moléculas de celulosa que la componen. Las propiedades del agua como buen solvente, su estabilidad térmica, su elevado punto de ebullición y además su mayor densidad en estado líquido que en estado sólido, se debe a las interacciones de los átomos de hidrógeno, oxígeno y de los electrones no enlazantes de este átomo, formando sistemas de redes tridimensionales los cuales requieren de mucha energía para poder ser separados para formar agua gaseosa.

Quien quiera comprender la estructura de la naturaleza deberá al menos poder describir los objetos observables e inobservables que la constituyen. Por otra parte, deberá describir los diversos niveles que la componen y como estos interaccionan, en donde las propiedades observables de los objetos de la naturaleza son el resultado de interacciones, producto de procesos que ocurren a niveles inobservables.

Quienes se queden sólo a nivel observable lamentablemente tendrán una visión de la naturaleza muy reducida, meramente fenoménica, análoga al hombre primitivo o al del infante, sólo se quedarán con los efectos observables y no con las causas, a sus propiedades circunstanciales y no a sus propiedades esenciales, podrán describir la componente observable de la naturaleza pero no podrán acceder a cómo esta funciona, sabrán que el fuego “quema” y se propaga pero no sabrán por qué.

En la naturaleza, gran parte de los fenómenos que observamos de forma directa tienen sus causas en un nivel inobservable. El azul de cielo es un fenómeno hermoso que todos hemos visto, pero sus causas no las podemos percibir de forma directa y muy pocas personas las conocen.

La radiación poli-cromática emitida desde el sol y su propiedad transfenoménica de refractarse al pasar del medio interestelar al atmosférico terrestre es la causa de ese hermoso fenómeno. El cambio en el ángulo de refracción en la medida en que el sol se esconde en el horizonte es la causa de estas distintas tonalidades, con la consecuencia que sea la longitud de onda del azul la que llegue hasta nuestros ojos a mediodía y que estos colores cambien en el amanecer y el atardecer.

Estos ángulos van cambiando de forma determinada y mecanicista mientras transcurre el día, así por ejemplo en el atardecer de un día despejado, con nubosidad baja, el cielo tiende a ser más amarillento o enrojecido, más púrpura próximo al anochecer, a diferencia de ese mismo cielo a medio día el cual tiende a ser más azulado como se muestra en la Figura 7.

Figura 7. Colores del cielo en distintas horas. (Fotografías de http://commons.wikimedia.org)

Otro ejemplo más familiar. ¿Se ha preguntado usted por qué se parece en algo a sus progenitores? La mayoría de ustedes me dirán que sí lo saben y me comentarán todo lo que nos enseñaron respecto de reproducción, biología y específicamente genética.

Fíjese que estamos ante el mismo caso anterior, las causas de nuestras características y rasgos físicos se deben a objetos inobservables, como los genes, proteínas, ribosomas, etc. y sus particulares propiedades transfenoménicas que se manifiestan durante la fecundación, división celular, recombinación y así sucesivamente.

El último ejemplo está relacionado con nuestro planeta. Muchas de las características del planeta Tierra se deben a procesos que ocurrieron a escala astronómica. Su composición característica consistente en un núcleo de hierro y una corteza predominante en silicio, oxígeno y aluminio, son el resultados de fusiones nucleares ocurridas en el centro de estrellas, las cuales algunas vez explotaron como supernovas, arrojando su material, el cual al solidificarse y compactarse formó los planetas como el nuestro. Por lo tanto la composición química de nuestro planeta se debe a procesos que ocurrieron a escala astronómica y que aún siguen ocurriendo aunque no podamos observarlo. Cuando piense en el calcio y el carbono de su cuerpo, piense también en estrellas.

En la Tabla 1 se entrega una lista de objetos materiales y una pequeña lista de propiedades transfenoménicas asociadas a ellos.

Tabla 1. Ejemplos de objetos materiales, sus propiedades fenoménicas y transfenoménicas asociadas.

Objeto material	Propiedad transfenomenica	Propiedad fenomenica
Agua Líquida	DensidadMasaConductividad	IncoloraSin forma definidaInodora
Estrella	TemperaturaIrradiafotonesGravedad	Azulada amarilla o rojaBrillanteEsférica
Ser humano	23 cromosomasAprenderConciencia	Bípedo4 extremidades32 dientes
Átomo	Configuración electrónicaRadio atómicoPotencial de Ionización	No tiene

II.5 Sistemas materiales y propiedades emergentes

La relación propiedad fenoménica vs. propiedad transfenoménica tiene su origen a través del concepto de propiedad emergente y con el concepto de causa-efecto (causalidad).

En general cualquier propiedad esencial de un objeto tiene una causa, es decir, tiene un origen material, un fundamento. Por ejemplo, el que los seres humanos posean la capacidad de aprender y crear no es algo meramente fortuito, se debe a las interacciones de las neuronas de su cerebro.

A diferencia de un trozo de metal, el ser humano no responde de igual manera a un mismo estímulo. Por ejemplo, ante una descarga eléctrica, un metal elevará su temperatura de acuerdo a una ley invariable relacionada con su resistencia eléctrica, pero un ser humano no responderá de la misma manera ante una agresión o ante un grito. Quizás, a la primera agresión se asuste, al segundo grito se enoje y al tercer grito responda con otro grito, a la cuarta agresión es probable que empiece una pelea.

Nuevamente, esta característica tiene que ver cómo interaccionan las neuronas y cómo estas modifican sus conexiones ante los estímulos del medio (M. Bunge & Ardila, 2002). ¿Por qué nuestro cerebro es tan especial?, nuevamente el fundamento de esta característica se debe a nuestro legado genético, propiedad transfenoménica.

Para el caso de la comparación entre los humanos y el resto de los homínidos cercanos a nivel genético los seres humanos presentan una pequeña diferencia en su ADN, que genera un cerebro de mayor tamaño y con una zona rugosa de mayor proporción. Esta zona cerebral presenta mayor capacidad predictiva, una mayor capacidad de relacionar observaciones e ideas y finalmente una mayor capacidad creativa, generando que los seres humanos tengan mayor conciencia de su mortalidad, de los peligros, de las dificultades actuales pero por sobre todo las futuras.

Desde el mundo micro (ADN) se generan efectos a nivel humano, nuevamente la realidad sistémica que nos aporta la ciencia conecta las propiedades a nivel molecular de ADN con las características del sistema humano en su totalidad, como dicen los biólogos, del genotipo hasta el fenotipo.

Muchas de las clasificaciones anteriores de cánidos vs. felinos o simios vs. humanos, bajo el contexto de propiedad fenoménica parecían imposibles de abordar. La mera clasificación de objetos fuera del marco de las teorías de la ciencia está por tanto bastante limitado. Los niños y la mayoría de los seres humanos con una baja educación científica construyen clasificaciones sólo en base a propiedades fenoménicas, pero como hemos visto, ni para el caso de los metales como tampoco para la taxonomía de los homínidos, las propiedades fenoménicas son suficientes, lo cierto es que son bastante limitadas ya que se limitan a nuestra escala.

En la naturaleza no existen dos objetos completamente iguales, como tampoco existen objetos completamente diferentes. Todos los objetos de la naturaleza compartimos al menos una propiedad o nos diferenciamos en al menos una propiedad. Esto no tiene nada de raro, recuerde toda la materia de nuestro universo proviene de la misma semilla, de la misma partícula primigenia, de la singularidad del Big-Bang.

No todos los objetos de la naturaleza comparten las mismas propiedades, así por ejemplo, mientras que el árbol tiene la propiedad de generar O2, la piedra no. Sin embargo, ambos objetos comparten las propiedades de la masa y la energía, ambas propiedades transfenoménicas.

El mero concepto de objeto natural o de objeto material, implica que todos los objetos de nuestra realidad deberíamos compartir al menos una propiedad que justifique esta denominación. Fíjese que en casi todos los textos de ciencia existe un error cuando definen el concepto de materia con la definición más popular de que materia es todo lo que posee masa y volumen. Sin embargo, un fotón forma parte de la realidad material y no posee masa, es un objeto natural muy real.

¿Cuál es la propiedad que comparten todos los objetos de la naturaleza?, pues bien se dice que todos los objetos materiales cambian con el tiempo, son mutables, independiente que podamos percibir este cambio y que ese cambio se debe a la única propiedad que comparten todos los objetos de la naturaleza y es la energía (M. Bunge, 2000a). La segunda ley de la termodinámica hace referencia a la propiedad “energía” y sus procesos de transferencia de calor y trabajo.

Si usted se compara con un hermano, es evidente que ambos comparten además del apellido, ciertas características físicas. Comparten los mismos padres e incluso algunas enfermedades, sin embargo, también usted presenta ciertas diferencias, incluso los gemelos presentan diferencias aunque menores.

Tanto el sol como usted, ambos tienen átomos de hidrógeno en su estructura (similitud). Sin embargo, el sol es un ente generador de energía mediante la fusión nuclear, a diferencia de usted que es un ente consumidor de energía, específicamente la energía que le aportan los alimentos.

Quizás, usted estará pensando ¿en qué me parezco yo a un grano de arena? Es evidente que existen muchísimas diferencias entre usted y un grano de arena, pero existen unas pocas similitudes que son suficiente para re-afirmar este último punto, tanto usted como un grano de arena poseen masa y volumen como también su sistema material está constituido por átomos entre otros aspectos.

En resumen, los objetos inobservables a los cuales nos referimos en nuestra cultura, sumado a sus propiedades, en su momento tuvieron que conjeturarse. De ellos se sospechó de su existencia en un comienzo, luego estas sospechas se sometieron a pruebas experimentales rigurosas y cuando las evidencias apuntaron a que estos objetos materiales, como el átomo y sus propiedades transfenoménicas, como su potencial de ionización, realmente existían y no eran meras ficciones, pues bien, ahí se constituyó lo que se denomina “hecho científico”, es decir, un ámbito de la realidad que pudimos conocer aunque sea de forma indirecta gracias a la ciencia.

Obviamente nuestro conocimiento de estos objetos inobservables no es completo, así por ejemplo aún hay muchas cosas que desconocemos de los átomos y moléculas. Sin embargo, la existencia de estos objetos, aunque no los observemos de forma directa, sí podemos afirmar que estos existen. Los mismos agujeros negros tan escurridizos para los telescopios convencionales, sí se pudo constatar su existencia detectando la emisión de radiación, la famosa radiación Hawking que hizo famoso a Stephen Hawking quien la predijo.

Así hemos llegado a un punto crucial de este capítulo respecto de la estructura de la naturaleza. Ahora que usted estimado lector mire a su alrededor, espero que lo sobrecoja una sensación de asombro y sienta la conexión entre lo que usted es, con todo lo que observa y los procesos que ocurren a su alrededor. Por otra parte, entienda que su estado actual, se debe a procesos que están ocurriendo o que ocurrieron en algún tiempo pasado. Un átomo de carbono de su estructura celular fue generado millones de años atrás por una estrella, en su momento este átomo fue captado por una roca y luego por un vegetal o un animal, el cual usted comió.

El mundo celular y atómico, el mundo animal y el mundo cosmológico están todos conectados, lo cual es lo mismo que decir que en esta naturaleza no estamos aislados, todos formamos parte de una supra-estructura llamada universo.

II.6 La naturaleza cambiante del universo

Independiente del nivel en el cual estemos hablando, en la naturaleza los objetos materiales presentan estados y procesos.

Un estado se entiende como la sumatoria de las propiedades de un objeto en un momento dado. Por ejemplo, si usted tiene una taza de té o café a la vista, podemos decir que su contenido está en estado líquido. Esto por cuanto, en este momento, presenta todas las propiedades de los líquidos como de no tener forma definida, poseer masa, volumen, viscosidad, etc.

Mi actual estado civil es casado, espero que esto dure hasta el último día de mi vida y con la misma mujer (cuando mi mujer lea esto, espero que una lágrima emerja de su ojo). Esto significa que tengo las propiedades de todo hombre casado, como por ejemplo un contrato civil, una obligación de fidelidad, emerge en mí el amor hacia mi pareja y emergió una bella hija de esta unión, sin contar de los bienes materiales que hemos adquirido.

Ahora bien, el universo se caracteriza por el cambio. Todo está cambiando y la flecha del tiempo tiene un solo sentido y es los cambios espontáneos de los sistemas materiales.

Los estados de los objetos materiales cambian y ahí surge la gran diferencia entre el verbo ser y estar. Si algún día traducen este libro al inglés o al francés no sé cómo lo harán con este párrafo, el ser es inmutable es decir, no cambia. Yo soy humano, pero estoy casado, esto quiere decir que desde que nací soy un ser humano y esto seguirá así hasta mi último aliento. Pero, respecto de mi estado civil, antes estaba soltero y ahora estoy casado, alguna de mis propiedades cambiaron, incluso tengo un poco de barriga, estoy quedando calvo y tengo 36 años, muy similar al cliché del casado reflejado en el personaje de Homero Simpson.

Los diferentes estados de un objeto material son muy interesantes, sobre todo el de los seres vivos. Por ejemplo, el ciclo de vida de una hormiga pasa por diversos estados, desde el huevo, larva, pasando por la crisálida hasta la hormiga, la cual al dejar descendencia genera un nuevo ser que comienza desde el mismo primer estado de huevo, generándose así un ciclo.

Entonces un estado es una situación en la cual un objeto material puede adoptar ciertas propiedades observables o medibles, las cuales son temporales, que pueden y van a cambiar en su evolución temporal.

Las diferencias en las propiedades de los diversos estados de una mariposa o un mosquito son evidentes y no vale la pena que las describa acá. Sin embargo, sirven como base para entender ejemplos más complejos, como el cambio de estado de las sociedades. Por ejemplo, el paso de la monarquía a la república implicó un nuevo orden social y nuevas propiedades del sistema social, como los derechos civiles, la capacidad de elegir a los gobernantes, la libertad y la igualdad. En la Figura 8 se muestran esquemas que representan los cambios de estado de una hormiga y de una sociedad.

Figura 8. Cambio de estado de una hormiga (izquierda) y de la sociedad francesa desde la monarquía a la república (derecha). (Figuras tomadas de http://commons.wikimedia.org. La figura original del ciclo de vida de la hormiga presenta los nombres de las etapas en inglés).

En términos de la información, personalmente he presenciado el paso de una sociedad atomizada a una sociedad globalizada con la emergencia de las telecomunicaciones. Antiguamente la información llegaba a Chile sumamente retrasada, censurada y muchas veces cortada, sin enterarnos lo que pasaba en el mundo. Por ejemplo, de niño nunca me enteré y mis padres tampoco el que habían nombrado a una calle de Europa con el nombre “Salvador Allende Rue”, es decir, la calle Salvador Allende. Independiente de su ideología política, hubiese sido interesante que esa noticia llegara ya sea para alegrarse o en el caso que usted tenga una ideología de extrema derecha, al menos para enfadarse. Personalmente me topé con esa calle cuando realizaba parte de mis estudios doctorales en Francia en la ciudad de Pau. Si comparamos con lo que sucede hoy en día, las noticias vuelan, están mucho más democratizadas, de libre acceso, incluso sin ser periodista una simple persona puede dar a conocer una noticia al mundo. Claramente nuestra sociedad está en un nuevo estado respecto de las comunicaciones.

A continuación nombraré una serie de estados de objetos materiales y las propiedades que definen esos estados.

• Estado elemental: Estado de una sustancia en el cual sus componentes no pueden separarse.

• Estado febril: Estado de un ser vivo en el cual presenta una temperatura por sobre la normal y saludable para el correcto funcionamiento de su organismo.

• Estado de plasma: Estado de la materia que presenta las mismas propiedades que el estado gaseoso, pero que además suma la presencia de iones y por lo tanto la capacidad de conducir la electricidad. Este estado se da en sistemas de alta temperatura como el sol o una llama.

Todos los sistemas naturales o materiales tienen estados en algún momento dado, que pueden ser más de uno dependiendo del conjunto de propiedades a los cuales nos refiramos y al nivel de la realidad abarcado. Por ejemplo, una persona podría estar desde un punto de vista psiquiátrico en estado paranoico, desde un punto de vista de las leyes civiles estar soltero o desde un punto de vista anímico estar aburrido.

Ahora bien, los sistemas materiales no son inmutables, todos estamos viviendo cambios progresivos en el tiempo, que involucran transformaciones contínuas en las magnitudes de algunas variables, es lo que llamamos “procesos”. Un ejemplo de proceso es el de envejecimiento, nuestra edad biológica está continuamente cambiando, va aumentando y nuestro tiempo se va agotando, este proceso es el proceso de envejecimiento de todo ser vivo, pero no debemos confundir que los procesos son exclusivos de los seres vivos, un objeto material inerte también cambia progresivamente, las rocas sufren del proceso de erosión por el clima, los átomos presentan los procesos de desintegración nuclear a mayor o menor velocidad, nuestro planeta está viviendo una serie de procesos geológicos, como el movimiento de las placas tectónicas y así podríamos seguir.

Todos los objetos materiales y los sistemas que conforman están constantemente cambiando, científicamente se ha planteado que la propiedad de la energía es la causante de este cambio, todos los objetos materiales tienen como propiedad alguna forma de energía, responsable de los cambios y de la evolución de la materia (M. Bunge, 2000a).

Las llamadas ciencias naturales nos han mostrado a través de tres grandes teorías la evolución de nuestra realidad material.

En primer lugar, la cosmología a través de la teoría del Big Bang nos han llevado a explicar y predecir la evolución de la materia a escala cosmológica desde el surgimiento de los primeros fotones y protones, hasta los primeros átomos de hidrógeno, estrellas, galaxias, agujeros negros, la expansión del universo, en donde las últimas evidencias apuntan a que esta expansión no tendrá fin.

La segunda teoría de la geología, la famosa teoría Tectónica de Placas nos ha permitido poder explicar y predecir la evolución de la tierra como objeto material y de los componentes del sistema que la compone. Así, por ejemplo, esta teoría nos ha llevado comprender que las montañas, islas, continentes, son productos de procesos sumamente dinámicos que sufre el planeta. Gracias a esta teoría sabemos que la Cordillera de los Andes estaba bajo el mar hace millones de años, como también hemos comprendido los períodos de cambios climáticos, hemos descubierto que los continentes estaban antiguamente unidos y que gran parte de esta energía proviene directa o indirectamente del sol.

Finalmente, la teoría Sintética de la Evolución, junto con la unión de esta teoría con la teoría Atómico Molecular y la Termodinámica nos ha llevado a comprender que la materia inerte cambia y se organiza, llevando a generar materia viva, que estos cambios generan extinción y emergencia de especies juntos con el proceso de selección natural.

No existe ninguna teoría de las anteriormente mencionadas que no considere la propiedad energía para dar cuenta de los procesos a los cuales se refiere, tanto la evolución del cosmos, de nuestro planeta o de los objetos materiales presentes en ella.

Muchas veces por nuestras cortas vidas no nos damos cuenta de estos cambios que ocurren frente a nuestras narices. En efecto, el cielo en la escala de una vida humana, cambia de una forma prácticamente imperceptible. La posición de las estrellas, como también las propiedades fenoménicas de los objetos observables de nuestro cielo son prácticamente las mismas que observaron nuestros padres.

Respecto de los cambios de nuestro planeta, geográficamente estos cambios son poco perceptibles, salvo en el caso de países como Chile en donde los sismos y terremotos que se dan con cierta frecuencia nos recuerda que las placas de Nazca está colisionando con la placa continental sudamericana, incluso muchos de esos grandes terremotos han generado cambios geográficos abruptos en pocos minutos. Un tour muy interesante que puede tomar cualquier persona que visite la ciudad de Valdivia en Chile es en una pequeña barcaza, en la cual usted puede observar las casas que quedaron bajo el nivel del río Calle-Calle, luego del terremoto más grande registrado en la historia de la humanidad que ocurrió precisamente en ese lugar. Este sismo de gran magnitud cambió la geografía de la ciudad en menos de 30 minutos.

Finalmente, respecto de la teoría de la Evolución es en la práctica imposible para una persona común poder percatarse de la selección natural o de la emergencia de una nueva especie. Quizás, usted podría percatarse del proceso de la selección natural con un poco de curiosidad, conociendo las características que dan mayor ventaja a hombres y mujeres a la hora de encontrar pareja para formar una familia. Ya no se valora tanto como en la antigüedad por ejemplo la capacidad física en comparación con la estabilidad emocional y la capacidad intelectual. A la hora de buscar al “macho” humano, muchas mujeres encuentran mucho más seductor en un hombre el constatar una elevada capacidad intelectual, conocimiento, seguridad en sí mismo, características que ciertamente no eran valoradas en el hombre de las cavernas. A continuación entregaré en la Tabla 2 información de una serie de procesos que ocurren en nuestra realidad.

Tabla 2. Ejemplos de estados y procesos de objetos materiales de nuestra realidad.

Objeto material	Sistema	Estado	Proceso
Planeta Tierra	Solar	Sólido	Traslación
Ser humano	Familiar	Casado	Educar a los hijos
Átomo	Molécula	Líquido	Evaporación
Galaxia	Universo	Espiral	Alejamiento
Corazón	Circulatorio	Sano	Bombeo de sangre

En resumen, todos somos a la vez objetos materiales y sistemas materiales, presentamos estados y sufrimos procesos, seres vivos o inertes no escapan a esta “regla ontológica” naturalista (recordar que la ontología es una rama de la filosofía que estudia los seres y las propiedades). Es una regla ontológica por cuanto es transversal a todos los seres y las propiedades que conforman nuestra realidad material. Somos seres mutables que cambiamos debido a nuestra propiedad esencial, la energía.

Nuestra realidad además de sistémica se presenta a distintos niveles y estos niveles están todos conectados formando el supra sistema universal, desde la molécula que libera el hipotálamo hasta el crecimiento de huesos y músculos cuando alcanzamos la adolescencia, es una cadena de causas moleculares y efectos a nivel macro.

Objetos materiales, sistemas, propiedades, estados y procesos son conceptos que nos sirven para comprender material. Un amante o divulgador de la ciencia que desee comprender por ejemplo algún aspecto de ella, deberá identificar al menos al objeto material al cual se refiere, el nivel y el sistema con las propiedades a las cuales se relaciona, su estado y si está viviendo algún proceso.

Independiente del tecnicismo del lenguaje científico, con las preguntas adecuadas a un especialista o consultando la literatura respectiva, podrá comprender con muy poco trabajo cualquier ámbito del conocimiento científico para puro placer, para comunicarlo, para fanfarronear de sus conocimientos o todas las anteriores. Esto último de fanfarronear no crea que es algo menor, logré enamorar a mi bella mujer gracias a mis conocimientos científicos, a pesar de mi fealdad y mi mal gusto en el vestir.

Dejando las bromas de lado, ahora que usted tiene un panorama más claro de la estructura de la realidad, podrá comprender de mejor manera de cómo se genera y cómo se estructura el conocimiento científico. Más que mal, el conocimiento científico se genera para poder comprender esta realidad material altamente sistémica.