Singularidad (teoría de sistemas)

En la teoría de sistemas , una singularidad se refiere a una condición crítica en la que cambios, perturbaciones o eventos relativamente pequeños pueden producir efectos desproporcionadamente grandes, no lineales o irreversibles en el comportamiento, la identidad o el desarrollo de un sistema. Dichas singularidades pueden ocurrir en sistemas físicos, biológicos, cognitivos, sociales u organizacionales. ^{[ 1 ]}

Este concepto difiere de las singularidades matemáticas o gravitacionales, ya que no describe principalmente valores infinitos en ecuaciones o en el espacio-tiempo, sino más bien interacciones sensibles entre condiciones estructurales y eventos desencadenantes en sistemas complejos.

En la teoría de sistemas, las singularidades suelen asociarse con la inestabilidad, la dependencia de la trayectoria, las transiciones de fase, la autoorganización y las transiciones críticas.

En el estudio de los sistemas inestables, James Clerk Maxwell, en 1873, fue el primero en utilizar el término singularidad en su sentido más general: aquel en el que se refiere a contextos en los que cambios arbitrariamente pequeños, generalmente impredecibles, pueden conducir a efectos arbitrariamente grandes. En este sentido, Maxwell no diferenció entre sistemas dinámicos y sistemas sociales . Utilizó el concepto de singularidades principalmente como argumento contra el determinismo o la causalidad absoluta . En su época, no negó que las mismas condiciones iniciales siempre producirían los mismos resultados, pero señaló que tal afirmación tiene poco valor en un mundo en el que las mismas condiciones iniciales nunca se repiten. En la filosofía de la ciencia tardía, anterior a la teoría cuántica, esto constituyó un reconocimiento significativo del principio de subdeterminación. ^{[ 2 ]}

Los atributos de las singularidades incluyen los siguientes en diversos grados, según el contexto:

1. Inestabilidad : porque las singularidades tienden a producir efectos desproporcionados al tamaño de las causas iniciales.
2. Relación con el sistema: los efectos de una singularidad son característicos del sistema.
3. Singularidad: La naturaleza de una singularidad no surge tanto de la magnitud de la causa, sino más bien de su naturaleza cualitativa.
4. Irreversibilidad: Los eventos que ocurren en una singularidad suelen ser irreversibles; no se puede reparar un vaso roto con la misma fuerza que lo rompió.
5. Subjetividad : En la fenomenología , más que en las ciencias físicas, la conciencia depende de la percepción humana.
6. Aleatoriedad : Algunas clases de singularidades se consideran aleatorias porque las causas o sus efectos son desconocidos o inexistentes (por ejemplo, en mecánica cuántica o al lanzar una moneda ).
7. Complejidad : La aparición de singularidades suele deberse a la complejidad del sistema en relación con su entorno.
8. Interacción: Las singularidades suelen surgir cuando se producen interacciones inesperadas entre dos sistemas. ^{[ 3 ]}

Henri Poincaré desarrolló las ideas de Maxwell sobre singularidades en sistemas dinámicos . Poincaré distinguió cuatro singularidades simples diferentes en los puntos singulares de las ecuaciones diferenciales . Mencionó:

• el nodo (les noeuds),
• el collado (les cols),
• el foco (les foyers) y
• el centro (les centros). ^{[ 4 ]}

En los últimos tiempos, la teoría del caos ha atraído mucha atención, pero el caos determinista es solo un caso particular de singularidad en la que una pequeña causa produce un gran efecto observable como resultado de un comportamiento dinámico no lineal . En contraste, las singularidades planteadas por Maxwell, como una roca suelta en un punto singular de una pendiente, muestran un comportamiento dinámico lineal, como demostró Poincaré.

Las singularidades son un elemento básico común de la teoría del caos, la teoría de las catástrofes y la teoría de la bifurcación . ^{[ 5 ]}

En los sistemas sociales, el caos determinista es poco frecuente, ya que los elementos del sistema incluyen individuos cuyos valores, conciencia, voluntad, previsión y falibilidad afectan el comportamiento dinámico del sistema. ^{[ 6 ]} Sin embargo, esto no excluye por completo la posibilidad de caos determinista en los sistemas sociales. De hecho, algunos autores sostienen un aumento en el desarrollo de dinámicas no lineales e inestabilidades en los sistemas sociales. ^{[ 7 ]}

En el sentido coloquial de desorden o confusión, el caos ciertamente existe en los sistemas sociales. A menudo constituye la base de singularidades, donde las relaciones de causa y efecto están, en el mejor de los casos, mal definidas. Muchos ejemplos de singularidades en los sistemas sociales provienen de la obra de Maxwell y Poincaré. Maxwell señaló que una palabra puede iniciar una guerra y que todos los grandes descubrimientos de la humanidad surgieron de estados singulares. Poincaré pone el ejemplo de un techador que deja caer un ladrillo y mata accidentalmente a un hombre que pasaba, pero no hay un límite claro a cuán pequeño evento puede causar una divergencia indefinidamente grande en la historia; un solo evento de desintegración de un isótopo inestable podría cambiar la historia del mundo en una generación.

La teoría dominante actual sobre el origen de nuestro universo postula una singularidad física (específicamente el Big Bang ). Se sugiere que el plasma se dispersó uniformemente por todo el espacio y se enfrió mediante una expansión creciente hasta la formación de átomos; posteriormente, fluctuaciones muy pequeñas (singulares) en la densidad uniforme crearon inhomogeneidades que se retroalimentaban . Estas, a su vez, se convirtieron en estrellas, galaxias y otros sistemas, de los cuales surgieron las formas de vida, un proceso que aún continúa. Incluso si se puede omitir la singularidad del Big Bang de los modelos matemáticos, muchas otras singularidades siguen siendo omnipresentes en la historia del universo.

La historia evolutiva biológica muestra que no solo las mutaciones que dan lugar a la microevolución pueden constituir singularidades, sino que los eventos macroevolutivos que afectan todo el curso de la historia de la biosfera también constituyen singularidades. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Recientemente, Ward y Kirschvink han argumentado que la historia de la vida ha estado más influenciada por desastres que generaron singularidades que por la evolución continua. ^{[ 10 ]} Singularidades desastrosas que crean nichos para innovaciones biológicas que dan lugar a singularidades productivas. ^{[ 11 ]}

Los conceptos de singularidad y complejidad están estrechamente relacionados. Maxwell señaló que cuantos más puntos singulares tenga un sistema, más complejo será. La complejidad, a su vez, es la base del caos y las singularidades percibidas. Esto suele imposibilitar, o incluso hacer que carezca de sentido, determinar un evento aparentemente insignificante que produce un gran efecto, incluso en un contexto simple; en una situación compleja con muchos elementos y relaciones, suele ser imposible.

La complejidad puede constituir un caldo de cultivo para singularidades, y esto se ha manifestado en la caída de muchas, quizás todas, las culturas antiguas y los países modernos. Causas individuales como intrusos, conflictos internos o desastres naturales no suelen ser suficientes para destruir una cultura. Con mayor frecuencia, una creciente complejidad de factores interdependientes ha vuelto a una comunidad vulnerable a la pérdida de algunas necesidades infraestructurales que conducen a un colapso sucesivo en un efecto dominó . ^{[ 12 ]}

La crisis financiera de 2008 ilustró tales efectos. En consecuencia, la complejidad de los sistemas financieros representa un desafío importante para los mercados e instituciones financieras. ^{[ 13 ]} En teoría, una solución sería reducir la complejidad y aumentar el potencial de adaptación y robustez. En un mundo complejo con singularidades crecientes, algunos afirman que, por lo tanto, es necesario renunciar al potencial de optimización para lograr adaptabilidad a las perturbaciones y desastres externos. Sin embargo, nadie ha demostrado aún cómo implementar dicha solución. ^{[ 14 ]}

• J.-H. Scharf (Hrsg.): Singularitäten, Nova Acta Leopoldina, Abhandlungen der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, Vorträge anläßlich der Jahresversammlung vom 30. März bis 2. April 1985 zu Halle (Saale), Leipzig 1989
• ENSAYO PARA EL CLUB ERANUS SOBRE CIENCIA Y LIBRE ALBEDRÍO