Qué son la Teoría del caos y el Efecto mariposa (y cómo nos ayudan a entender mejor el universo)

Otro era un hombre que viajaba a su boda y dejó a la novia plantada en el altar.

Y también había una pareja de hermanos que querían despedirse de su abuela que sufría una enfermedad terminal y no pudieron darle el último adiós.

¿Te das cuenda del caos que formaste?

Ese detalle aparentemente insignificante, de que te hayas amarrado el cordón justo en ese momento y en ese lugar, desató una serie de sucesos muy distintos a los que todos se esperaban.

Pero tranquilo, si algún día esto te ocurre en la vida real no vayas a sentir remordimiento, lo que ocurrió no es más que la Teoría del caos y su Efecto mariposa en acción.

Ambos conceptos están presentes en nuestra vida diaria, nos ayudan a entender cómo funciona el universo y sirven como principio básico para desarrollar nuevas tecnologías y aplicaciones en varias áreas del conocimiento.

Veamos de qué se trata.

El Efecto mariposa

Comencemos por el Efecto mariposa, que ha inspirado a escritores, cineastas, artistas y también a científicos.

En 1952 el escritor de ciencia ficción Ray Bradbury publicó el cuento «El sonido del trueno».

En el cuento un personaje pisa una mariposa, y ese pequeño detalle tiene grandes consecuencias, tanto que incluso hace que un líder fascista llegue al poder.

En 1961, lo que hasta entonces era ficción se convirtió en una realidad científica.

Ese año, el meteorólogo Edward Lorenz trabajaba en un modelo matemático para el pronóstico del estado del tiempo.

Para ello, introdujo en su computadora datos como la temperatura, la humedad, la presión y la dirección del viento, y observó los resultados.

Luego, volvió a introducir los datos para verificar los resultados que había obtenido la primera vez.

De manera inesperada, aunque la segunda vez había ingresado los mismos datos, obtuvo un pronóstico del tiempo totalmente diferente al primero.

Al principio ambos pronósticos se parecían, pero a medida que el modelo avanzaba en el tiempo ambos resultados eran cada vez más distintos.

¿Qué ocurrió?

Esa diferencia tan radical entre ambos pronósticos se debió simplemente a que la segunda vez, el computador de Lorenz había redondeado los datos, es decir, tenían unos cuantos decimales menos.

Así se dio cuenta de que unas pocas décimas, aparentemente insignificantes, con el tiempo pueden significar cambios monumentales.

Para Lorenz, eso equivalía a que el viento que produce el aleteo de una mariposa en Brasil, puede desatar un tornado en Texas.

De esa manera nacía la Teoría del caos y su Efecto mariposa, que indica que pequeñísimas variaciones que pueden parecer inocuas, con el tiempo generarán enormes cambios, generando una sensación de caos.

Teoría del Caos

La Teoría del Caos supuso un gran reto para la física clásica, la que se guía por las leyes de Newton.

Según estas leyes, si se conocen las condiciones iniciales de un objeto, se podrá predecir con relativa facilidad su comportamiento en el futuro.

Es decir, son leyes deterministas.

Gracias a Newton, por ejemplo, se puede predecir el movimiento de los planetas, o la trayectoria de una bala.

La Teoría del caos advierte, sin embargo, que pequeñísimas variaciones iniciales con el tiempo harán imposible las predicciones.

En principio, las leyes de Newton dicen que si tienes los datos perfectos, podrás hacer predicciones.

Pero en la práctica, la Teoría del caos nos dice que como es imposible tener datos perfectos, a partir de cierto punto se vuelve imposible hacer las predicciones.

«La Teoría del caos es revolucionaria porque dice que incluso para la física newtoniana puede haber casos en los que en principio el determinismo es cierto, pero en la práctica el sistema parece comportarse de manera tan impredecible como lanzar unos dados«, le dice a BBC Mundo Paul Halpern, profesor de física en la Universidad de las Ciencias en Filadelfia, Estados Unidos.

Caos pero no desorden

La Teoría del caos es un principio que se aplica a lo que los matemáticos llaman «sistemas dinámicos».

Un sistema dinámico es cualquier conjunto de sucesos que cambian o evolucionan con el tiempo, como por ejemplo el estado del tiempo, o la población de una ciudad.

Cuando ese sistema es muy sensible a las variaciones de las condiciones iniciales, se le llama un sistema caótico.

Pero aunque el caos haga parecer que las cosas se vuelven aleatorias, desordenadas o impredecibles, lo cierto es que el caos va creando patrones.

Por más caótico que parezca, un sistema sigue una trayectoria hacia determinados puntos.

A esos puntos a los que el sistema tiende a ir se les conoce como «atractores».

En el caso de Lorenz, por ejemplo, los cálculos que utilizó para su modelo fueron creando un patrón que coincidencialmente parecía las alas de una mariposa.

El conjunto de atractores de un sistema forma los llamados «fractales».

Fractales

«Un fractal es algo que es ‘autosimilar», explica Halpern.

Es un objeto matemático en el que, si miras de cerca cualquier sección, esa sección en sí misma se parece al objeto completo.

«Un fractal perfecto es el que al hacer zoom in, se vea exactamente lo mismo que al hacer zoom out«, dice el experto.

«Algunos de los atractores se ven como fractales».

Llegando al límite

En la vida diaria, la Teoría del caos «nos sirve para conocer los límites de nuestro conocimiento«, dice Halpern.

En el estado del tiempo, por ejemplo, es útil para saber en qué punto un pronóstico del tiempo comienza a perder precisión.

Halpern también menciona que el concepto de los patrones que van creando los atractores, sirve de base para investigaciones en medicina en las que se busca hacer predicciones de lo que puede ocurrir con la salud de una persona con base en datos que vayan obteniendo.

Los fractales, por su parte, son muy utilizados en el desarrollo de tecnología digital, telecomunicaciones, producción de imágenes de alta definición y hasta en el desarrollo de modelos cosmológicos.

Y si vamos más allá, la Teoría del caos nos lleva a preguntas existenciales.

«Nos muestra que incluso si tenemos un determinismo perfecto, hay vacíos en nuestro conocimiento, hay vacíos a la hora de predecir el futuro», dice Halpern.

Para algunos, dice el profesor, este es un argumento para demostrar que existe el libre albedrío, pero eso ya sería una discusión más caótica.