Complex systems and exosomatic energy metabolism of human societies

Abstract

La presente Tesis se centra en la importancia que tienen los flujos de energía para explicar la evolución de las economías en el tiempo, de menor a mayor organización, de menor a mayor complejidad. El desarrollo económico es un proceso, no un objetivo final para ninguna sociedad. Está relacionado con la evolució n de los sistemas humanos así como con su interacción con el entorno. Por lo tanto, se necesita un enfoque biofísico para poder entender mejor el proceso de desarrollo. Por ello esta tesis incluye una primera parte teórica y una parte empírica.<br/>La primera parte consiste en 5 capítulos, principalmente de contenido teórico. Esta parte trata la relación entre la teoría económica, la teoría de los sistemas complejos y la termodinámica. El Capítulo 1 presenta de forma breve la relación entre complejidad, energía y economía, que son tratadas con más detalle en el resto de la tesis. El Capítulo 2 presenta el análisis energético bajo el enfoque de las diferentes escuelas de pensamiento económico. Se da particular énfasis al retorno al interés clásico en la producció n, tal y como recientemente surge entre aquellos que se llaman "economistas ecológicos". De hecho, uno de los mayores avances de éstos ha sido la incorporación de aspectos de la termodinámica al análisis económico. En particular, se habla de la importancia de la Segunda Ley de la Termodinámica y de su resultado más importante, la irreversibilidad de los procesos, que pone de manifiesto la importancia de la Historia. El Capítulo 3 trata de forma breve los temas de complejidad y autoorganización. El Capítulo 4 usa los conceptos desarrollados en capítulos anteriores para caracterizar a los sitemas humanos (p.e. economías) como sistemas abiertos lejos del equilibrio (termodinámico). Se presentan, a su vez, sus principales características, entre las que destacan su carácter jerárquico y su funcionamiento a través de ciclos auto-catalíticos que unen los diferentes niveles del sistema. La evolución de los sistemas económicos es el tema del Capítulo 5, tanto desde una perspectiva económica tradicional como desde una evolutiva, en la que 'la historia cuenta'. La explicación se basa en el análisis termodinámico, en donde el énfasis está en la relación entre la disipación de energía y el desarrollo. La segunda parte de la tesis consiste en 4 artículos publicados en revistas internacionales (capítulos 6 a 9), y un artículo que será enviado próximamente a una revista y que será presentado en una conferencia internacional en el verano de 2005. El primero de los artículos (Capítulo 6) es todavía de tipo teórico, tratando el tema del empirismo en economía ecológica para analizar la evolución de las sociedades. El Segundo (Capítulo 7) presenta la primera aplicación que hice en 2001 de la metodología MSIASM, para analizar la evolución de la economía española en el tiempo, y ayuda al lector a familiarizarse con la metodología.<br/>El tercer artículo (Capítulo 8) vuelve a ser de carácter teórico, pero representa un avance y desarrollo teórico, y ayuda a entender las potencialidades que presenta la metodología utilizada, por medio de la inclusión de conceptos como el 'efecto mosaico' o el 'análisis de ciclos impredicativos', que ayudan a desarrollar mejor la narrativas a usar cuando analizamos temas de sustentabilidad. El cuarto artículo (Capítulo 9) presenta otra aplicación de MSIASM. En este caso se trata de entender las posibilidades que ofrece la metodología para ayudar a explicar trayectorias pasadas de desarrollo, así como para elaborar escenarios futuros de desarrollo. El quinto artículo (Capítulo 10) es la última aplicación, hasta el momento, de la misma metodología. El artículo representa un análisis del desarrollo económico de un actor principal en la economía mundial en la actualidad, China, para ofrecer respuestas diferentes a las típicas preguntas sobre la relación entre desarrollo y disipación de energía.

The present dissertation deals with the issue of the importance of energy flows in driving the evolution of economies on time, from less to more organised structures. From less to more complex systems. Economic development is a process, not a final goal to be achieved by any society. It is related to the economic evolution of human systems as well as with their interaction with the environment. Therefore, a biophysical analysis is needed to fully understand the process. The Thesis comprises both a theoretical and an empirical part. The first one consists of Chapters 1 to 5, which are mainly of theoretical content. This is the part dealing with the relationship between economic theory, complex systems theory and thermodynamics. Chapter 1 briefly presents the relationships between complexity, energy, and economics that are developed with more detail throughout the Thesis. Chapter 2 presents energy analysis under the framework of the different schools of economic thought. Stress is given to the revival of the classical interest in production, as we can find among those who call themselves "ecological economists". In fact, one of their major advances of this school has been the incorporation of the insights of thermodynamics to economic analysis. They have mainly used the Second Law of thermodynamics and its major result, the irreversibility of processes, and therefo re the importance of History. Chapter 3 deals with the issue of complexity and self-organisation. Chapter 4 uses the concepts developed in previous chapters to characterise human systems (i.e. economies) as open complex systems far from (thermodynamic) equilibrium. Their major characteristics are presented, focusing on their hierarchical structure and their functioning via autocatalytic loops that link each level of the system. The evolution of economic systems is analysed in Chapter 5, both from a traditional economic perspective and from an evolutionary one, in which 'history counts'. The explanation is based on thermodynamic analysis, in the sense than the relation between energy dissipation and development is the focus. The second part consists of 4 published papers in international refereed journals (Chapters 6 to 9) and one paper to be submitted soon after it is presented at an international conference in July 2005 (Chapter 10). The first of the papers (Chapter 6) is still theoretical, dealing with the issue of empiricism in the field of ecological economics to analyse the evolution of societies. The second one (Chapter 7) presents the first application I made back in 2001 of the MSIASM methodology, to analyse the evolution of the Spanish economy over time, and helps the reader to be familiar with the methodology. The third paper (Chapter 8) represents a step forward in the theoretical development of the approach used, and helps in fully understanding the potentialities of such methodology, by introducing key concepts such as 'mosaic effect' or 'impredicative loop analysis', that help developing better narratives for using when analysing sustainability. The fourth paper (Chapter 9) presents another application of MSIASM, this time for understanding its possibilities to help explain past trajectories of development and to help elaborate scenarios of future development. The fifth paper (Chapter 10) is the last application of the methodology. The paper represents an analysis of the economic development of a major actor nowadays, China, by applying MSIASM to try to get different answers to the usual questions regarding the relationship between economic development and energy dissipation.