¿El caos tiene forma de alas?

Autor: 

Daniela Isabel Maldonado Bauza estudiante de la Facultad de Biología Universidad Habana
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30 Octubre 2021
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La ciencia inspira, convence e ilumina; busca respuestas a interrogantes, separa fantasía y realidad. A lo largo de la historia el ser humano ha realizado descubrimientos y predicciones, ha desentrañado los secretos del planeta, incluso de galaxias lejanas. Desde nanopartículas hasta grandes especies de las profundidades del océano, la ciencia está presente en todo lo que existe. Incluso detrás de algo tan sutil y armonioso como el aleteo de una mariposa, se encuentra todo un caos imperante.

“El aleteo de las alas de una mariposa se puede sentir al otro lado del mundo”. Este famoso proverbio chino, junto a las investigaciones del destacado matemático y meteorólogo Edward Norton Lorenz, dieron lugar a uno de los grandes descubrimientos científicos de los últimos tiempos: El efecto Mariposa. Este efecto, directamente vinculado con la Teoría del caos, sienta sus bases en las Matemáticas, la Física y, en general, las ciencias exactas. Expone que pequeñas variaciones en las condiciones iniciales de un sistema, aparentemente insignificantes, pueden propagarse en el tiempo y desencadenar grandes consecuencias en el futuro.

Según esta teoría, si imagináramos dos mundos idénticos, cuya única diferencia es que en uno de ellos una mariposa agita sus alas a gran velocidad mientras que en el otro no, el acontecimiento de esta ínfima variable llevará a que ambos mundos sean muy diferentes. Con el transcurso del tiempo, las repercusiones del aleteo de este bello insecto podrían provocar que estos se diferencien hasta no poder determinar que alguna vez fueron el mismo.

La idea nace en 1960 cuando Lorenz desarrollaba, con ayuda de su ordenador, modelos matemáticos para predecir el tiempo atmosférico. En sus investigaciones intentó repasar los resultados obtenidos, pero esta vez utilizó datos redondeados para simplificar las operaciones, obteniendo un resultado muy distinto a los registrados anteriormente.

Resulta increíble que al modificar solo tres decimales de uno de los parámetros originales cambiaran las predicciones por completo. Lorenz pudo comprobar que pequeñas perturbaciones en la atmósfera podían cambiar el clima en proporciones enormes; una variación mínima de alguna de sus variables, como la velocidad del viento o la humedad, provocaba que este avanzara de una forma completamente diferente y compleja; había surgido el caos.

Lorenz fue uno de los pioneros a la hora de desarrollar la Teoría del Caos e introdujo el término efecto mariposa para explicar el fenómeno. Anteriormente, en el siglo XVIII, la ciencia estaba regida por el determinismo, una doctrina filosófica que sostenía que a partir de modelaciones matemáticas se podía pronosticar qué ocurriría en cualquier instante.

Se estudiaban sistemas lineales donde el incremento o disminución de una variable independiente, provocaba un cambio proporcional en una variable dependiente; el fenómeno de la relación causa-efecto. Sin embargo, comenzaron a surgir preguntas a las cuales no se les encontraba respuesta desde el determinismo. Las relaciones entre las variables dejaron de ser puramente lineales; ahora también se consideraban los sistemas no lineales, en los cuales un cambio en una variable no tenía que significar una variación proporcional en la otra.

Los estudios de este científico constituyeron un gran logro de las ciencias físicas del siglo XX. Con la icónica frase: “El aleteo de una mariposa en Brasil puede producir un tornado en Texas”[1], pronunciada en una de sus más emblemáticas conferencias, abría las puertas hacia una verdadera revolución científica. A partir de sus estudios sobre el clima, confirmó que existen sistemas que presentan un comportamiento impredecible; es decir, no sujeto a leyes. Pequeños cambios en una de las variables analizadas, podían desencadenar efectos completamente diferentes en la historia posterior.

Actualmente el concepto de caos se asocia con desorden, confusión y azar; sin embargo, en el ámbito científico caos se traduce como complejidad. Define el comportamiento de sistemas que debido a la imposibilidad de predecir con certeza absoluta su accionar futuro, dan la apariencia de desorden.

Esta teoría estudia a los sistemas dinámicos, los cuales reciben este nombre porque evolucionan en el tiempo, clasificándose básicamente en estables, inestables y caóticos. Los sistemas estables tienden a un punto u órbita a lo largo del tiempo, según su atractor, mientras que un sistema inestable tiende a escapar de sus atractores. Sin embargo, los sistemas caóticos tienden a estos dos comportamientos, tienen etapas predecibles donde existen atractores que acercan al sistema, pero también hay otras aparentemente aleatorias en las que se alejan de estos.

Un atractor funciona como un imán que atrae al sistema a cierto comportamiento, pero de una manera muy irregular. Es un conjunto de valores numéricos en el que todas las trayectorias cercanas convergen; una zona que tiende a ser “visitada” con mayor frecuencia que otras.

Existen varios tipos de atractores. Entre ellos se define como atractor extraño o caótico aquel que es sensible a las condiciones iniciales. Uno de los ejemplos más famosos es el Atractor de Lorenz, un modelo tridimensional complejo introducido por este científico sobre la dinámica de la atmósfera terrestre. Este diagrama fue uno de los primeros en su tipo y otro de los grandes aportes de Lorenz al desarrollo de la teoría del caos. Sin lugar a dudas la forma que en que se desenvuelve le otorga belleza y peculiaridad, ya que describe una silueta muy parecida a las alas de una mariposa.

La grandeza de los sistemas caóticos reside en que a pesar de que son deterministas, es decir, aunque existan modelaciones matemáticas que permitan conocer su comportamiento, estas predicciones pueden fluctuar con gran facilidad y a gran escala.

Su imprevisibilidad se debe a que en él inciden una serie de variables infinitas; si pudiéramos determinarlas todas fuera posible prevenir los acontecimientos futuros, pero aún así, pequeñas modificaciones podrían acarrear grandes cambios debido a su alta sensibilidad. Sus trayectorias no se ajustan a una órbita o punto fijo; sin embargo, existen etapas en las que presentan atractores. Estos llevan a distinguir ciertos episodios en los que el proceso deja de ser caótico; los momentos de aparente orden se entremezclan con los aleatorios y le otorgan la gran complejidad al sistema.

Se han tomado varios ejemplos para explicar la teoría del caos; desde el batir de las alas de una mariposa y el famoso experimento del doble péndulo, hasta la trayectoria de una gota de agua en una película jabonosa. Incluso se puede apreciar en una hoja de papel; si colocamos una hoja en un lugar determinado y dejamos que esta vuele con el viento, no podremos predecir al cabo de unas horas en qué lugar podrá encontrarse. Además, si colocáramos otra hoja en el mismo lugar, el comportamiento sería diferente, porque podrían influir una serie de factores no registrados anteriormente.

El estudio del caos introdujo una nueva perspectiva científica; sin negar el mérito de la ciencia clásica (determinista), propuso una forma diferente de comprender la realidad. Las investigaciones sobre esta apasionante teoría continuaron y posteriormente se descubrió su aplicabilidad en campos tan diversos como la economía, la química, la genética y la fisiología. Desde el movimiento desordenado de los astros y el tiempo meteorológico, hasta la actividad neuronal y la dinámica de poblaciones; en todos ellos se pueden encontrar sistemas complejos, que no son aleatorios, pero sí impredecibles.

El efecto mariposa y la propia Teoría del caos han servido de inspiración para la creación de libros, películas y manifestaciones artísticas. Se han llegado a convertir en un concepto filosófico, ampliamente aplicable a la vida cotidiana. Determinadas acciones o decisiones que asumimos tienen efectos positivos o negativos en el entorno que nos rodea. Nuestros actos diarios desencadenan consecuencias que pueden cambiar nuestro futuro de forma radical y afectar de forma indirecta la vida de los demás. Una mirada profunda, un silencio compartido, encuentros furtivos o quizás un abrazo reconfortante, no solo llevarían a sentir mariposas en el estómago, también podrían ser el detonante a una serie de acontecimientos que transformen para siempre nuestra realidad.

Resulta sorprendente que esta teoría pueda extrapolarse hasta la situación epidemiológica actual causada por la COVID-19. Si hablamos de su origen, un pequeño brote en una ciudad desencadenó toda una crisis sanitaria mundial; atravesando límites y fronteras se extendió a los lugares más intrincados del planeta.

Aunque se realizan predicciones sobre el futuro comportamiento epidemiológico, esta tendencia puede verse afectada por la ocurrencia de una serie de eventos. La falta de compromiso o descuido de algunos, acciones desmedidas que aparentemente son una insignificancia, pueden conducir a grandes olas de contagios y fallecimientos.

Mientras el manto de la tristeza cubre al mundo con una cruel y devastadora pandemia, resulta imprescindible hacer un llamado a la toma conciencia y a respetar las medidas impuestas. Nos corresponde batir nuestras alas invisibles y, desde la responsabilidad, provocar un tornado de fuerza y aliento.


Bibliografía:
http://www.revistaciencia.amc.edu.mx/images/revista/62_2/PDF/12_Caos.pdf
https://www.nationalgeographic.es/ciencia/2017/11/el-efecto-mariposa
https://psicologiaymente.com/psicologia/teoria-del-caos
[1] Conferencia pronunciada por Lorenz el 29 de diciembre de 1972, en una sesión de la reunión anual de la AAAS (American Association for the Advancement of Science).

 

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