Caos o porqué nunca seremos capaces de predecir lo que suceda en el futuro

El tiempo meteorológico no se puede predecir con exactitud más allá de cinco días, más o menos el tiempo que tarda el viento en dar una vuelta al mundo. Si quisiéramos conocer el tiempo que hará con mayor antelación necesitaríamos un conocimiento del estado actual de la atmósfera muy preciso y un cálculo complicado hasta casi lo imposible. Y eso a pesar de que conocemos perfectamente las ecuaciones que describen el comportamiento de la atmósfera. Esto es el caos.

El descubrimiento

En 1963 Edward Lorenz, un matemático de corazón pero que la II Guerra Mundial le había obligado a dedicarse a la meteorología, publicaba un artículo titulado «Flujo Determinista no Periódico». Este hombre del Instituto Tecnológico de Massachusetts había descubierto que mientras jugaba con un modelo meteorológico sencillo en su ordenador de válvulas de vacío y cables pasaban cosas muy raras. Introduciendo inadvertidamente datos que diferían entre sí menos de una milésima descubrió que las predicciones meteorológicas resultantes eran completamente diferentes. 

Lorenz dedujo con acierto que todo era debido a las pequeñas variaciones introducidas en los datos iniciales. Esto era algo totalmente inesperado, pues físicos y matemáticos estaban acostumbrados a que si se cambiaban levemente las condiciones iniciales, los resultados también diferían en una pequeña cantidad. Pero al parecer, había cosas que no funcionaban de esa forma. De hecho, prácticamente toda la naturaleza funciona de este modo tan inesperado. En el argot matemático se dice que tenemos sistemas no lineales.

Una nueva ciencia

Este comportamiento casi impredecible ha dado lugar a toda una rama de la física y las matemáticas: la ciencia del caos. No es un nombre muy acertado, aunque sí muy gráfico. Quien introdujo este nombre fue un matemático algo excéntrico llamado James Yorke. El caos reside en todas partes y es un obstáculo fundamental para predecir el futuro. Podemos conocer las leyes que rigen el universo, pero es posible que no podamos utilizarlas para predecir lo que ocurrirá más adelante. De hecho, hay situaciones en las que la ciencia se ve incapaz de decir el camino que tomará después de un rato un sistema. Por ejemplo, si cambiamos ligeramente, pero muy poco, el giro de una ruleta, cambiará el número donde caiga la bola. Si no fuera así, los físicos se forrarían en los casinos.

El caos del que aquí estamos hablando no significa azar y desorden. De hecho, exhibe una estructura definida si lo observamos el tiempo suficiente y en él siempre aparecen unos monstruos geométricos que fueron descubiertos por Benôit Mandelbrot, los fractales. Ejemplos de este comportamiento, que se aplica a todos los procesos naturales, lo tenemos desde el habitual goteo de un grifo mal cerrado hasta las fibrilaciones cardíacas o la epilepsia, pasando por los asuntos mundanos de la economía, el clima o la ecología a asuntos tan exóticos como el movimiento en volteretas de la luna de Saturno Hiperión o el loco giro de la Gran Mancha Roja de Júpiter. Esta es la ciencia del caos aunque, como dijo el matemático Stanislaw Ulam, llamar a la ciencia del caos «ciencia no-lineal» es como llamar a la zoología «la ciencia de los no-elefantes».

La Gran Mancha Roja

Si alguna vez miramos una fotografía de Júpiter, lo primero que descubriremos es la existencia de una inmensa mancha roja. Se trata de un torbellino con un tamaño el doble del diámetro de la Tierra. Ha existido desde que tenemos conocimiento de él, hace tres siglos, y podemos decir que la Gran Mancha Roja ha estado allí desde siempre. No fue hasta la llegada de las sondas espaciales Voyager cuando descubrimos que esta mancha está acompañada por una cohorte de remolinos mucho más diminutos y de vida efímera que surgen y desaparecen sin seguir un patrón definido. El movimiento y la estabilidad de la mancha roja es una consecuencia directa de las leyes que rigen la dinámica de los fluidos. Son ecuaciones deterministas y, por tanto, tendríamos que haber sido capaces de explicarla, pero no lo fuimos. El problema surge porque las ecuaciones son bastante complicadas y en muchas ocasiones completamente desagradables: son ecuaciones no lineales. Uno es incapaz de resolverlas elegantemente, con lápiz y papel, y debe recurrir a resolverlas numéricamente, con ayuda de ordenadores. Gracias a ellos, hemos podido estudiar su comportamiento, estudiar la esencia misma del caos.

El caos dinámico e Hiperión

Saturno posee una luna con forma de patata llamada Hiperión. Es algo inusual. Aunque su movimiento orbital es preciso y regular, gira sobre sí misma de manera alocada: mientras los planetas del Sistema Solar giran como una pelota de baloncesto, Hiperión lo hace como un balón de rugby. Todos sus movimientos están regidos por las mismas leyes, pero mientras en un caso tenemos un mundo determinista, en el otro tenemos el caos dinámico.

Este movimiento fue explicado en 1984 el astrónomo Jack Wisdom y sus colegas Stanton J. Peale y François Mignard en un artículo titulado «La rotación caótica e Hiperión». En él predecían que esta patata cósmica debía girar caóticamente. Pero lo más sorprendente es que no se trata de un caso especial: cualquier otro cuerpo que presente una forma irregular atraviesa una época de caos dinámico en su rotación, para volver luego a la regularidad más aburrida. El caso de Hiperión es una coincidencia cósmica: le ha tocado justo cuando el ser humano le ha prestado atención.