A menudo nos cuesta percibir correctamente los fenómenos en los que los resultados se acumulan a través de la interacción.
Hay un problema de matemáticas común: un nieto le pide a su abuelo una asignación, empezando con un yen y duplicando la cantidad cada día durante un mes.
Si el abuelo acepta descuidadamente, la asignación ascendería a mil millones de yenes después de un mes.
Este error surge de la tendencia a suponer que si duplicar un yen unas pocas veces no resulta en una cantidad significativa, entonces las duplicaciones subsiguientes seguirán un patrón similar.
Sin embargo, si se rastrean cuidadosamente los resultados de esta acumulación e interacción paso a paso, queda claro que la cantidad será enorme, incluso sin conocimientos matemáticos avanzados o intuición.
Por lo tanto, este no es un problema de conocimiento o habilidad, sino un problema de método de pensamiento.
Me gustaría llamar a este método de pensamiento —que implica rastrear progresivamente la acumulación y la interacción para comprender lógicamente los resultados— "pensamiento de simulación".
El Primer Paso en el Origen de la Vida
De manera similar, nos cuesta comprender el origen de la vida.
El origen de la vida plantea la pregunta de cómo surgieron células complejas en la Tierra primitiva, que inicialmente contenía solo sustancias químicas simples.
Al considerar este problema, las explicaciones a veces se basan en un milagro fugaz y accidental.
Sin embargo, desde la perspectiva de la interacción acumulativa, puede entenderse como un fenómeno más realista.
En la Tierra, el agua y el aire circulan repetidamente en varios lugares. A través de esta circulación, las sustancias químicas se mueven localmente y luego se difunden por todo el planeta.
Estas diversas repeticiones hacen que las sustancias químicas reaccionen entre sí.
Como resultado, la Tierra debería pasar de un estado inicial de solo sustancias químicas simples a un estado que incluya sustancias químicas ligeramente más complejas. Por supuesto, muchas sustancias químicas simples seguirían estando presentes.
Y debido a que las sustancias químicas ligeramente más complejas son combinaciones de las simples, aunque su número total podría ser menor, su variedad sería mayor que la de las sustancias químicas simples.
Esta transición de estado no ocurre solo en áreas pequeñas y localizadas de la Tierra; sucede simultáneamente en todo el planeta.
Además, debido a la circulación global del agua y la atmósfera de la Tierra, los eventos que ocurren en espacios confinados se difunden hacia afuera, haciendo que las sustancias químicas se mezclen en toda la Tierra. Esto da como resultado una Tierra que contiene una gama diversa de sustancias químicas ligeramente más complejas que en su estado inicial.
La Importancia del Primer Paso
No hay evidencia directa de la transición del estado inicial a este estado actual; es una hipótesis. Sin embargo, sería difícil para cualquiera negarlo. De hecho, para negarlo, habría que explicar por qué este mecanismo universal, observable incluso hoy en día, no habría funcionado.
Este mecanismo, en relación con sustancias químicas ligeramente más complejas, ya posee automantenimiento, replicación y metabolismo. Sin embargo, no se trata del automantenimiento, la replicación y el metabolismo altamente sofisticados que se encuentran en los organismos vivos.
Todas las sustancias químicas ligeramente más complejas pueden ser destruidas y generadas. Sin embargo, a escala planetaria, cada tipo de estas sustancias químicas ligeramente más complejas mantiene una cierta cantidad constante.
El mero hecho de que se mantenga una cantidad constante en medio de esta repetida generación y destrucción demuestra la naturaleza del automantenimiento a través del metabolismo.
Además, estas sustancias químicas ligeramente más complejas no existen como unidades individuales; aunque su proporción pueda ser pequeña, su número absoluto es enorme.
Aunque esto no sea autorreplicación, es una actividad productiva que genera sustancias químicas idénticas. Si bien esto difiere ligeramente del término "replicación", produce un efecto similar.
En otras palabras, el fenómeno innegable de la Tierra pasando de contener solo sustancias químicas simples a incluir otras ligeramente más complejas es tanto el primer paso como la esencia del origen de la vida.
Hacia el Siguiente Paso
Por supuesto, este estado, que incluye sustancias químicas ligeramente más complejas, no es la vida en sí misma.
Tampoco es plausible considerarlo como la actividad de la vida a escala planetaria. Es meramente un estado donde sustancias químicas ligeramente más complejas están presentes debido a reacciones químicas repetidas.
Además, este fenómeno ciertamente podría ocurrir en planetas distintos de la Tierra. El hecho de que la vida no surgiera en otros planetas pero sí en la Tierra sugiere que algo diferente ocurrió en la Tierra en comparación con otros planetas.
Considerar qué podría ser ese "algo" es la siguiente etapa.
Sin embargo, después de comprender este paso inicial, ya no deberíamos ser capaces de pensar en el siguiente paso en el origen de la vida de manera localizada. El siguiente paso, al igual que el primero, también debe considerarse como un fenómeno global de la Tierra.
Y el siguiente paso es la transición de la Tierra a un estado que contenga sustancias químicas aún ligeramente más complejas.
A medida que este paso se repite, las sustancias químicas se vuelven gradual y acumulativamente más complejas.
Al mismo tiempo, los mecanismos de automantenimiento, replicación y metabolismo también se vuelven progresivamente más intrincados.
El Efecto de los Polímeros y la Topografía Terrestre
La presencia de polímeros juega aquí un papel significativo. Las proteínas y los ácidos nucleicos son polímeros. Los polímeros pueden crear acumulativamente polímeros complejos y diversos a partir de solo unos pocos tipos de monómeros. La existencia de monómeros capaces de formar polímeros fortalece la naturaleza evolutiva de este mecanismo.
Numerosos lagos y estanques en la Tierra funcionan como sitios experimentales científicos aislados. Debió haber millones de lugares así en todo el globo. Cada uno proporcionaba un entorno diferente, al mismo tiempo que permitía el intercambio de sustancias químicas a través de la circulación global del agua y la atmósfera.
El Poder del Pensamiento de Simulación
Una vez que se concibe el origen de la vida de esta manera, se vuelve imposible hacer algo más que criticarlo diciendo "no hay evidencia". En su lugar, uno tendría que buscar un mecanismo que refute este mecanismo. Sin embargo, no puedo concebir tal mecanismo.
En otras palabras, como el abuelo en el ejemplo de la asignación, simplemente no hemos comprendido el origen de la vida. Al emplear el pensamiento de simulación, considerando la acumulación e interacción a partir de los hechos que ya conocemos, así como se puede entender cómo la asignación se vuelve enorme después de 30 días, también se puede entender cómo la vida pudo haberse originado en la Tierra.
La Hipótesis de la Nube de Polvo
La fuerte radiación ultravioleta en la superficie terrestre impide el intercambio de sustancias químicas. Sin embargo, la Tierra antigua, con su frecuente actividad volcánica e impactos de meteoritos, debió haber estado cubierta por una nube de polvo y ceniza volcánica, lo que la habría protegido de los rayos ultravioleta.
Además, la atmósfera contenía hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno —átomos que son materias primas clave para monómeros importantes para la vida—, y el polvo contenía otros átomos raros. La superficie del polvo también servía como catalizador para la síntesis química de monómeros.
Asimismo, la fricción del polvo habría generado energía como calor y relámpagos, mientras que el sol suministraba continuamente energía en forma de luz ultravioleta y calor.
Esta nube de polvo era la fábrica de monómeros definitiva, operando las 24 horas del día, los 365 días del año, utilizando toda la Tierra y toda la energía solar que se vertía sobre ella.
Interacción de Mecanismos
Recordemos el paso inicial: la transición a una Tierra que contiene sustancias químicas ligeramente más complejas.
En un planeta donde este mecanismo está funcionando, existe una fábrica de monómeros definitiva, se realiza el principio de acumulación de complejidad en polímeros y existen millones de laboratorios científicos interconectados.
Incluso si esto no explica completamente el origen de la vida, no hay duda de que forma un mecanismo para generar las sustancias químicas complejas requeridas por los organismos vivos.
Y recordemos el argumento de que el paso inicial ya contiene la esencia de la vida.
Una Tierra producida como una extensión de este paso, que contenga sustancias químicas altamente complejas, debe, por lo tanto, encarnar la esencia de la vida en un nivel más avanzado.
Podemos ver cómo esto conduce a una Tierra donde está presente una amplia gama de sustancias químicas altamente complejas y fenómenos sofisticados esenciales para la vida.
Los Toques Finales
Ahora podemos considerar el origen de la vida basándonos en una Tierra que ha alcanzado un estado muy ventajoso, una premisa que no suele asumirse en las discusiones existentes.
¿Qué más se necesita para la aparición de organismos vivos?
Es la creación e integración de los mecanismos funcionales que los organismos vivos requieren.
Esto no parece requerir ninguna disposición particularmente especial y parece explicarse como una extensión natural de la discusión hasta ahora.
El Método del Pensamiento de Simulación
El pensamiento de simulación difiere de la simulación misma.
Por ejemplo, intentar simular el mecanismo del origen de la vida, tal como se describe aquí, en una computadora no sería fácil.
Esto se debe a que mi explicación carece de las expresiones formales rigurosas necesarias para una simulación.
Sin embargo, esto no significa que mi pensamiento sea impreciso.
Aunque el modo de expresión es un texto verbal, se basa en una sólida estructura lógica, hechos científicos conocidos y un razonamiento objetivo arraigado en nuestra experiencia.
Por lo tanto, es totalmente posible captar las tendencias generales y los cambios en las propiedades. Si hay errores, no se deben a una falta de formalización, sino a pasar por alto condiciones subyacentes o los efectos de interacciones específicas.
Así, el pensamiento de simulación es posible utilizando el lenguaje natural, incluso sin definir expresiones formales.
Creo que, incluso sin expresiones formales, los conceptos matemáticos pueden expresarse rigurosamente utilizando el lenguaje natural.
A esto lo llamo Matemáticas Naturales.
Con las Matemáticas Naturales, se elimina el esfuerzo y el tiempo requeridos para la formalización, lo que permite que más personas comprendan matemáticamente un rango más amplio de conceptos que con las matemáticas existentes.
Y el pensamiento de simulación es precisamente un método de pensamiento que utiliza la simulación basada en el lenguaje natural.
Desarrollo de Software
El pensamiento de simulación es una habilidad indispensable para los desarrolladores de software.
Un programa es una repetición de cálculos que utilizan datos en el espacio de la memoria y colocan los resultados en los mismos o diferentes datos en el espacio de la memoria.
En otras palabras, un programa es la interacción acumulativa en sí misma.
Además, lo que se pretende lograr al desarrollar software suele comprenderse a través de documentos y entrevistas con la persona que encarga el desarrollo.
Dado que el objetivo final es realizarlo en un programa, su contenido debe ser, en última instancia, la interacción acumulativa de datos.
Sin embargo, la persona que encarga el desarrollo de software no es un experto en programación. Por lo tanto, no puede describir rigurosamente lo que desea lograr utilizando expresiones formales.
En consecuencia, lo que se obtiene de los documentos y las entrevistas son textos en lenguaje natural y diagramas y tablas complementarios. El proceso de convertir estos en expresiones formales rigurosas es lo que implica el desarrollo de software.
Durante el proceso de desarrollo de software, existen tareas como el análisis y la organización de requisitos, y la definición de especificaciones, donde el contenido del desarrollo se organiza basándose en los documentos del cliente.
Adicionalmente, basándose en los resultados de la definición de especificaciones, se realiza el diseño básico.
Los resultados de estas tareas hasta este punto se expresan principalmente utilizando el lenguaje natural. A medida que avanza el trabajo, el contenido se vuelve lógicamente más riguroso, lo que facilita la creación del programa final.
Y en la etapa de diseño básico, centrada en el lenguaje natural, debe ser algo que pueda operar en una computadora y lograr lo que el cliente desea.
Aquí es precisamente donde se requiere el pensamiento de simulación, utilizando las Matemáticas Naturales. Además, aquí es necesario el pensamiento de simulación dual.
Uno es el pensamiento de simulación para confirmar si la operación esperada se puede lograr como una interacción entre el espacio de memoria de la computadora y el programa.
El otro es el pensamiento de simulación para confirmar si lo que el cliente desea lograr se realiza realmente.
El primero requiere la capacidad de comprender el funcionamiento interno de la computadora mediante el pensamiento de simulación. El segundo requiere la capacidad de comprender las tareas que el cliente realizará utilizando el software mediante el pensamiento de simulación.
De esta manera, los desarrolladores de software poseen la capacidad de pensamiento de simulación dual —tanto el pensamiento de simulación basado en principios como el pensamiento de simulación semántico— como una habilidad empírica.
Conclusión
Muchos científicos y personas con curiosidad intelectual se dedican al estudio del origen de la vida. Sin embargo, abordar el origen de la vida de la manera aquí descrita no es común.
Esto sugiere que el pensamiento de simulación es un modo de pensamiento que muchas personas tienden a carecer, independientemente de sus conocimientos o habilidades.
Por otro lado, los desarrolladores de software aprovechan el pensamiento de simulación para traducir diversos conceptos en sistemas.
Por supuesto, el pensamiento de simulación no es exclusivo de los desarrolladores de software, pero el desarrollo de software requiere particularmente esta habilidad y es ideal para perfeccionarla.
Al utilizar el pensamiento de simulación, no solo se puede construir y comprender el panorama general de misterios científicos complejos y avanzados como el origen de la vida, sino también temas complejos como las estructuras organizativas y sociales.
Por lo tanto, creo que en la sociedad del futuro, los individuos con habilidades de pensamiento de simulación, al igual que los desarrolladores de software, desempeñarán un papel activo en diversos campos.