Hay algo en común en los pulmones y sistema circulatorio de un mamífero, en las carreteras de una gran urbe, en la arquitectura de una hoja, en el diseño de algunos microprocesadores y en los corales en los océanos; Todos estos obedecen un principio poco explorado conocido como ley Constructal.
Este principio fue establecido por A. Bejan en 1996 y dice lo siguiente:
Para que un sistema de tamaño finito persista en el tiempo (sobreviva),debe desarrollarse de tal manera que facilite el acceso a las corrientes que lo atraviesan. Se observa claramente este principio en la forma en que evoluciona el desarrollo de las ciudad a través de los siglos, las cuales en sus primeras etapas se desarrollan en base a un núcleo en común o en base a una avenida principal la cual conforme tiende a hacerse mas larga la ciudad comienza a desarrollarse hacia un patrón circular desarrollando vías principales en las cuales el volumen de trafico es alto y vías secundarias las cuales su función principal es establecer una vía de comunicación hacia las calles principales.
Este principio de construcción se observa en varios fenómenos. Quienes hayan jugado minecraft® y cuentan con algo de experiencia sabrán que una de las mejores formas de minar es crear una vía principal para posteriormente crear vías secundarias perpendiculares a las vías principales y posteriormente crear vías terciarias perpendiculares a las vías secundarias. Como es de esperarse existen dimensiones optimas para la creación de un sistema de minado eficiente.
Otro fenómeno en el que se puede apreciar el principio constructal en el desarrollo de un embrión hacia un feto. La naturaleza inicia con un proceso de replicacion celular y genética programada por la información contenida en los ácidos nucleicos de forma que conforme se va creando el feto primero desarrolla un tubo neuronal para posteriormente crear en base a este conexiones secundarias.
Por que ocurre este fenómeno? Bueno, este fenómeno es una consecuencia de la termodinámica en presencia de restricciones locales. La energía en estos sistemas busca dispersarse de forma eficiente estando se sometida a restricciones. Algunos ejemplos de restricciones se pueden observar por ejemplo en la forma en que evoluciona una localidad, En el desarrollo de una ciudad se busca que en cualquier punto dentro de esta el acceso a puntos claves ( hospitales por ejemplo) sea rápido con la restricción de minimizar la cantidad de caminos pues estos quitan espacio para la colocación de viviendas y servicios. En el interior del cuerpo humano también están presentes restricciones en como distribuir los nutrientes, agregar espacio al sistema circulatorio para distribuir oxigeno reduce el espacio asignado a las células de los órganos de un sistema.
Todo sistema constructal ( sistema que emplea este principio) esta destinado a ser imperfecto al estar constantemente tratando de adaptarse de forma que intentan maximizar su flujo forzando su morfología, estos sistemas tenderán a aumentar su desorden con el tiempo y en general evolucionaran de forma que perderán su eficiencia si no se destina trabajo para reducri el desorden. ( reparación de carreteras, reparación celular).
La teoría constructal (La teoria basada en el principio constructal) es una teoría de carácter predictivo y puede ser probada experimentalmente, de hecho se a empleado para intentar explicar porque la percepción psicológica del tiempo cambia con la edad o del porque los organismo siguen la Ley de Kleiber o sobre el porque la relación entre la longitud de un rio incluyendo las curvas y la distancia entre el nacimiento y la desembocadura es cercana a pi (Esto lo descubrió Einstein (o quizá su esposa y se robo el merito)).
La Teoría constructal de A. Bejan, también explica por qué tenemos un árbol bronquial con 23 niveles de bifurcación, además de predecir:
las dimensiones de los sacos alveolares,
la longitud total de las vías,
el área total de los alvéolos,
la resistencia total del transporte del oxígeno en el aparato respiratorio.
Esta teoría es relativamente nueva y aun es un campo de investigación activo, Me pregunto que sorpresas nos deparara en el futuro.
Fuentes:
A. Bejan, Advanced Engineering Thermodynamics, Wiley-Interscience, 2nd edition, 896 p. ISBN 0-471-14880-6 ; 3rd edition, 2006, ISBN 0-471-67763-9.
A. H. Reis, A. Bejan, Constructal theory of global circulation and climate, International Journal of Heat and Mass Transfer.
Adrian Bejan, Sylvie Lorente, La loi constructale ; traduction [de l'anglais] et avant-propos d'Angèle Kremer-Marietti. - Paris ; Budapest ; Torino : l'Harmattan, DL 2005 (14-Condé-sur-Noireau : Impr. Corlet numérique). - 1 vol. (109 p.) : ill., couv. ill. ; 24 cm. - (Collection Épistémologie et philosophie des sciences). Bejan, Adrian (1948-....) Bibliogr. p. 99-109. - DLE-20050511-22456. - 530.4 (21) . - ISBN 2-7475-8417-8 (br.) : 11,50 EUR.
A. Bejan, S. Lorente, The constructal law and the thermodynamics of flow systems with configuration, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 47, Issues 14–16, 2004, Pages 3203-3214,ISSN 0017-9310,
Imagen de portada:
https://pxhere.com/es/photo/1546315
Comments