Zips del Conocimiento - ¿Qué es el caos en ciencias?

No vamos aquí a hablar del caos político y social sino de un comportamiento de la naturaleza descrito por las matemáticas y aplicable en el campo de las ciencias exactas y naturales. Daremos una definición de caos, para pasar a explicar sus cualidades. Definiremos caos a un comportamiento oscilatorio de apariencia aleatorio, determinista, con sensibilidad a las condiciones iniciales e imprevisible a futuro. Matemáticamente se da el caos en los sistemas dinámicos no lineales.
Siempre se trata de una variable que evoluciona con el tiempo como la temperatura ambiente. Esa variación es muy complicada o aleatoria, no sigue ningún patrón. Dicho de otra forma no es como la sucesión del día y la noche que es totalmente repetitivo. Justamente en 1963 Lorenz, tratando de hacer un modelo matemático de la atmósfera, encontró que los parámetros meteorológicos variaban caprichosamente con el tiempo, es decir de una forma aparentemente aleatorea. Es por eso que hoy día se hace imposible el pronóstico meteorológico a largo plazo.
Sin embargo incluimos en la definición al determinismo, ya que la descripción matemática de estos fenómenos siguen una ley determinada por la solución de un sistema de ecuaciones diferenciales precisas o de un sistema de ecuaciones iterativas determinadas.
La sensibilidad a las condiciones iníciales es otra propiedad del caos por la cual una pequeña diferencia el valor inicial de la variable en cuestión arroja con el tiempo una gran variación. Es lo que se ejemplifica con el “efecto mariposa”. De dos mariposas que aletean en Buenos Aires una puede no producir nada y la otra provocar a la larga un huracán en el Caribe.
Por culpa de un clavo, se pierde la herradura,
Por culpa de la herradura, se pierde el caballo,
Por culpa del caballo, se pierde el jinete,
Por culpa del jinete, se pierde el mensaje,
Por culpa del mensaje, se pierde la batalla,
Por culpa de la batalla, se pierde el Reino.
Podría pensarse que si determinamos con exactitud la condición inicial tendríamos la evolución exacta conocida. Sin embargo toda medición física posee un error. Además ese error no puede hacerse tan pequeño como uno quisiera a causa de la indeterminación de Heisemberg. Por lo tanto tenemos una imprevisibilidad del comportamiento futuro.
La matemática, como decíamos, encuentra el fenómeno caótico en sistemas no lineales. Es decir el efecto de dos fenómenos no es la suma de los fenómenos por separado.
Encontramos caos en la atmósfera, en la población de mosquitos que varía año a año caprichosamente, en la turbulencia del humo del cigarrillo, en la convección, en algunas reacciones químicas, en el EEG y en el ECG de personas enfermas, etc. ¡Incluso en el movimiento de una botella de Coca Cola que posee cinco puntos de apoyo! En efecto, al desviarla de la posición de equilibrio pasa de apoyarse en dos patas a apoyarse sólo en una, entonces una ligera perturbación (sensibilidad a la condición inicial) la hace tumbar hacia la derecha o a la izquierda, y así siguiendo.
Sin embargo hay cierta frivolidad en decir que cualquier oscilación escarpada es caótica ya que para ello habría que someterla a la prueba de las cuatro cualidades: oscilación pseudoaleatoria, sensibilidad a las condiciones iníciales, determinismo e imprevisibilidad a futuro.

Dr Juan Ignacio Casaubon
Doctor en Física - UBA - Argentina
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