El Efecto Mariposa y el ‘nacimiento’ del caos (¿qué tan real es y qué significa?)

“¿El aleteo de las alas de una mariposa en Brasil puede desencadenar un tornado en Texas?”, esa fue la brillante pregunta lanzada hace más de cinco décadas ante una audiencia perpleja. Desde entonces se le conoce como “Efecto Mariposa” a la posibilidad de generar un futuro impredecible y caótico, con una acción tan pequeña como un pequeño aleteo de mariposa. Y aunque hoy en día se ha ganado fama sobre todo en el área filosófica, las implicaciones de este efecto comenzaron en el estudio de la meteorología.

Del determinismo a lo impredecible

Si viajamos al pasado, hasta unos cuatro siglos atrás, nos encontraremos con una percepción de la física determinista. En el siglo XVII gracias a las aportaciones de Isaac Newton, la realidad parecía estar sujeta a un determinismo absoluto. Es decir, fue la época en la que Newton desarrolló sus sistemas de cálculo integral y diferencia, necesarios para calcular trayectorias de cometas y otros objetos cósmicos. Además, resolvió el problema que por muchos años intrigo a los físicos, el movimiento, para el cual estipuló sus leyes de la dinámica. Así surgió una especie de espíritu en donde todo parecía predecible: los movimientos de las lunas, planetas, cometas y centenares de eventos más, podían predecirse con exactitud. En ese sentido, si uno se pregunta por el futuro, podría decirse que este ya está predicho, sólo tenemos que esperar a que se manifieste.

Sin embargo, si se introduce un tercer objeto en la ecuación, entonces todo cambia. Las ecuaciones de Newton representaron toda una revolución para el entendimiento de la física, de eso no hay duda alguna. Pero hasta el padre de la física se enfrentó a un problema irresoluble para él; el problema de los tres cuerpos.

Newton y sus ecuaciones resultaron sumamente importantes para calcular las trayectorias de cuerpos celestes, incluso la interacción entre dos objetos que dependen de la atracción gravitatoria. No obstante, al introducir un tercer objeto con determinada masa, que dependiera igualmente de la interacción gravitatoria, todo se complicaba. Este problema persistió sin solución hasta que 200 años después Henri Poincaré, un matemático y físico francés, vino a introducir un término. Según Poincaré, el problema de los tres cuerpos no tenía una solución simple, sino que dependía del caos.

El ‘nacimiento’ del caos

Pero la humanidad no conoció el poder del caos hasta que en 1963, Ed Lorenz, un meteorólogo estadounidense, intentó hacer una simulación básica de computadora de la atmósfera de la Tierra. En este proceso intervino un sistema de 12 ecuaciones, con 12 variables como la temperatura, la humedad y otros factores. Y hasta aquí todo normal, obtuvo los resultados deseados, hasta que decidió volver a calcular una sección de ellos.

En este segundo cálculo, sucedió lo inimaginable. Al principio los resultados eran casi idénticos a los anteriores, pero conforme el cálculo avanzaba y la computadora imprimía las siguientes cifras, Lorenz se percató de que los resultados eran diametralmente distintos de los que se supone que deberían ser. Entonces notó que la computadora había realizado un redondeo en los números y en vez de introducir los 6 decimales que originalmente tenían la cifras, sólo introdujo 3.

El Efecto Mariposa

Gracias a esta serendipia comprendió que un cambio en las condiciones iniciales, por más insignificante que fuese, provocaría un futuro totalmente distinto. Descubrió lo que los físicos llaman ‘dependencia sensitiva en condiciones iniciales’, la marca por excelencia del caos. Aquí se rompe la visión determinista de los sistemas dinámicos, que ahora se sabe que pueden exhibir comportamientos impredecibles.

Atractor de Lorenz

Por esta razón, Lorenz lanzó frente a la 139ª reunión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, su pregunta sobre el aleteo de una mariposa que parece insignificante, pero que podría cambiar completamente el futuro de un sistema complejo. Gracias a lo cual, actualmente se le conoce a esta condición como Efecto Mariposa. Lo que es curioso, ya que no se puede predecir cómo evolucionará cada individuo que forma parte del sistema, pero sí se puede predecir su evolución en conjunto. A esto se le llama atractor caótico y si se grafica el atractor descubierto por Lorenz, se obtiene la forma de una mariposa. Curioso, ¿no lo crees?