¿Qué es la teoría del caos?

La teoría del caos se refiere al comportamiento de ciertos sistemas de movimiento, como las corrientes oceánicas o el crecimiento de la población, para ser especialmente sensibles a los pequeños cambios en las condiciones iniciales que dan como resultado resultados drásticamente diferentes. A diferencia de lo que implica coloquialmente, la teoría del caos no significa que el mundo sea metafóricamente caótico, ni se refiere a la entropía, por la cual los sistemas naturalmente tienden al desorden. La teoría del caos se basa en la incertidumbre inherente a las mediciones, la precisión de las predicciones y el comportamiento no lineal de los sistemas aparentemente lineales.

Antes de la mecánica cuántica, la teoría del caos fue la primera idea "extraña" de la física. En 1900, Henri Poincaré pensó en la relación entre valores en diferentes puntos de tiempo de un sistema cuyo comportamiento general podría predecirse con precisión, como un planeta en órbita. Se dio cuenta de que una medición, como la posición, la velocidad o el tiempo, nunca se puede identificar exactamente porque cada instrumento que podría posiblemente ser desarrolladoLD tiene un límite en su sensibilidad. Es decir, ninguna medición es infinitamente precisa.

Poincaré sabía que el movimiento se describe determinista mediante una serie de ecuaciones que pueden predecir con precisión cosas como donde una bola terminará si se enrolla por una rampa. Sin embargo, teorizó que una pequeña diferencia en las condiciones iniciales, basada en variaciones casi insignificantes en una medición como la masa, podría dar lugar a dos resultados macroscópicos completamente diferentes en el futuro. Esta teoría se llamaba inestabilidad dinámica, y los científicos posteriores confirmaron la veracidad de sus ideas.

La teoría del caos, por lo tanto, estudia cómo los sistemas organizados y estables no siempre pueden producir predicciones significativas durante un tiempo mucho posterior, a pesar de que el comportamiento a corto plazo sigue más de cerca las expectativas. De hecho, cualquier predicción que realice podría ser tan salvajemente divergente que no son mejores que las conjeturas. Escontraintuitivo que un valor más preciso no produciría una salida más precisa.

El efecto de la bola de nieve de un cambio minucioso en circunstancias influyentes se conoce como el efecto de mariposa. Esta metáfora sugiere que una mariposa que aletea sus alas, una influencia casi imperceptible, podría contribuir al desarrollo de un huracán en el otro lado del mundo. Edward Lorenz hizo las primeras simulaciones por computadora en la década de 1960 que demostró inestabilidad dinámica con ecuaciones y datos reales.

Las condiciones iniciales no se pueden inferir de condiciones posteriores, ni viceversa, en varios sistemas importantes, como la presión atmosférica y las corrientes oceánicas que contribuyen al clima y al clima. Este no es simplemente un escenario de la vida real, como resultado de algo como muy pocos termómetros en el océano. La teoría del caos es una teoría verificable y matemáticamente consistente que muestra que a veces las mediciones cada vez más precisas conectadas a las ecuaciones no producen cada vez más precisospredicciones, pero más bien valores divergentes extremos que son prácticamente inútiles.

Algunos físicos están trabajando en conexiones entre esta aparente aleatoriedad y estructura a gran escala. Están investigando patrones en el clima global, la distribución de masa de las galaxias en superclusters y la variación de la población en una escala de tiempo geológico. Presuman que a nivel macroscópico, ciertos tipos de organización y consistencia solo se han hecho posible a través del desorden e inconsistencia de la teoría del caos.