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El aleteo de una mariposa sigue provocando tornados

La teoría del caos extiende su aplicación desde la meteorología hasta la criptografía. Se cumplen 50 años de la formulación científica del llamado “efecto mariposa”

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En marzo de 1963, el matemático y meteorólogo estadounidense Edward Lorenz dejó bien claro porqué los hombres del tiempo se equivocan tanto. Bajo el anodino título de Flujo determinista no-periódico, publicó un artículo que, 50 años después, es uno de los más citados de la historia científica. Contenía la moderna formulación de la teoría del caos, según la cual los sistemas dinámicos como el clima son muy sensibles a las condiciones iniciales. Para hacer más digeribles sus ideas, durante una conferencia, planteó la siguiente pregunta: ¿puede el aleteo de una mariposa en Brasil producir un tornado en Texas?

Atractor de LorenzAmpliar

Esta figura ilustra el comportamiento errático de temperaturas y velocidades atmosféricas predicho en las ecuaciones matemáticas de Lorenz. / Wikimedia Commons

Aunque Lorenz pudo coger prestado del escritor de ciencia-ficción Ray Bradbury la metáfora del efecto mariposa, los sistemas que siguen los patrones descritos en la teoría del caos son muy reales. El no tan ordenado movimiento de los astros, el desplazamiento del plancton por los mares, el retraso de los aviones, la sincronización de las neuronas o el flamear de las banderas; todos son sistemas caóticos o, como prefierne llamarlos los físicos, “dinámicos no lineales”.

Un par de años antes de publicar su seminal artículo, Lorenz estaba trabajando en el diseño de un modelo de predicción meteorológica. En una ocasión, durante la simulación de la convección de masas de aire, olvidó anotar los últimos valores numéricos de las variables que había obtenido. Decidió reiniciar el trabajo con los datos que sí tenía, acortando una cifra. Aquellos pocos decimales de menos resultaron en un cambio radical del tiempo estimado.

“La teoría del caos destaca la importancia de las condiciones iniciales para resolver un problema”, dice Claudio Mirasso, del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC) de la Universitat de la Universitat de les Illes Balears y el CSIC. “En la simulación del tiempo, si introduces los valores de tus variables con diferente precisión, en poco, el tiempo habrá cambiado enormemente”, añade. Esa sensibilidad a las condiciones iniciales está en la base de la teoría y del efecto mariposa.

Otra de sus características es su dificultad para predecirlos. En la época de Lorenz no existían los modernos satélites ni las complejas redes de estaciones meteorológicas que hay hoy, pero ya entonces dejó claro que no se pueden hacer buenas predicciones del tiempo a medio plazo. Lo único que ha hecho la moderna tecnología es ganar días antes de que cualquier predicción sea víctima del caos.

Pero caos no significa azar. El humo de un cigarrillo, por ejemplo, es un movimiento caótico pero no caprichoso. Si se tuvieran los datos exactos de todas las variables que intervienen, desde el viento y dirección del aire, el polvo en suspensión, la combustión…. se podría predecir por donde irá tras la siguiente calada. ”El problema es que el caos y el azar se parecen”, recuerda Mirasso. Lo que hizo Lorenz fue someter a la ciencia a una cura de humildad.

Un orden celeste desordenado

Lorenz no fue el primero que destacó el papel del caos en todo lo que nos rodea. Ya en el siglo XIX, Henri Poincaré demostró que el orden de los cuerpos celestes establecido por Isaac Newton no era tal. Las órbitas de planetas y lunas no son tan exactas. “El problema es que, en nuestra escala del tiempo, nosotros no podemos verlo”, explica Emilio Hernández-García, también del IFISC. Pero hasta Lorenz, lo de Poincaré era visto como una extravagancia de los matemáticos. Tras Lorenz, “el caos empezó a ser visto no como una rareza sino como lo normal”, añade este investigador.

Hoy, la teoría del caos se aplica al estudio de un sinfín de los llamados modelos de dinámica no lineal. En el caso de Hernández-García, por ejemplo, lo hace en oceanografía. Estudia la estructura de las masas compactas de agua del mar para calcular su movimiento. Entre las aplicaciones de sus modelos estarían el desplazamiento del plancton, con sus implicaciones en la biodiversidad marina y la pesca, o la lucha contra los vertidos de petróleo.

«El problema es que el caos y el azar se parecen»


Claudio Mirasso
investigador del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC)

Pero hay muchas otras aplicaciones, desde la criptografía caótica hasta la movilidad urbana, pasando por el tratamiento de enfermedades o el devenir de la bolsa. Mirasso ya demostró hace unos años las posibilidades del caos para transmitir información cifrada hace unos años en un experimento realizado en Atenas.

Pero, ¿existe aquel efecto mariposa que usó Lorenz para empezar su conferencia? La metáfora es muy sugerente y ha dado para varias películas, libros y hasta una cosmogonía sobre el papel del hombre en el mundo. Aunque para Mirasso, en la medida que indica que pequeñas variaciones, muchas veces imperceptibles, pueden tener grandes consecuencias, “no es una metáfora descabellada”, para su colega Hernández-García, es poético pero inútil ya que “no sabemos si hubo aleteo o cuántas mariposas aletearon”.


Vídeo | La teoría del caos, explicada con un péndulo. / IFISC


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COMENTARIOS

  • Ezequiel. Bonnet

    Sobre el “efecto mariposa”: Se puede mediante la musica interpretar el sonido de la
    colmena? Y el sonido de una ciudad? Que analogia tiene esto con una emision de miles
    de telefonos moviles? Que importancia politica (interpretacion democratica) o economica
    (sonido de la citi)? Quien estudia esto? Yo llevo años siguiendo el tema y he estudiado
    linguistica y sociopsicologia y no he encontrado a nadie.

  • DaCooks

    ¿Entonces el azar realmente no existe? Digo, todo se rige por las mismas leyes de las física ¿no? ¿en qué me equivoco?

  • Claudio

    El azar si existe y las leyes deterministas también. A veces cuesta mucho distinguir unas de otras pero hay herramientas matemáticas que nos permiten distinguirlas. Si las leyes deterministas dominan sobre las del aza, en una dada situación, siempre podremos hacer algo para predecir lo que hará el sistema. Si el azar domina entonces poco podemos hacer….

    • DaCooks

      Gracias, me aclaraste la duda.

  • http://www.facebook.com/samagrael Samagrael Black

    quiere decir entonces que el efecto mariposa puede ser una verdad distante o una verdad comun ? ejemplo verdad comun mariposa = huracan literalmente , verdad distante dicen que el celular produce radiacion el cual afecta al ser humano y puede traer complicacion , cierto sin embargo se necesitaria traer x cantidad de celulares todo el tiempo junto ati durante 200 (es un supuesto) años para poder percibir un aumento de radiacion devido a esto .! , entonces de hay mi pregunta , devido a que hay sin numero de variables que afecten este analogia .! y para que algo sea ciencia significa que deve de seguir el metodo cientifico , el cual refiere que para que el experimento sea positivo siguiendo siempre el mismo procedimiento el resultado deve de ser el mismo. entonces creo que despues de 50 años sigue siendo una hipotesis, o que opinan ustedes? si me equivoco me gustaria que me habrieran el panorama saludos

  • Ana

    Todo esto es super interesante, y my útil. El problema es que algunos políticos subnormales no creen en la educación porque dicen que para qué malgastar en educación si luego la gente va a estar en el paro. Debido a eso, el memo de rajoy a recortado má ue nada el presupuesto en educación. Lo que creen que es más útil es invertir en defensa porque ese dinero crea directamente una riqueza en sus bolsillos del mismo tamaño que la deuda que va acumulando el gobierno con las industrias de defensa, que, cuando venden algo, no retornan el dinero porque lo vnden por ahí, sin control, el negro, y se va a paraisos fiscales.

    Lo que hay que hacer es aplicar el conocimiento de los agujeros negros a la economía que les gusta a los cappitalistas, banqueros y corrupptos políticos esppañoles.