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Transcripción del podcast
Durante siglos, los científicos imaginaron el universo como un reloj gigante, donde en teoría se podía predecir cada movimiento.
Luego, matemáticos y meteorólogos descubrieron algo inquietante: incluso los sistemas gobernados por reglas simples podían volverse imposibles de pronosticar.
Un pequeño cambio al principio podría convertirse en un resultado completamente diferente, una concept que ahora se conoce como el Efecto Mariposa.
Remodeló la forma en que entendemos el clima, las órbitas, la biología e incluso la historia mundial.
Obtenga más información sobre la teoría del caos y el efecto mariposa en este episodio de Every little thing In every single place Every day.
La teoría del caos es una rama de las matemáticas, pero comenzaré este episodio hablando de filosofía y teología. En explicit, el concepto de determinismo.
El determinismo es la concept filosófica de que todo evento es causado completamente por eventos anteriores de acuerdo con las leyes de la naturaleza. En un universo determinista, el estado precise de las cosas determina lo que sucederá a continuación. Dadas las mismas condiciones iniciales y las mismas leyes, debe seguirse el mismo resultado.
Esta concept ganó importancia durante la Ilustración debido al éxito de la física newtoniana. Las leyes de Newton permitieron predecir el movimiento de planetas, objetos en caída, proyectiles, péndulos y mareas con extraordinaria precisión. Cuanto más triunfaba la física, más tentador resultaba pensar que todo el universo podría ser predecible en principio.
Uno de los experimentos mentales clásicos del determinismo fue propuesto por el matemático francés Pierre-Simon Laplace. Imaginó una inteligencia, a menudo llamada el demonio de Laplace, que conocía la posición y el movimiento exactos de cada partícula del universo.
Si tal inteligencia conociera también todas las leyes de la naturaleza, podría calcular todo el futuro y reconstruir todo el pasado. Desde este punto de vista, el universo es como un enorme reloj. Cada engranaje gira porque otro engranaje lo hizo girar.
Hoy en día, este experimento psychological se lleva a cabo a menudo bajo el supuesto de una computadora casi infinita.
Al sugerir que los acontecimientos se derivan de causas anteriores según leyes descubribles, fomentó la búsqueda de patrones regulares en la naturaleza, especialmente en física, astronomía, química y, más tarde, en biología.
El éxito de la mecánica newtoniana hizo que el universo pareciera menos un reino de misterio o capricho divino y más un sistema ordenado que podía medirse, modelarse y predecirse.
Ésta no period sólo una posición científica; también se volvió teológico. Mucha gente argumentó que Dios period parecido a un relojero. Él construyó las condiciones iniciales en la creación y luego dejó que el mundo funcionara.
Para la mayoría de las cosas simples, como la órbita de un cuerpo alrededor de otro, la colisión de bolas de billar o el funcionamiento de un péndulo, el determinismo funcionó muy bien.
Sin embargo, empezaron a aparecer grietas.
A finales del siglo XIX, el matemático francés Henri Poincaré. Estaba estudiando el problema de los tres cuerpos, que pregunta cómo tres objetos masivos, como el Sol, la Tierra y la Luna, se mueven bajo la gravedad del otro.
La mecánica newtoniana funcionó maravillosamente con dos cuerpos, pero agregar un tercer cuerpo complicó mucho el problema. Poincaré descubrió que incluso en un sistema regido por leyes matemáticas claras, el movimiento podía volverse tan complejo que la predicción a largo plazo period efectivamente imposible.
El problema de los tres cuerpos es tan notoriamente difícil que se convirtió en el punto central de la trama de una serie de libros de ciencia ficción con un nombre comparable sobre una civilización avanzada que no pudo resolver el problema.
Lo que Poincaré no sabía period que su descubrimiento, o la falta del mismo, period el comienzo de un campo de estudio completamente nuevo conocido como Teoría del Caos.
Muchos otros científicos encontraron problemas que resultaron extremadamente difíciles de resolver. Lo que todos sus problemas tenían en común period que incluso el más mínimo cambio en las condiciones iniciales daría lugar a resultados radicalmente diferentes.
El mayor desarrollo en este campo se produjo en 1961 por whole accidente.
Edward Lorenz fue meteorólogo y matemático del MIT. En ese momento, la predicción del tiempo estaba siendo transformada por las computadoras. El objetivo period sencillo: si la atmósfera obedece leyes físicas y las computadoras pueden calcular esas leyes con suficiente rapidez, entonces tal vez los pronósticos meteorológicos a largo plazo eventualmente llegarían a ser confiables. Lorenz estaba poniendo a prueba esa suposición.
Construyó un modelo informático simplificado de la atmósfera. No period un modelo meteorológico completo según los estándares modernos. Utilizó una pequeña cantidad de variables destinadas a representar características como temperatura, presión, viento y convección. El punto importante period que el modelo period determinista. Dados los mismos números iniciales, debería producir el mismo patrón futuro cada vez.
Un día de 1961, Lorenz quiso volver a ejecutar parte de una simulación. En lugar de empezar desde el principio, tomó un atajo. Ingresó números de la mitad de una copia impresa anterior y reinició el modelo allí. Esperaba que la segunda carrera duplicara la primera a partir de ese momento.
Al principio así fue. Los dos patrones climáticos parecían casi idénticos. Pero después de un tiempo comenzaron a separarse. Luego se separaron por completo. La nueva simulación produjo un patrón completamente diferente al unique.
Lorenz sospechó por primera vez de un problema informático. Pero la computadora no estaba rota. La diferencia estaba en los números que había escrito. La computadora almacenó los números internamente con más decimales, pero la impresión mostró valores redondeados.
Un número como 0,506127 apareció en la impresión como 0,506. Lorenz había dado por sentado que esa pequeña diferencia no importaría. En sistemas lineales ordinarios, probablemente no sería así. Un pequeño error de entrada produciría un pequeño error de salida.
Su descubrimiento unintentional, que podría replicarse en una computadora, fue que un sistema determinista podía ser extremadamente wise a sus condiciones iniciales. El modelo no fue aleatorio. Siguió ecuaciones fijas. Pero como las ecuaciones no eran lineales, una pequeña diferencia al principio podía amplificarse hasta convertirse en una enorme diferencia más adelante.
El MIT describe a Lorenz como el primero en reconocer lo que ahora llamamos comportamiento caótico en modelos matemáticos del clima, y señala que se dio cuenta de que pequeñas diferencias en sistemas como la atmósfera podrían producir efectos grandes e inesperados.
Esto fue un desafío directo a la antigua expectativa científica de que mejores mediciones y computadoras más poderosas eventualmente permitirían predicciones casi ilimitadas. Lorenz demostró que el problema period más profundo.
El límite no eran sólo malos instrumentos o datos incompletos. En algunos sistemas, existe un horizonte de previsibilidad incorporado. Se puede mejorar el pronóstico, pero no se puede hacer posible una predicción exacta a largo plazo si inevitablemente crecen pequeñas incertidumbres.
Lorenz luego desmenuzó aún más el problema. En lugar de utilizar un modelo meteorológico más amplio, estudió un sistema muy easy de tres ecuaciones que representan la convección atmosférica, el movimiento que se produce cuando un fluido cálido asciende y un fluido frío desciende. Éste se convirtió en el famoso sistema de Lorenz.
Las tres ecuaciones produjeron un comportamiento sorprendente. El sistema nunca llegó a un punto estable. Nunca se repitió en un ciclo easy. Sin embargo, tampoco cayó en un desorden whole. Su camino quedó confinado dentro de una forma explicit. Esa forma se conoció como el atractor de Lorenz, la famosa figura con forma de mariposa asociada con la teoría del caos.
En 1963, Lorenz publicó su artículo histórico, “Flujo no periódico determinista”, en el Revista de Ciencias Atmosféricas. El título en sí capta la paradoja. “Determinista” significaba que el sistema seguía reglas exactas. “No periódico” significaba que no se repetía simplemente. El artículo de Lorenz demostró que un sistema determinista easy podría producir un comportamiento inestable, irregular y no repetitivo.
En 1971, Lorenz hizo una presentación titulada “Previsibilidad: ¿El aleteo de una mariposa en Brasil provoca un twister en Texas?”
Este fue el origen de la frase que quizás te resulte acquainted: el efecto mariposa.
El efecto mariposa está realmente en el corazón de la teoría del caos.
Hay sistemas caóticos a nuestro alrededor. Una cosa clave que hay que entender es que los sistemas caóticos no son aleatorios. Pueden parecer aleatorios, pero están sujetos a las mismas leyes físicas que todo lo demás.
Uno de los sistemas caóticos más simples, si es que existe, sería un péndulo doble.
Un péndulo básico es muy easy. Es un peso suspendido de un punto de pivote que se mueve hacia adelante y hacia atrás. Es tan sencillo y su comportamiento tan predecible que se utiliza en cursos de física e incluso se ha utilizado para llevar el tiempo.
Un péndulo doble es un péndulo con otro péndulo al closing. Parece muy sencillo, pero esa easy adición de un péndulo a otro hace que se pase de uno de los dispositivos más predecibles a uno de los dispositivos caóticos más impredecibles.
Hay algunos movies geniales en línea que demuestran cuán diferentes pueden ser los resultados de un péndulo doble incluso con los más mínimos cambios en las condiciones iniciales.
Si el segundo péndulo tiene una posición inicial diferente aunque sea una millonésima de grado, se comportará de forma totalmente diferente con sólo unas pocas oscilaciones del péndulo principal.
Nuevamente, no se comporta al azar. Se comporta de acuerdo con las leyes de la física. Lo que pasa es que su comportamiento depende mucho de sus condiciones iniciales.
Curiosamente, la empresa Cloudflare utiliza una cámara apuntada a una pared de péndulos dobles en su oficina de Londres como generador de números aleatorios. Si bien técnicamente no es aleatorio, predecir el comportamiento de una pared de péndulos dobles es tan complicado que nunca podría calcularse, especialmente en tiempo actual.
Lo que Edward Lorenz descubrió fue que el clima es fundamentalmente caótico. Por eso existe un límite en nuestra capacidad para predecir el tiempo. El pronóstico del tiempo ha mejorado y los pronósticos de tres días son tan buenos como los pronósticos de un día hace años, pero todavía no podemos predecir el tiempo en las próximas semanas.
Una estimación que he visto cube que si colocas estaciones de monitoreo meteorológico exactamente a un metro de distancia en toda la superficie de la Tierra, hasta el espacio, y tienes la capacidad computacional para manejar todos esos datos, lo mejor que puedes hacer es predecir el tiempo dentro de 30 días.
Por supuesto, quizás el mejor ejemplo del efecto mariposa sea la historia. La historia está llena de ejemplos de pequeños acontecimientos que tuvieron impactos externos.
Mucha gente ha especulado sobre lo que habría pasado si Adolf Hitler hubiera sido aceptado en la escuela de arte. Quizás nunca hubiera seguido el camino que llevó a la muerte de millones de personas. Sin embargo, ¿cómo podría alguien en la oficina de admisiones de una escuela de arte en Viena haber sabido el impacto de tal decisión?
Henry Tandey fue un soldado británico en la Primera Guerra Mundial y recibió la Cruz Victoria. En los últimos días de la guerra, se encontró con un cabo alemán cerca del frente y le perdonó la vida. El nombre de ese cabo period Adolf Hitler.
El conductor del archiduque Francisco Fernando tomó un giro equivocado en Sarajevo y se detuvo cerca de Gavrilo Princip. Princip había perdido su oportunidad anterior de asesinar al archiduque, pero este giro unintentional puso al archiduque directamente frente a él, permitiéndole disparar los tiros que ayudaron a desencadenar la Primera Guerra Mundial.
El burócrata de Alemania Oriental, Gunter Schabowski, dijo accidentalmente algo incorrecto en la televisión, lo que provocó que los berlineses orientales se apresuraran contra el Muro de Berlín, lo que provocó su caída, lo que finalmente acabó con el estado de Alemania Oriental, lo que inició el colapso del comunismo.
Mi padre sirvió en Vietnam y ocasionalmente mencionaba historias de balas que pasaban por su cabeza. Tal vez si un soldado enemigo hace 60 años no hubiera dejado su arma en el barro, no me estarías escuchando ahora hablar sobre el Efecto Mariposa.
Hay innumerables pequeños eventos que ocurren todos los días y que en última instancia dan forma a la historia, y es imposible conocer las repercusiones de cada uno de ellos.
Lo interesante es que la Teoría del Caos no refutó el Determinismo. No significa que la causa y el efecto no sean reales. Simplemente significa que es mucho, mucho más complicado de lo que nadie esperaba.