Lorenz y el efecto mariposa

El pasado día 16 de abril, la comunidad de científicos que trabajamos en sistemas dinámicos y teoría del caos nos vimos sacudidos por la noticia del fallecimiento de Edward N. Lorenz (West Hartford, Connecticut, EE.UU.,1917) a la edad de 90 años, uno de los investigadores que más ha contribuido al avance y divulgación de este campo.

Los primeros detalles, siempre curiosos e interesantes y algunos hasta entrañables, los encontrábamos en  Internet. La causa de la muerte fue el cáncer; también leíamos que había mantenido su actividad hasta hacia pocos días; seguía siendo profesor emérito en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el prestigioso centro donde había realizado toda su carrera; había terminado de redactar un artículo una semana antes; y también había salido a caminar por el monte, una de sus aficiones favoritas, tan sólo hacía dos semanas antes. Así, un sinfín de detalles.

Esto daba paso a la reflexión sobre sus aportaciones científicas. Su trabajo, inducido por su actividad en la Segunda Guerra Mundial, se centró en la Meteorología teórica, aunque mucho de su trabajo cae de lleno dentro de las Matemáticas. De entre sus aportaciones destacan dos. Por una parte tenemos, naturalmente, su artículo de 1963 en el Journal of Atmospheric Sciences titulado “Deterministic nonperiodic flow”, y la conferencia de 1972 en el congreso de la Sociedad Americana para el Avance de la Ciencia sobre “Predictability: Does the Flap of a Butterfly’s Wings in Brazil Set Off a Tornado in Texas?” (o si se prefiere la versión predecesora de 1963 en la Academia Neoyorkina de Ciencias en la que era el aleteo de una gaviota la que “cambiaba el tiempo para siempre” ).

La primera de estas aportaciones tuvo su origen en un hecho de alguna manera fortuito, ya que tratando de reproducir un cálculo anterior para un modelo atmosférico, Lorenz introdujo los datos de partida redondeando a un número de dígitos menor que el original. Para su sorpresa, observó que esta pequeña variación se iba amplificando a medida que el cálculo avanzaba, llegando eventualmente a resultados completamente contradictorios. Esta conducta, aparentemente errática, que se derivaba de ecuaciones perfectamente deterministas se popularizó a partir de entonces como “caos determinista”. Lorenz en el artículo de 1963 logró además sintetizar visualmente esta conducta en el llamado atractor de Lorenz, que muestra como ninguna otra figura la dependencia de las condiciones iniciales.

El lector puede acceder por sí mismo a la generación de esta figura en la dirección: http://crossgroup.caltech.edu/chaos_new/Lorenz.html

Desde el punto de vista matemático este atractor, al que se le apodó de “extraño”, mostraba propiedades hasta entonces desconocidas e incluso insospechadas. Por una parte este objeto es fractal, con lo cual su dimensión geométrica es fraccionaria, y además poseía la doble propiedad de ‘atraer’ las trayectorias del sistema y además ‘hacer’ que la dinámica en su interior fuese caótica. De hecho, incluso hoy en día este tipo de objetos sigue todavía siendo objeto de actividades científicas (ver el cartel de uno de los congresos de la red temática española DANCE).

En cuanto a la conferencia “Does the Flap of a Butterfly …” , no cabe duda que dotó de una fuerza visual y plástica inusitada a las ideas de Lorenz. A partir de entonces estaba claro que la capacidad humana de predecir el tiempo atmosférico  y muchos otros fenómenos (no lineales) era limitada. De hecho, ciertos autores piensan que esto coloca a la Teoría del Caos como la tercera revolución de la Física en el siglo XX, junto con la Relatividad,  que desterró la idea de un espacio y un tiempo absolutos, o la Mecánica Cuántica, que acabó con la posibilidad de medidas simultáneas infinitamente precisas.

Los numerosos trabajos de Lorenz y su trascendencia le han valido numerosos premios y galardones. Entre ellos cabe destacar el premio Crafoord de la Real Sociedad Sueca de Ciencias  obtenido en 1983, que reconoce méritos en campos no contemplados por los Nobel, o el premio Kyoto de ciencia básica obtenido en 1991 por su “descubrimiento del caos determinista” que trajo “uno de los cambios más dramáticos en la visión del hombre sobre la Naturaleza desde Sir Isaac Newton”.

Más información sobre la Teoría del Caos se puede encontrar en:

http://www.geofisica.cl/English/pics5/FUM3.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_Caos

Por Florentino Borondo
Universidad Autonoma de Madrid
Investigador del proyecto
SIMUMAT

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