El Efecto Mariposa

«El aleteo de las alas de una mariposa pueden provocar un Tsunami al otro lado del mundo»

El efecto mariposa es un concepto que hace referencia a la noción de sensibilidad a las condiciones iniciales dentro del marco de la teoría del caos. La idea es que, dadas unas condiciones iniciales de un determinado sistema caótico, la más mínima variación en ellas puede provocar que el sistema evolucione en formas completamente diferentes. El ejemplo más ilustrativo para éste fenómeno son los sistemas sensibles de predicción climática, en donde interfieren numerosos parámetros. La modificación mínima de las condiciones paramétricas implica la inestabilidad del sistema y consecuentemente produce cambios en las predicciones por ese motivo a veces el pronóstico del tiempo no e smuy acertado.

Tal es así que una pequeña perturbación inicial, mediante un proceso de amplificación, podrá generar un efecto considerablemente grande. Veamos el siguiente ejemplo:

Soltar una pelota justo sobre la arista del tejado de una casa varias veces; pequeñas desviaciones en la posición inicial pueden hacer que la pelota caiga por uno de los lados del tejado o por el otro, conduciendo a trayectorias de caída y posiciones de reposo final completamente diferentes. Cambios minúsculos que conducen a resultados totalmente divergentes.

¿Qué es el efecto mariposa?

Hacia 1960, el meteorólogo Edward Lorenz se dedicaba a estudiar el comportamiento de la atmósfera, tratando de encontrar un modelo matemático, un conjunto de ecuaciones, que permitiera predecir a partir de variables sencillas, mediante simulaciones de ordenador, el comportamiento de grandes masas de aire, en definitiva, que permitiera hacer predicciones climatológicas.

Lorenz realizó distintas aproximaciones hasta que consiguió ajustar el modelo a la influencia de tres variables que expresan como cambian a lo largo del tiempo la velocidad y la temperatura del aire. El modelo se concretó en tres ecuaciones matemáticas, bastante simples, conocidas, hoy en día, como modelo de Lorenz.

Pero, Lorenz recibió una gran sorpresa cuando observó que pequeñas diferencias en los datos de partida (algo aparentemente tan simple como utilizar 3 ó 6 decimales) llevaban a grandes diferencias en las predicciones del modelo. De tal forma que cualquier pequeña perturbación, o error, en las condiciones iniciales del sistema puede tener una gran influencia sobre el resultado final. De tal forma que se hacía muy difícil hacer predicciones climatológicas a largo plazo. Los datos empíricos que proporcionan las estaciones meteorológicas tienen errores inevitables, aunque sólo sea porque hay un número limitado de observatorios incapaces de cubrir todos los puntos de nuestro planeta. esto hace que las predicciones se vayan desviando con respecto al comportamiento real del sistema.
Lorenz intentó explicar esta idea mediante un ejemplo hipotético. Sugirió que imaginásemos a un meteorólogo que hubiera conseguido hacer una predicción muy exacta del comportamiento de la atmósfera, mediante cálculos muy precisos y a partir de datos muy exactos. Podría encontrarse una predicción totalmente errónea por no haber tenido en cuenta el aleteo de una mariposa en el otro lado del planeta. Ese simple aleteo podría introducir perturbaciones en el sistema que llevaran a la predicción de una tormenta.

De aquí surgió el nombre de efecto mariposa que, desde entonces, ha dado lugar a muchas variantes y recreaciones.

Se denomina, por tanto, efecto mariposa a la amplificación de errores que pueden aparecer en el comportamiento de un sistema complejo. En definitiva, el efecto mariposa es una de las características del comportamiento de un sistema caótico, en el que las variables cambian de forma compleja y errática, haciendo imposible hacer predicciones más allá de un determinado punto, que recibe el nombre de horizonte de predicciones.

La teoría del caos y los efectos fantasmales

La teoría del caos, es una rama de las matemáticas que estudia el comportamiento impredecible de los llamados sistemas dinámicos. En general, cualquier evento puede ser descripto por las leyes del determinismo o bien por las reglas de la probabilidad. Sin embargo existen situaciones en que éstas dos teorías hacen agua y es por ese motivo que surge la idea del Caos.

La teoría del caos no hace referencia a ninguna catástrofe natural ni a nada semejante,  simplemente es una teoría que intenta explicar ciertos fenómenos que se suceden sin reglas claras durante largos períodos de tiempo.

Un ejemplo común de éstos sucesos son los fenómenos climáticos. El clima representa un sistema caótico ya que existen numerosos factores que lo determinan. Estos parámetros varían de forma muy frecuente y sin elementos que permitan establecer una regla general para su estudio. Por ese motivo, a veces las predicciones meteorológicas no son tan acertadas.

Bajo éste tipo de fenómenos, se encuentran también el recorrido del agua o la trayectoria del humo o de las llamas del fuego. En todos éstos casos, resulta imposible determinar a largo plazo cual es el camino que tomarán las partículas de uno u otro elemento en su recorrido, como así también la forma en que se verán en un momento determinado.

A continuación, se muestran algunas fotografías que circulan por internet, en su mayoría vinculadas a sucesos paranormales, pero que sin tener una explicación racional determinante, pueden ser descriptas a travéz de ésta teoría científica. Lo curioso de todas ellas es que fueran capturadas en el momento oportuno en el que aparecen figuras realmente aterradoras.

Teoría de cuerdas: Existen múltiples dimensiones?

La ciencia actual acepta la existencia de cuatro fuerzas fundamentales para describir los fenómenos naturales conocidos. Estas fuerzas son: La fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética y la interacción nuclear fuerte y débil.

En la búsqueda de la física, por construir una teoría unificada que explique dichos fenómenos en su totalidad, surgieron, hace más de treinta años, las primeras teorías que hablaban sobre las cuerdas.

Las cuerdas son básicamente unos hilos de energía sobre la cual se compondrían todas las partículas de la materia, dependiendo, cada nuevo elemento, de la forma en que éstas oscilen. Matemáticamente, dichas cuerdas necesitarían de al menos once dimensiones espaciales para dar lugar a las fuerzas físicas así como a los componentes de la materia.

Antecedentes de la teoría de cuerdas

Hace más de docientos años, el matemático Leonhard Euler habría ideado un conjunto de ecuaciones en un intento por unificar éstas fuerzas; Más tarde, la recopilación de su trabajo, sumado a nuevos aportes de un grupo de pensadores habría dado lugar a la actual teoría de cuerdas.

Edward Witten postularía más adelante su teoría de unificación denominada Teoría M o Teoría U. En ella definió elementos que no sólo podían ser cuerdas vibrantes sino objetos de una dimensionalidad mayor. Estos elementos se conocen con el nombre de membranas o p-branas.

En busca de las dimensiones ocultas