La teoría del caos es una parte de la física que se comparte con las matemáticas y con otras áreas como la medicina y que se encarga de analizar los sistemas dinámicos, es decir, los que tienen un estado muy proclive a los cambios a medida que transcurre el tiempo y se modifican las más mínimas condiciones iniciales, por lo cual es difícil hacer predicciones a largo plazo sobre dicha evolución.
Qué es la teoría del caos
Lo que expresa esta teoría es que hay algunos sistemas de los cuales es casi imposible pronosticar su comportamiento, debido a que dependen en gran medida de variables tales como el tiempo o la interacción con otros sistemas o sus partes. Por ejemplo, no existe ninguna manera de predecir dónde caerá una hoja que se deje libre al viento debido a los cambios de velocidad de la corriente aérea y el tiempo que puede pasar hasta que la hoja se pose en algún lado.
Historia de la teoría del caos
Esta teoría apareció por primera vez en 1963 cuando el meteorólogo Edward Lorenz buscaba una ecuación que fuera capaz de predecir el tiempo atmosférico, para lo cual creó una serie de gráficos por ordenador donde se manifestaba el comportamiento de las ecuaciones. Sin embargo, Lorenz se asombró al notar que si modificaba apenas el uso de 3 o 6 decimales en los datos de inicio, esto llevaba a que las predicciones del modelo cambiasen drásticamente en el resultado final.
Esta hipótesis de que el más leve cambio o perturbación en un momento puede derivar en grandes cambios a futuro se popularizó con el nombre de “efecto mariposa”, tomando la idea de un refrán que reza:
El aleteo de las alas de una mariposa pueden provocar un tsunami al otro lado del mundo.
A su vez, el gráfico obtenido por las ecuaciones demostró que poseía dimensión fractal y recibió el nombre de Atractor de Lorenz.
Clasificación de los sistemas
Los sistemas dinámicos se dividen en:
- Estables: se los considera así a los sistemas que, en condiciones iniciales cercanas, presentan dos soluciones posibles también cercanas en el tiempo. Esto quiere decir que, por ejemplo, según sus dimensiones, un sistema estable tiende a un mismo punto o una misma órbita (llamada atractor o sumidero) a lo largo del tiempo.
- Inestables: se trata de aquellos sistemas que, por más diferentes que sean sus condiciones iniciales y sin importar qué tan pequeñas sean las variaciones que éstas presentan, siempre acabarán divergiendo en dos soluciones, por lo cual terminan escapando de los atractores.
- Caóticos: se considera que aquellos sistemas que, aún sin ser inestables y cuyas dos soluciones se mantengan a poca distancia de un atractor, su movimiento alrededor del atractor es irregular y no se acercan entre sí por más tiempo que pase aunque, cualitativamente sean parecidas. De esta forma, el sistema nunca tiende a un atractor fijo sino que perdura limitado a una región de su espacio de estados.
A diferencia de los sistemas estables, los inestables y caóticos tienen como característica primordial su enorme dependencia a las condiciones iniciales.
Cuando un sistema tiene condiciones iniciales fijas y se saben cuáles son sus ecuaciones de evolución temporal, es factible deducir su evolución temporal exacta. Esto no ocurre en los sistemas caóticos, puesto que una ínfima diferencia en esas condiciones repercute en una evolución totalmente distinta. Los incrementos de población, el movimiento de placas tectónicas o la conformación del Sistema Solar son ejemplos de sistemas caóticos.
Aplicaciones de la teoría del caos
Tanto las ciencias naturales como las sociales e incluso en tecnología utilizan la teoría del caos y la de sistemas dinámicos.
En lo que se refiere al control, definición y moldeado de sistemas complejos, desde 1960 se han creado aplicaciones prácticas y se ha escrito mucho respecto a eso y sobre su relación con la teoría del caos.
El control poblacional, la aparición de epidemias, el comportamiento de las ondas cerebrales y los espasmos que sufre el corazón durante un ataque, la predicción del tiempo o los movimientos que realizan las aves migratorias, bancos de peces o insectos durante sus viajes estacionales, son algunos de los fenómenos que pueden analizarse bajo la óptica de la teoría del caos.
