- Niveles de agregación de los entes físicos:
Nivel Cero – La Nada: No existen "entes físicos".
1er Nivel – La "sopa cósmica": Existen todos los elementos componentes del Universo en forma de "entes físicos" elementales desagregados e indiferenciados.
2do. Nivel. – Sub-atómico: Existen partes del Universo en forma de partículas subatómicas (neutrones, protones, electrones y otras) con energía y espacio propios y asociados, formadas por combinaciones de componentes elementales del nivel anterior.
3er. Nivel. – Atómico: Existen partes del Universo en forma de átomos con energía y espacio propios y asociados, formados por combinaciones de componentes provenientes de niveles anteriores.
4to. Nivel. – Molecular: Existen partes del Universo en forma de moléculas con energía y espacio propios y asociados, formadas por componentes de niveles anteriores.
5to. Nivel. – Microfuncional (Cristalino y Celular): Existen partes del Universo organizadas en forma de células vivientes y micro-cristales o aglomerados inertes con energía y espacio propios y asociados, integrado por componentes de niveles anteriores.
6to. Nivel. – Macrofuncional (Viviente e Inerte): Existen partes del Universo organizadas como sistemas materiales funcionales de dos tipos: los vivientes y los inertes con energía y espacio propios y asociados, integrados por componentes de niveles anteriores.
Niveles superiores: Existen partes del Universo organizadas como sistemas materiales integrados por combinaciones de componentes de niveles anteriores y así sucesivamente pasando por sistemas macrocósmicos hasta el límite de abarcar el Universo en su totalidad.
- Comunicación: Flujo de "entes físicos" dentro del sistema.
- Control: Flujo de "entes físicos" entre el sistema en estudio y el exterior.
- Estudio de la "comunicación" y el "control" en los sistemas: Para estudiar los procesos de "comunicación" y "control" que ocurren en todo sistema material, debe observarse los elementos integrantes del sistema desagregados hasta el nivel en que sea posible identificar y discriminar los "componentes estructurales" que integran el sistema en sí, de aquellos otros "componentes de flujo" que ingresan, circulan y salen del mismo.
- Estado de un sistema: El "estado" de un sistema se define por la valoración de dos parámetros: Su "cuantificación" y su "caracterización".
La "cuantificación": de un sistema estará dada por la medida de la cantidad total de "entes físicos" que lo integran. También puede expresarse por las medidas de las respectivas cantidades de "espacio", "energía" y "masa" que componen el sistema.
La "caracterización": de un sistema estará dada por la medida del "orden" que posee, lo cual resulta de la medida de su "entropía".
- Entropía:
El concepto de "entropía" es equivalente a "desorden". Así, cuando decimos que aumentó la entropía en un sistema, significa que creció el desorden en ese sistema. Y a la inversa: si en un sistema disminuyó la entropía, significa que disminuyó su desorden.
La formulación matemática de la variación de entropía de un sistema luego de una transformación o evolución entre los estados inicial y final: se corresponde con la integral definida entre el instante inicial y final de los incrementos ó diferenciales del componente o sistema en evolución, divididos por la cantidad de elementos que van integrando al componente o sistema en cada instante.
La resolución matemática de la integral planteada para la determinación de la variación de la entropía de un sistema entre los estados inicial y final, resulta ser el logaritmo natural de uno (1) (cantidad de componentes o sistemas resultantes en el instante final), dividido por la cantidad de elementos que fueron integrados al componente o sistema resultante entre los instantes inicial y final de la evolución.
La medida de la entropía permite establecer el "orden" que posee un sistema en determinada instancia, respecto al que poseía o pudo haber poseído en otra. Así, podría determinarse la diferencia de "entropía" para la formación o constitución de un sistema a partir de sus componentes desagregados, y también para cualquier proceso que pueda ocurrir en un sistema ya constituido.
El "orden" que adquirió un sistema en su constitución: Puede medirse por la diferencia entre la "entropía" del sistema constituido, y la que supuestamente poseía cuando todos los N "entes físicos" elementales que lo componen, existían desagregados e indiferenciados en el nivel de referencia correspondiente al 1er. nivel de agregación (la sopa cósmica).
En el 1er. nivel de agregación (la sopa cósmica), la entropía para cualquier conjunto de una cantidad finita N de "entes físicos" desagregados, resulta igual a 0 (cero):
La variación del "orden" en un sistema ya constituido: Se determina por la diferencia entre la medida de la "entropía" del sistema para los instantes inicial (o) y final (f) de un proceso en estudio. Para ello, se debe considerar la "entropía" de todos los "componentes" existentes dentro del sistema, tanto la de los "componentes" que constituyen el sistema en sí, como la "entropía" de los "componentes de flujo" que circulan por el mismo.
CIBERNÉTICA. AXIOMAS Y PRINCIPIOS
- AXIOMA FUNDAMENTAL: Todo fenómeno que ocurre en el Universo es consecuencia de los procesos de comunicación en que todos los sistemas materiales están involucrados. Comentario: Al definir un sistema material, en realidad se definen dos: Uno el propiamente definido; y el otro: aquel formado por el resto del Universo. El axioma fundamental de la Cibernética postula que todo lo que ocurre en ambos sistemas es consecuencia de la comunicación entre ellos y dentro de ellos.
- PRIMER PRINCIPIO: Los "entes físicos" que constituyen el Universo no pueden crearse ni aniquilarse. Comentario: El primer principio establece la conservación de los "entes físicos".
- SEGUNDO PRINCIPIO: En todo sistema material, no son posibles aquellos procesos de cuyos efectos resulte la disminución de la entropía del Universo. Comentario: El segundo principio de la Cibernética establece que sólo puede disminuir la entropía de un sistema material, cuando se incrementa, por lo menos en la misma magnitud, la entropía del otro sistema constituido por el resto del Universo.
CIBERNÉTICA: OBJETO, APLICACIONES Y DEMOSTRACIONES.
- El objeto de la Cibernética: Es estudiar todos los procesos que experimentan o pudieran experimentar los sistemas materiales.
- El campo de aplicación de la Cibernética: Se extiende a todo aquello que pueda ser considerado un sistema material. Eso es el Universo, en su totalidad o en parte.
- Tipos de procesos en los sistemas materiales: Existen cuatro tipos de procesos que podrían experimentar los sistemas materiales: 1) Génesis y aniquilación; 2) Evolución; 3) Desarrollo y 4) Funcionamiento.
1). Procesos de génesis y aniquilación: Los procesos de génesis son aquellos en que el sistema en el estado inicial es "nada" y pasa al estado final como "algo material". El de aniquilación es el proceso inverso: de "algo material" el sistema pasa a la "nada".
Comentario: Los procesos de génesis y aniquilación violan el primer principio, y respecto al segundo no existe solución para la función matemática que expresa la variación de entropía. En consecuencia, quedan excluidos del campo de aplicación de la Cibernética el estudio de esos procesos.
2). Procesos de evolución: Son aquellos en que un sistema material se transforma en otro de características diferentes, como consecuencia del reordenamiento de los "elementos" o bien de los "entes físicos" en el interior de los "componentes" que constituyen el sistema en sí. Comentario: En el caso de procesos de evolución, se modifican las propiedades cualitativas del sistema que lo experimenta.
3). Procesos de desarrollo: Son aquellos en que un sistema material crece por el agregado de elementos o componentes idénticos a los que ya posee, sin que se modifiquen las propiedades cualitativas y características esenciales del sistema, salvo su tamaño.
4). Procesos de funcionamiento: El "funcionamiento" es el conjunto de comunicaciones internas que se producen dentro de todo sistema material.
El Funcionamiento, la comunicación y el control: De acuerdo con el axioma fundamental de la cibernética, todos los sistemas materiales experimentan comunicaciones internas (funcionamiento) y comunicaciones con el exterior (control). Así, en todo sistema material ocurren los siguientes procesos:
- Ingreso de "componentes de flujo" al sistema. (Proceso de Control).
b1) Distribución de "componentes de flujo" ingresados. (Comunicación interna).
b2) Funcionamiento, y eventualmente evoluciones y desarrollos (Comunicación interna).
b3) Recolección de "componentes de flujo" a egresar del sistema. (Comunicación interna).
c) Salida de "componentes de flujo" del sistema. (Proceso de Control).
El "funcionamiento" de un sistema se compone de gran cantidad de ciclos, cada ciclo incluye la secuencia de procesos "b1", "b2" y "b3" y se cumple entre el ingreso (proceso "a") y el egreso (proceso "c") de los "componentes de flujo" que circulan por el sistema.
Por el proceso de "distribución de entrada" (proceso b1) se establece un importante ordenamiento (disminución de entropía) lo cual pone al sistema en estado de aptitud para que ocurra el proceso del "funcionamiento en sí", durante el cual cabe la posibilidad que se produzcan "desarrollos" y "evoluciones" dentro del mismo.
Durante el "funcionamiento en si" (proceso b2), tiende a disminuir el "orden" (aumento de entropía) del sistema, y ese orden se reestablece a expensas del orden (entropía negativa) aportada por los "componentes de flujo" distribuidos, los cuales, una vez degradados, son "recolectados" (proceso b3), previo a su egreso del sistema.
EJEMPLO
Explicación para comprender el concepto de "entropía" y relacionarlo con su formulación matemática. Por ejemplo supóngase que fuese posible y se procediera a desagregar en sus componentes el cuerpo de un ser humano muerto: Primero se desagrega el cuerpo único en las células que lo componen (una transformación de un cuerpo en mil billones de células).
Luego se desagregan todas y cada una de las células en las moléculas que las componen (mil billones de transformaciones de células cada una en cien millones de moléculas).Y finalmente se desagregan todas y cada una de las moléculas en los átomos que las componen (cien mil trillones de transformaciones de moléculas cada una en unos diez mil átomos).
Resultado del experimento indicado se habría transformado el cuerpo de un ser humano en mil cuatrillones de átomos (el número mil cuatrillones es un 1 seguido de 27 ceros)…
Si se preguntara cuál es la diferencia entre los dos estados del sistema del ejemplo: uno el cuerpo armado y completo, y el otro estado el cuerpo desagregado en sus componentes de mil cuatrillones de átomos, responderiámos que en el estado armado y completo, el sistema del ejemplo posee un orden y organización muchísimo mayor que en el estado desagregado… Y entonces la cuestión sería simplemente poder medir el "desorden" o "entropía" del sistema para cada uno de los estados descriptos.
De acuerdo a la formulación matemática y su desarrollo según sigue, la entropía para el estado desagregado resulta igual a cero (0). Lo cual surge de considerar que en ese estado los mil cuatrillones de átomos conforman un conjunto de mil cuatrillones de sistemas, cada uno de los cuales está integrado por un solo elemento (átomo):
Siendo N = 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000
La entropía para el estado del sistema completamente armado resulta de considerar los pasos sucesivos de agregación a partir del estado desagregado con entropía = cero (0).
Siendo N1 = 100.000.000.000.000.000.000.000
- Primer paso de agregación de átomo a molécula: Mil cuatrillones de átomos se agregan para formar cien mil trillones de moléculas, cada una de ellas integrada por diez mil átomos. La entropía desciende de cero (0) a menos novecientos veintiun mil trillones según sigue
Siendo N2 = 1.000.000.000.000.000
- Segundo paso de agregación de molécula a célula: Cien mil trillones de moléculas se agregan para formar mil billones de células, cada una de ellas integrada por cien millones de moléculas. La entropía desciende en menos dieciocho mil cuatrocientos veinte billones según sigue
- Tercer paso de agregación de célula a cuerpo: mil billones de células se agregan para formar un (1) cuerpo. La entropía desciende en menos treinta y cuatro según sigue
Siendo N3 = 1
Jorge Marcelo Ferro
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