En el Ruido del trueno, Ray Bradbury nos cuenta la historia de Eckels, un hombre adinerado que, en busca de emociones fuertes, contrata los servicios de una agencia de viajes en el tiempo para participar en un safari en plena prehistoria con el objetivo de cobrarse la pieza más codiciada, un tiranosaurio Rex. Para evitar todo contacto con el ecosistema, la expedición camina sobre una plataforma de metal que flota a diez centímetros sobre el suelo en estado de ingravidez. “No se salga bajo ningún concepto del sendero de metal”, advierten a Eckels. “¿Por qué?”, pregunta él. “No queremos cambiar el futuro”. Según la empresa de safaris en el tiempo, cualquier contacto, cualquier leve pisotón a una planta o un ratoncillo podía ir acumulando consecuencias como una gran bola de nieve a través del tiempo, hasta llegar a modificar la realidad en el presente. “El pie que habría puesto usted sobre el ratón desencadenaría un terremoto y sus efectos sacudirían nuestra tierra y nuestros destinos a través del tiempo hasta sus raíces”.
Para conocer el final de la historia tendrán que leer el relato de Bradbury aunque podemos adelantarles una cosa: Eckels se salió de la plataforma y trajo pegada a su bota una pequeña mariposa. Quizás por este famoso relato, cuando Edward Lorenz logró revolucionar la física tradicional sentando las bases de la teoría del caos, bautizó el principio que regía sus investigaciones con el nombre de ‘efecto mariposa’. “Hasta el descubrimiento de Lorenz, el universo se regía por la física de Newton, que es básicamente determinista, lo que quiere decir que es predecible. Es verdad que existen sistemas astronómicos que se mueven según la física de Newton, así que en buena medida sigue vigente, pero también es cierto que cuando hablamos de sistemas complejos – y la mayoría lo son – sus cálculos no bastan” explica el investigador del Instituto Astrofísico de Canarias, Ignacio García de la Rosa.
Una mesa de billar, con todas sus bolas chocando entre ellas y comportándose de un modo perfectamente predecible es un buen ejemplo de un sistema determinista. Otro buen ejemplo sería el péndulo de un reloj. Sin embargo, si en vez de un péndulo sencillo seguimos el movimiento de un péndulo doble, veremos que su movimiento no responde a una pauta predecible. El doble péndulo sería un sistema caótico, lo cual no quiere decir que sea ajeno a las leyes de la física, sino que tiene ciertas características de imprevisibilidad. Descartes aseguraba que si se fabricara una máquina tan potente que conociera la posición de todas las partículas, siguiendo las leyes de Newton se podría conocer cualquier cosa del universo. La realidad es que hoy existen máquinas tan potentes como las que Descartes imaginaba, probablemente más, pero sabemos, gracias a Lorenz, que algo tan complejo como el universo es del todo impredecible.
Un descubrimiento casual
Edward Lorenz, que era meteorólogo, investigaba mediante simulaciones las previsiones atmosféricas a partir de una serie de variables, viento, presión atmosférica, temperatura… En cierta ocasión, repitiendo un experimento, Lorenz introdujo las variables y dejó al ordenador trabajando mientras se tomaba un café. Cuando regresó el ordenador había simulado cerca de dos meses, pero a la hora de comparar los resultados observó que no se parecían en nada a los que había obtenido antes. Repasando los cálculos sólo vio una diferencia. Él había utilizado tres decimales y el ordenador trabajaba con seis. “De ahí esa frase tan lapidaria de que el aleteo de una mariposa en Brasil puede provocar un tornado en Texas. Al estudiar un entorno tan complejo como es la atmósfera, Lorenz comprobó que un dato, por ejemplo la velocidad del viento, variaba toda la predicción meteorológica según apareciesen 53,453 km/h ó 53,453765 km/h”, explica Ignacio García de la Rosa.
Para entender por qué la precisión de seis decimales respecto a tres varía de forma tan acusada la medición en un sistema complejo podemos recurrir al ejemplo del físico francés Beinot Mandelbrot, a quien debemos la creación de uno de los campos de conocimiento más complejos que se conocen, la geometría fractal. En un conocido artículo Mandelbrot se preguntó cuánto medía la costa británica y resolvió que esta no tenía límite. Si medimos la costa con una vara de un metro – observaba – obtendríamos una cantidad aproximada, pero obviaríamos multitud de grietas y oquedades que sí podríamos seguir con una vara, por ejemplo, de 10 centímetros. Al recurrir a unidades de medida más y más pequeñas la costa de Inglaterra se hacía más y más grande.
La gran revolución de Lorenz
Para Ignacio García de La Rosa, la irrupción de Lorenz ha implicado un cambio en la metodología de la investigación. “Antes de Lorenz todo se resolvía con leyes y ecuaciones mientras que hoy en día trabajamos con simulaciones. La astrofísica emplea potentes ordenadores para conocer la evolución del universo a través de simulaciones muy sofisticadas que toman muchos elementos y los ponen a interactuar entre sí para construir ‘mapas del tiempo’, pero siempre hay una incertidumbre intrínseca en todos los experimentos. En vez de fiarnos de los cálculos para explicar la naturaleza tenemos que preguntarle a la naturaleza si los resultados se parecen a lo que observamos”.
En este punto el astrofísico coincide con el filósofo Antonio Escohotado, autor de la obra Caos y orden, quien considera que la teoría del caos nos fuerza a abandonar esa infalibilidad profética que ha pasado por tener la ciencia. “La teoría del caos nos dice que, como la naturaleza está viva es ella la que se está haciendo a cada momento por eso es tan ridículo lo de predecir el clima. El clima se autorregula, todo se autorregula, incluso los números primos se autorregulan. La teoría del caos nos dice que la naturaleza está viva y que lo que tenemos que hacer es observar”.
Escohotado afirma con rotundidad que la teoría del caos es el descubrimiento más novedoso de la física desde que Einsten introdujo el principio de la perspectiva, aunque no atribuye su paternidad a Lorenz – al que le reconoce una destacada contribución –, sino a Mandelbrot y, sobre todo, al químico belga Ilya Prigogine. “La gran aportación de mayo del 68 no son las algaradas, ni siquiera Woodstock, es la teoría del caos”.
La obra de Escohotado bucea en la teoría del caos para hablar también de filosofía y de economía y aquí aprovecha el filósofo para dar actualidad a su obra. “En caos y orden hay dos capítulos de ingeniería financiera que a mi mismo me pasman por su capacidad de anticipar la crisis de 2008. Son dos capítulos técnicos que versan sobre operaciones de riesgo y que parece que están hablando de Lehman Brothers, sólo que yo no estaba hablando de Lehman Brothers sino de Long-Term Capital Management, LTCM, que fue su precursor inmediato”.
Pero volviendo al caos y a la falibilidad del científico, García de la Rosa opina que la comunidad científica ha empezado a asimilar la revolución de Lorenz de una forma elegante al comprender y aceptar la complejidad de la naturaleza. “La naturaleza es creativa en la forma en que produce los resultados pero podemos conocer las leyes que crean esos resultados. Ningún cristal de hielo es igual a otro pero conocemos su estructura hexagonal. Incluso una de las estructuras más complejas que ha creado el hombre, que es un fractal, se puede recrear en un ordenador a través de un programa de tres líneas que se va repitiendo”, asegura. Su interpretación de Lorenz es que la Teoría del caos abre la puerta al entendimiento de la complejidad. Nos dice que para entender sistemas complejos no hace falta analizar y comprender el comportamiento de cada una de las partes.
Cuando Edward Lorenz descubrió que una diferencia de milésimas entre dos estados aparentemente iguales podían evolucionar hacia dos estados muy diferentes coligió que cualquier error al estudiar un estado presente – y el error parece inevitable – hace que una predicción en el futuro lejano pueda muy bien ser imposible. Lorenz publicó las conclusiones de su descubrimiento en el Journal of the Atmospheric Sciences bajo el título ‘Flujo Determinista no periódico’ en 1963, hace ahora cincuenta años.