Probablemente hayas oído hablar del llamado «efecto mariposa», un poco de ciencia popularizada que sugiere que las pequeñas perturbaciones de una sola mariposa al batir sus alas tienen el poder de desencadenar una cadena de acontecimientos crecientes 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 ocurre con la mayoría de las metáforas científicas popularizadas, también es una idea que se ha embellecido bastante. ¿Puede el batir de las alas de una pequeña mariposa provocar realmente 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 centra en los sistemas dinámicos que son muy sensibles a las condiciones iniciales. En otras palabras, la teoría del caos se ocupa de las matemáticas que tratan de predecir los resultados de los sistemas complejos, cuando las condiciones iniciales de esos sistemas son imposibles de controlar en su totalidad.
Por ejemplo, el tráfico. Un solo coche que frena bruscamente para evitar una ardilla en la carretera en un momento inoportuno podría, posiblemente, desencadenar una cadena de acontecimientos que contribuyan a un gran atasco de horas. Pero predecir los movimientos y las causas de los movimientos de todos los coches de una autopista (¡por no hablar de todas las ardillas!) hace que la predicción de tales enigmas del tráfico sea intratable. El mercado de valores es otro ejemplo similar. También lo es el clima.
Y el tiempo, resulta que era lo que Lorenz intentaba predecir cuando se preguntaba si tener en cuenta algo tan insignificante como el aleteo de una mariposa podría ser suficiente para alterar nuestros modelos informáticos de predicción meteorológica. ¿Puede un aleteo ser la diferencia entre un día soleado y una tormenta salvaje?
La teoría del caos y el tiempo
Según los modelos rudimentarios de Lorenz, sí. En 1961, cuando los ordenadores eran máquinas gigantes del tamaño de una habitación, Lorenz ejecutaba modelos meteorológicos y descubrió que introduciendo la condición inicial de 0,506 en lugar de un valor más completo y preciso de 0,506127, podía conseguir que el ordenador predijera una tormenta en lugar de un día soleado. La diferencia de precisión entre estos dos valores es increíblemente pequeña, del orden de una mariposa batiendo sus alas.
Parece intuitivamente improbable que un ala de mariposa pueda tener tanta potencia, y bueno, es improbable. ¿Pero es imposible?
Aquí es donde las matemáticas -y la filosofía- se complican, y son controvertidas. Con nuestros modelos más sofisticados de predicción meteorológica de hoy en día, el consenso científico general es bastante firme: un aleteo no puede alterar nuestras predicciones meteorológicas a gran escala.
Aquí tienes la razón. Aunque el aleteo de las alas tiene ciertamente un efecto sobre la presión del aire alrededor de la mariposa, esta fluctuación está contenida por el hecho de que la presión total del aire, que es unas 100.000 veces mayor, la protege de esas pequeñas perturbaciones. Los cambios que se producen en el aire que rodea a la mariposa quedan esencialmente atrapados en una burbuja de presión que se amortigua inmediatamente al salir de ella.
El hecho de que los modelos informáticos de Lorenz predijeran cambios a gran escala a partir de alteraciones tan pequeñas tiene más que ver con la simplicidad de esos modelos que con otra cosa. Por ejemplo, los mismos resultados que encontró Lorenz no se dan en los modelos informáticos modernos del clima. Una vez que se introducen factores más relevantes de un sistema meteorológico en desarrollo -por ejemplo, las temperaturas del océano, los niveles de humedad, la velocidad de los vientos y la cizalladura del viento, etc.- el aleteo de un ala, o la falta de él, no tendrá ningún efecto sobre el desarrollo o no de un sistema de tormentas.
«Por supuesto, la existencia de una mariposa desconocida que bate sus alas no tiene ninguna relación directa con las previsiones meteorológicas, ya que una perturbación tan pequeña tardará demasiado tiempo en alcanzar un tamaño significativo, y tenemos muchas más incertidumbres inmediatas de las que preocuparnos. Así que el impacto directo de este fenómeno en la predicción meteorológica suele ser algo exagerado», explicaron los científicos del clima 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. Sólo hacen falta las condiciones iniciales correctas, y eso puede reducirse a una sola nube, o a cambios en nuestras mediciones de la convección atmosférica, etc.
Así que, aunque el efecto mariposa sea una metáfora burdamente simplista, sigue siendo una metáfora poderosa. Pequeñas alteraciones en las condiciones iniciales de un sistema complejo pueden cambiar drásticamente nuestros modelos de ese sistema. Un ala de mariposa, quizás no. Pero ¿turbinas de viento o paneles solares repartidos en un área suficientemente grande? Posiblemente.
La predicción del tiempo puede que nunca sea perfecta, pero su precisión depende mucho menos de las mariposas de lo que la cultura popular podría sugerir. El hecho de que los meteorólogos puedan conseguir que sus predicciones meteorológicas se acerquen tanto a la realidad como lo hacen, con varios días de antelación, es un testimonio de nuestra capacidad para abordar las matemáticas de los sistemas caóticos.
Algunas mariposas y polillas se benefician de las cálidas temperaturas de la ciudad