Orden y azar Juan M. R. Parrondo

El azar se incorpor¨® a la f¨ªsica a finales del siglo XIX, cuando se trat¨® de deducir las propiedades de los gases a partir de la mec¨¢nica de Newton. El movimiento de cada una de las mol¨¦culas de un gas es impredecible, err¨¢tico, y s¨®lo puede ser descrito mediante probabilidades. Pronto se descubri¨® que la impredecibilidad de este movimiento aumenta con la temperatura. En cualquier cuerpo -sea gas, l¨ªquido o s¨®lido- las mol¨¦culas est¨¢n en constante agitaci¨®n y esta agitaci¨®n es mayor cuanto m¨¢s alta es la temperatura del cuerpo. Por esta raz¨®n un s¨®lido se funde al calentarlo. En un im¨¢n, que no es m¨¢s que un conjunto de br¨²julas microsc¨®picas apuntando en la misma direcci¨®n, una temperatura suficientemente alta orienta las br¨²julas al azar y destruye las propiedades magn¨¦ticas del conjunto. En los circuitos de un amplificador, la agitaci¨®n t¨¦rmica de los electrones produce el molesto soplido que puede o¨ªrse a trav¨¦s de los altavoces. En una televisi¨®n, produce la niebla o grano que aparece en la pantalla cuando no se recibe adecuadamente la se?al. En nuestro cerebro, la agitaci¨®n t¨¦rmica hace que las neuronas disparen constantemente y al azar, formando un ruido que se a?ade al trasiego de informaci¨®n que constituye nuestra vida mental.En todos estos ejemplos la agitaci¨®n t¨¦rmica no es m¨¢s que ruido, una interferencia molesta que se superpone al comportamiento deseado y n¨ªtido de un sistema. El ruido se ha asociado siempre con caos y desorden y ha sido considerado como un agente nocivo que disminuye la eficacia de cualquier sistema. Sin embargo, esta concepci¨®n ha cambiado dr¨¢sticamente en los ¨²ltimos veinte a?os. Por ejemplo, experimentos realizados con un pez de los r¨ªos norteamericanos, cuya alimentaci¨®n consiste en peque?os organismos que detecta a trav¨¦s del campo el¨¦ctrico que ¨¦stos generan, han demostrado que la capacidad de detecci¨®n aumenta si se a?ade un ruido al campo el¨¦ctrico que rodea al pez. Es un ejemplo de la llamada resonancia estoc¨¢stica, un fen¨®meno en el que el ruido mejora la respuesta de un sistema y que est¨¢ encontrando aplicaciones en neurociencias y otros campos.

Un ruido puede crear orden, bandas o redes hexagonales en una l¨¢mina, favorecer la propagaci¨®n de ondas o hacer que ciertas part¨ªculas se muevan al un¨ªsono en una direcci¨®n determinada. Orden, patrones espaciales o transporte inducido por ruido: la expresi¨®n inducido por ruido aparece con una asiduidad creciente en los ¨ªndices de las revistas cient¨ªficas.

El azar en f¨ªsica no deja de dar sorpresas y esta intensa l¨ªnea de investigaci¨®n (en la que por cierto destacan desde hace varios a?os un buen n¨²mero de grupos de investigaci¨®n espa?oles, de las universidades de Barcelona, Islas Baleares, UNED, Cantabria, Santiago, Carlos III de Madrid, etc¨¦tera) va m¨¢s all¨¢ de la propia f¨ªsica y alcanza a campos tan diversos como la biolog¨ªa molecular, la teor¨ªa de la evoluci¨®n, la econom¨ªa e incluso la sociolog¨ªa. Plantea nuevas preguntas a la teor¨ªa matem¨¢tica de la probabilidad y gracias a ello ha podido encontrar fen¨®menos interesantes y hasta ahora desconocidos como la resonancia estoc¨¢stica, los patrones espaciales inducidos por ruido o la posibilidad de que la alternancia de dos juegos de azar con tendencia perdedora den lugar a un juego ganador, un hallazgo inspirado en el transporte inducido por ruido en sistemas f¨ªsicos.

Es una l¨ªnea de investigaci¨®n relativamente joven y muchos de sus resultados son a¨²n puramente te¨®ricos y especulativos. Pero probablemente sean los primeros pasos para entender por qu¨¦ es tan letal el calor como el fr¨ªo extremos o c¨®mo surgen nuestros pensamientos, no a pesar del ruido que existe en nuestro cerebro, sino quiz¨¢ gracias a ¨¦l.

Juan M.R.Parrondo es profesor de la Facultad de F¨ªsicas de la Universidad Complutense.