Muere el matemático Edward N. Lorenz, creador del caos determinista: "Efecto Mariposa"

El pasado 16 de abril de 2008 falleció en Cambridge el matemático y meteorólogo Edward N. Lorenz , un matemático puro, que por azares del destino acabó aplicando la matemática a la meteorología , había nacido en 1917 en West Hartford, Connecticut y se había licenciado en matemáticas en la prestigiosa Universidad de Harvard .

En 1963, Lorenz publicó el artículo Deterministic nonperiodic flow . En él estudiaba un modelo extremadamente simple de dinámica atmosférica en el que pequeñas variaciones de los datos iniciales llevaban a un comportamiento muy distinto en el resultado final .

Lorenz se dio cuenta que, debido a la naturaleza del sistema, nunca sería posible hacer predicciones del tiempo a largo plazo. Son muchas las variables que intervienen en las condiciones iniciales, y por mucha precisión que se alcance en las mediciones es imposible evitar que que un mínimo error se traduzca en enormes diferencias en el escenario previsto a largo plazo . Lorenz lo formuló con una pregunta: ¿el batir de las alas de una mariposa en Brasil puede provocar un tornado en Tejas?

Este tipo de comportamiento se conoció como caos determinista. Y se popularizó como el célebre “efecto mariposa”, matemáticamente se habla de dependencia sensible a condiciones iniciales.

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 punto.

Al demostrar que ciertos sistemas tienen límites de predicción, Lorenz acabó con el universo cartesiano y dio pie a la tercera revolución científica del siglo XX, después de las teorías de la relatividad y la física cuántica

Las ecuaciones que se aplican en estos modelos atmosféricos son las llamadas ecuaciones de Navier-Stokes, que no han podido ser resueltas todavía.
Cuando se imprimían en un gráfico tridimensional las fluctuantes magnitudes de las variables, estas se distribuían alrededor de un foco y formaban un fascinante dibujo que, curiosamente, se asemejaba a las alas de una mariposa. Había descubierto un atractor, que es un objeto fractal formado por un numero infinito de superficies

El caos determinista no era nuevo a fines del siglo XIX Henri Poincaré demostró la existencia de esos movimientos caóticos en la dinámica de asteroides y cometas bajo la acción del Sol y Júpiter.
También fueron estudiados por Birkhoff y, por Cartwright-Littlewood en el Reino Unido, por Smale en Estados Unidos, y por Andronov en Rusia.
Pero la diferencia con los estudios de Lorenz es que mientras que en los modelos de éste las escalas de tiempo son pequeñas, horas, días, meses,....en los estudios del Sistema Solar requerían intervalos de tiempo de cientos, miles o millones de años.

Durante su vida profesional recibió innumerables galardones por su trabajo científico, entre ellos el Premio Crafoord que otorga la Academia Real de Ciencias de Suecia creado en reconocimiento de labores científicas no incluidas en los Premios Nobel.
En 1991 recibió el Premio Kioto para las ciencias planetarias y de la Tierra.

Lorenz fue, pues, quien hizo notar que la dinámica no predictible de los sistemas deterministas no es sólo una curiosidad matemática, sino que aparece en la naturaleza y en todas las ciencias.

CURIOSIDADES:

a) Se cuenta la siguiente anécdota: el ordenador que utilizó Lorenz para estas investigaciones era un Royal McBee LGP-300 de válvulas y , al menos, cien veces más lento que cualquiera de los PC que tenemos en casa. Cuando observó la gran diferencia en los resultados, Lorenz, pensó que su ordenador se había estropeado.
b) Las ecuaciones de Navier-Stockes están en la lista de problemas del Clay Mathematics Institute of Cambridge de Massachusetts, y su resolución está premiada con un millón de dólares.