Si, la estructura de los ecosistemas naturales, organismos y organizaciones sociales se forma y crece gracias a los flujos de energía que los afectan, no parece descabellado pensar que en las ciudades, los ecosistemas sociales formados por todo tipo de organismos (incluidas las personas), urbanismo y termodinámica se relacionan a través de fenómenos similares.
¿Podemos entender el urbanismo desde la perspectiva de la termodinámica? Como parte de nuestra investigación sobre cómo los datos pueden ayudar a mejorar la disciplina del diseño urbano, estamos desarrollando un enfoque termodinámico sobre cómo crecen y se construyen las ciudades. La razón de este planteamiento, propio de una ciencia experimental como la física, tiene que ver con la idea de que es muy probable que el urbanismo, como actividad que se da en nuestro Universo, no pueda sustraerse a las reglas que rigen el resto de cosas que existir en ella.
Si esto es así, deberíamos poder describir la formación de ciudades, como la formación de continentes, planetas o galaxias, en términos de ciertas fuerzas. Y estas fuerzas deben ser medibles. Por tanto, la idea de un diseño urbano que utilice los datos como materia prima es coherente con la identificación de las fuerzas que operan en la formación de las estructuras que componen ese conjunto de átomos altamente ordenado que llamamos La Ciudad.
En cuanto a las leyes que rigen el Universo, probablemente haya una que se destaque: la Segunda Ley de la Termodinámica, que fija la flecha del tiempo y nos envía inexorablemente al caos. Como dijo una vez el gran cosmólogo Sir Arthur Eddington: “Si su teoría no está de acuerdo con las observaciones, probablemente estén equivocadas, pero si su teoría no está de acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica, tiene serios problemas”.
- El todo es (por ahora) más que la suma de sus partes.
Schrödinger, en su famoso ensayo “¿Qué es la vida?”, anticipó el descubrimiento del ADN, especulando que los genes deben propagarse a través de un tipo particular de estructuras moleculares de naturaleza cristalina. Señaló que la vida dependía del orden, y que esto solo podía lograrse con una gran cantidad de átomos. También predijo que el portador de la información genética sería una molécula “pequeña, permanente en el tiempo”. Para concluir, estableció que, por mucho que la biología pueda explicar la vida mejor que la física, debe seguir estrictamente las leyes de la física. Es solo que muchas de estas leyes, englobadas bajo la naciente disciplina de la biofísica, eran desconocidas en 1940 y, en gran medida, siguen siendo desconocidas hoy.
La aproximación de Schrödinger pertenece al reduccionismo científico, que postula que el todo es la suma de las partes. El hecho de que este claramente no sea el caso no invalida totalmente este enfoque. Cuanto más sabemos acerca de las moléculas, mejor entendemos las enzimas, y cuanto mejor entendemos las enzimas, más profunda es nuestra comprensión de las células. Y la biología celular es importante para el desarrollo de la neurología, que a su vez alimenta a la psiquiatría.
Por tanto, del mismo modo que no tiene mucho sentido práctico intentar desentrañar los problemas mentales de un paciente a través de las ecuaciones cuánticas que gobiernan los átomos de su cerebro, también es cierto que el enfoque reduccionista contribuye a perfeccionar nuestro conocimiento en una variedad de campos.
- La mano que mece la cuna.
Observemos cómo el espacio construido es producto de los flujos que confluyen en él, y pensemos cómo la intensidad de estos flujos y la intensidad de la arquitectura que producen están íntimamente relacionadas. Donde fluye más capital, más altos son los rascacielos. Donde se intercambian más bienes, la ingeniería civil construye puertos o complejos logísticos más grandes. Un patrón que también se cumple en el mundo digital: los nodos de intercambio de datos o centros de datos más importantes ocupan superficies enormes.
Que la materia se reorganice en estructuras de tamaño proporcional al aporte energético no es algo propio de las ciudades. Se da en prácticamente cualquier ecosistema natural y es también una de las propiedades de la vida. La novedad es que en las ciudades la materia utiliza al ser humano como fuente de trabajo necesaria para esa gran reestructuración (a escala planetaria) que llamamos urbanidad .
Los estudios que buscan entender la planificación urbana como producto de los flujos energéticos y materiales de la ciudad no son nuevos. El urbanismo lleva tiempo estudiando la relación entre el espacio construido y los aportes energéticos que llegan a la ciudad. Un fenómeno que, a partir de la década de 1990, también ha sido estudiado desde la sociología urbana: Castells llama genéricamente a los espacios de intercambio urbano “el espacio de los flujos”. Desde la Geografía, las teorías bajo el prisma de la “Sintaxis Espacial” (sintaxis espacial) estudian qué patrones formales presentan los lugares como producto de interacciones entre flujos, y cómo, recíprocamente, el diseño de los lugares influye en los flujos sociales y económicos.
En esta serie de artículos sobre cómo explicar el urbanismo desde principios termodinámicos adoptamos una perspectiva complementaria: podemos intentar entender la ciudad como un ejemplo más de un fenómeno, el de la reorganización de la materia en respuesta a los flujos de energía, que parece ser consustancial a la naturaleza de nuestro universo.
- Adaptación disipativa.
El premio Nobel de Química Ilya Prigogine acuñó el término estructura disipativa para describir estructuras coherentes y autoorganizadas en sistemas alejados del equilibrio termodinámico, un tipo de sistema físico que implica intercambio de energía y, por tanto, sólo puede entenderse desde la relación con su entorno .
En este tipo de estructuras, el camino irreversible hacia el desorden que marca la Segunda Ley de la Termodinámica se detiene, e incluso se invierte. Y eso sucede precisamente por el intercambio de energía que, bajo ciertas condiciones, es capaz de contribuir al ordenamiento del sistema.
Este tipo de estructura no se forma espontáneamente, sino que depende de cómo interactúan entre sí la materia del sistema y la energía que lo afecta. El aporte cíclico de energía puede, en determinadas situaciones, crear este tipo de configuraciones estables que concluyen en un equilibrio estacionario. Este proceso se conoce como adaptación disipativa . Desde este punto de vista, pensamos que el urbanismo y la termodinámica también están relacionados a través de este tipo de proceso de adaptación disipativa, como veremos más adelante.
- De dunas, girasoles y acequias.
Cuando pensamos en la adaptación, rápidamente nos vienen a la mente los organismos vivos. Pero no sólo la materia viva se adapta a la energía del entorno. Las dunas, por ejemplo, son el resultado de la adaptación de la materia inerte al suministro cíclico de energía del viento. En ellos descubrimos un tipo de configuración organizada de la materia. Las plantas también representan un estado de alta organización material que es el resultado de la entrada de energía cíclica del sol y la energía circundante almacenada en el suelo en forma de nutrientes. A un nivel aún más macroscópico, las civilizaciones de la cuenca del Nilo se organizaron a nivel social y territorial para adaptarse al ciclo de crecidas del río, dando lugar a una intrincada red de estructuras agrícolas y de riego.
Las dunas, los girasoles y los antiguos asentamientos agrarios son ejemplos de autoorganización de abajo hacia arriba, todo en respuesta a un flujo cíclico de energía. En ellos, la estructura y configuración de la materia se adapta al flujo de energía entrante y es función tanto de su frecuencia como de su intensidad. Así, la posición, orientación y distancia entre dunas dependen de la fuerza, dirección e intervalos con los que soplan los vientos dominantes. Los girasoles se orientan en la dirección del sol. Y las poblaciones del Nilo organizan sus cultivos y canales de acuerdo con la magnitud y frecuencia pasada y esperada de las inundaciones.
- La búsqueda del equilibrio estacionario.
Así, bajo ciertas condiciones, la materia puede adaptarse a los flujos energéticos del entorno en estructuras cambiantes (vivas o no) pero estables. Para ello, el suministro de energía debe ser cíclico y de intensidad moderada. Si una espiga de trigo recibe toda la energía solar de la primavera concentrada en un minuto, el resultado será una hierba chamuscada. Y si el sol no se pusiera todas las noches para volver a salir al día siguiente, la planta pronto moriría de estrés. Del mismo modo, un flujo cíclico y moderado de migrantes puede ser utilizado por una sociedad para reconstituirse y prosperar, mientras que una avalancha migratoria provocará grandes tensiones y fracturas, debilitando sus estructuras políticas.
Si, como hemos visto, la estructura de los ecosistemas naturales, los organismos y las organizaciones sociales se forma y crece gracias a los flujos de energía (moderados y cíclicos) que les afectan, no parece descabellado pensar que en las ciudades se forman ecosistemas sociales. por todo tipo de organismos (incluidas las personas), el urbanismo y la termodinámica se relacionan a través de fenómenos similares.
(Urbequity)