¿Puede una mariposa batir sus alas realmente causar un huracán?

Probablemente hayas oído hablar del llamado "efecto mariposa", un poco de ciencia popularizada que sugiere que las perturbaciones menores de una sola mariposa batiendo sus alas tienen el poder de desencadenar una serie de eventos en aumento que pueden conducir a la formación de un huracán.

Es una metáfora poderosa, sin duda (una película de gran éxito, protagonizada por Ashton Kutcher, incluso se basó en ella), un concepto convincente que también tiene un poco de ciencia y matemáticas complejas detrás. Aun así, como con las metáforas científicas más populares, también es una idea que se ha embellecido. ¿Puede el aleteo de las alas de una mariposa diminuta realmente causar un huracán? Resulta que la respuesta es no. Pero es complicado.

La metáfora del efecto mariposa fue articulada por primera vez por el matemático Edward Lorenz, uno de los pioneros de la llamada "teoría del caos", que es una rama seria de las matemáticas que se enfoca en sistemas dinámicos que son altamente sensibles a las condiciones iniciales. En otras palabras, la teoría del caos trata con las matemáticas de tratar de predecir los resultados de sistemas complejos, cuando las condiciones iniciales de esos sistemas son imposibles de monitorear en su totalidad.

Tome el tráfico, por ejemplo. Un solo automóvil que frena para evitar una ardilla en el camino en un momento inoportuno podría, posiblemente, desencadenar una cadena de eventos que contribuyen a un atasco de tráfico de una hora de duración. Pero la predicción de los movimientos y las causas de los movimientos de todos los automóviles en una carretera (¡sin mencionar todas las ardillas!) Hacen que la predicción de tales acertijos de tráfico sea intratable. El mercado de valores es otro ejemplo similar. Así también es el clima.

Y resulta que el clima era lo que Lorenz intentaba predecir cuando se preguntó si factorizar algo tan pequeño como una mariposa batiendo sus alas podría ser suficiente para alterar los modelos informáticos de pronósticos meteorológicos. ¿Puede un ala ondeante ser la diferencia entre un día soleado y una tormenta salvaje?

Teoría del caos y el clima

El matemático Edward Lorenz estaba mirando modelos meteorológicos cuando se le ocurrió por primera vez su teoría. (Foto: FrameStockFootages / Shutterstock)

Según los modelos rudimentarios de Lorenz, sí. En 1961, cuando las computadoras eran máquinas gigantes del tamaño de una habitación, Lorenz estaba ejecutando modelos climáticos y descubrió que al ingresar en la condición inicial de 0.506 en lugar de un valor de 0.506127 más completo y preciso, podía hacer que la computadora predijera una tormenta en lugar que un día soleado La diferencia de precisión entre estos dos valores es increíblemente pequeña, sobre la escala de una mariposa que agita sus alas.

Parece intuitivamente improbable que un ala de mariposa pueda tener tanto poder, y bueno, es improbable. ¿Pero es imposible?

Aquí es donde las matemáticas, y la filosofía, se vuelven complicadas y controvertidas. Con nuestros modelos más sofisticados de predicción meteorológica de hoy, el consenso científico general es bastante firme: una aleta no puede alterar nuestras predicciones meteorológicas a gran escala.

Este es el por qué. Si bien las aletas ciertamente tienen un efecto en la presión del aire alrededor de la mariposa, esta fluctuación está contenida por el hecho de que la presión total del aire, que es aproximadamente 100, 000 veces mayor, la protege de perturbaciones tan pequeñas. Los cambios que ocurren en el aire alrededor de la mariposa están atrapados esencialmente en una burbuja de presión que se amortigua inmediatamente a medida que se extienden desde allí.

El hecho de que los modelos de computadora de Lorenz predijeron cambios a gran escala de tales altercados menores tiene más que ver con la simplicidad de esos modelos que con cualquier otra cosa. Por ejemplo, los mismos resultados que encontró Lorenz no ocurren en los modelos modernos de computadora del clima. Una vez que ingrese factores más relevantes de un sistema meteorológico en desarrollo, por ejemplo, la temperatura del océano, los niveles de humedad, la velocidad de los vientos y la cizalladura del viento, etc. Se desarrolla un sistema de tormenta o no.

"Por supuesto, la existencia de una mariposa desconocida que agita sus alas no tiene relación directa con los pronósticos del tiempo, ya que tomará demasiado tiempo para que una perturbación tan pequeña crezca a un tamaño significativo, y tenemos muchas más incertidumbres inmediatas de las que preocuparnos". Por lo tanto, el impacto directo de este fenómeno en la predicción del clima es a menudo exagerado ", explicaron los climatólogos James Annan y William Connolley.

Pero esto no significa que otros factores relativamente pequeños no puedan tener un impacto importante. Los sistemas meteorológicos siguen siendo caóticos y sensibles a las condiciones iniciales. Simplemente toma las condiciones iniciales correctas, y eso podría reducirse a una sola nube, o cambios en nuestras mediciones de convección atmosférica, etc.

Entonces, aunque el efecto mariposa podría ser una metáfora extremadamente simplista, sigue siendo poderosa. Pequeños altercados en las condiciones iniciales de un sistema complejo pueden cambiar drásticamente nuestros modelos de ese sistema. Un ala de mariposa, tal vez no. ¿Pero las turbinas eólicas o los paneles solares se extienden sobre un área lo suficientemente grande? Posiblemente.

Puede que predecir el clima nunca sea perfecto, pero su precisión depende mucho menos de las mariposas de lo que podría sugerir la cultura popular. El hecho de que los meteorólogos puedan obtener sus predicciones meteorológicas tan cerca de la realidad como lo hacen, varios días después, es un testimonio de nuestra capacidad para abordar las matemáticas de los sistemas caóticos.

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