Este artículo ha sido finalista del concurso DIPC de divulgación del evento Ciencia Jot Down 2018
A finales de diciembre de 1758 la expectación era máxima entre los miembros de la comunidad científica. El año llegaba a su fin y la predicción que Edmund Halley había augurado a comienzos de siglo parecía no cumplirse. ¿Se había equivocado el célebre astrónomo inglés en su pronóstico? Más de cincuenta años antes (en 1705) había vaticinado que algunos de los cometas observados y descritos decenas de veces a lo largo de la historia eran, en realidad, el mismo cuerpo celeste. Y que volvería a surcar el cielo, pasando muy cerca de la Tierra, ese año que estaba a punto de concluir. Noche tras noche, incansables, sus colegas lo buscaban sin éxito entre las estrellas. Pero en la oscuridad nocturna del día de Navidad volvió a aparecer por la constelación de Sagitario. Aunque Halley había fallecido dieciséis años antes, en ese momento logró la fama internacional que perdura en aquel cometa, al que pusieron su nombre para homenajearlo.
Para realizar su predicción, Edmund Halley recurrió a algunas de las leyes sobre el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo originan. Leyes que poco antes había publicado su admirado Isaac Newton. Las leyes de Newton son conocidas porque sirven para describir, con pocas y sencillas ecuaciones, el movimiento de casi cualquier cosa: desde la caída de una manzana hasta el desplazamiento de los astros en el firmamento.
Gracias a esas leyes sabemos que el cometa Halley describe una órbita elíptica muy achatada alrededor del Sol. Sabemos que volverá a visitarnos en el 2061 con la misma certeza y precisión con la que conocemos a qué hora amanecerá mañana; o por dónde caerá, y qué trayectoria seguirá, un objeto que lanzamos con determinada fuerza y ángulo. Estos sistemas se han logrado describir y predecir con exactitud, algo que honra a los científicos.
Sin embargo, en muchas ocasiones —a decir verdad, casi siempre— la realidad es más compleja y en nuestro día a día la capacidad de predicción de la ciencia parece diluirse. Sabemos cómo cae del árbol la famosa manzana de Newton; pero ¿podemos adivinar la trayectoria de una hoja que se desprende de ese mismo árbol empujada por una ligera brisa? En este caso, diminutas variaciones tienen importantes repercusiones en el resultado final y dificultan enormemente las predicciones. Lo mismo ocurre con pequeños sucesos sin aparente importancia: pueden cambiar por completo nuestra vida, e incluso el curso de la historia.
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El artículo debería dejar claro que algo sea difícil, o incluso imposible, de predecir no significa que no esté determinado por leyes naturales. Negarlo sería negar las bases de la ciencia y diría que de la civilización moderna, y volver al pensamiento mágico. Por otro lado, la autora parece confundir el ámbito de la naturaleza y el ámbito humano, que sí que es discutible que esté regido por leyes naturales (sería el ámbito de la libertad).
Respondiendo a Pere:
Tiene usted razón, determinado no equivale a predecible. Sin embargo, es a partir de las leyes de la física que sabemos que el universo se comporta de manera predecible y determinista, porque nuestras leyes son predecibles y deterministas. Pero si nuestras leyes dejan de serlo, y son nuestras leyes la mejor representación que tenemos de la realidad, ¿no debemos concluir que la realidad se comporta de igual modo?
O al menos, debemos ser agnósticos al respecto, ya que, insisto, nuestras leyes son la mejor representación que tenemos de la realidad. Por lo que no se puede afirmar nada más allá de lo que digan nuestras leyes.
El caos que me deja estupefacto es aquel compuesto de millones de espermatozoides, y del cual uno solo dio origen a mi persona, porque fue la única vez que gané una competencia. Somos hijos del caos, es cuestión de acostumbrarse. Además, tiene su encanto no saber qué diablos sucederá mañana. Nos obliga a reflexionar. Gracias por la buena lectura.
Creo que la contraposición entre determinismo y caos está malograda, o al menos, es muy confusa. Pues, de hecho, el caos del que se habla en el artículo recibe, en física y matemáticas, el nombre completo de «caos determinista».
Así, cuando dice que «El éxito de los pronósticos científico (…) llevaron a pensar que se podría predecir cualquier fenómeno natural siempre que se tuviera la suficiente información, el tiempo y la capacidad de cálculo necesarios» y contrapone esta esperanza al descubrimiento de la existencia de caos, se cae en una falsedad. Si pudiésemos conocer con total exactitud las condiciones iniciales de un sistema, por ejemplo para los gases de la atmósfera, no habría ningún problema y nuestra predicción sería perfectamente exacta (porque las leyes con las que obtenemos ese resultado son deterministas). La dificultad recae en que conocer con precisión esas condiciones iniciales es muy costoso, cuando no imposible.
Es la variación en las condiciones iniciales, por tanto, lo que puede llevar a resultados completamente divergentes, pero en todo esto el determinismo no desaparece para nada.
A pesar de eso, felicidades por el artículo.
Claudine:
«Si pudiésemos conocer con total exactitud las condiciones iniciales de un sistema…»
Enter *Quantum Mechanics*
La mecánica cuántica nos dice que existe una indeterminación inevitable en las propiedades de un sistema físico. Esa indeterminación no es fruto de nuestro desconocimiento; es resultado de las propias leyes de la naturaleza. Por ejemplo, es imposible conocer la posición y el momento de una partícula simultaneamente con precisión infinita; siempre hay una cierta incertidumbre.
Nunca he visto discutida la relación entre mecánica cuántica y caos determinista, pero creo que existe una relación crucial, al menos en base a mis conocimientos. Si los sistemas se vuelven impredecibles debido a su sensibilidad a las condiciones iniciales, y los sistemas tienen una indeterminación natural en sus condiciones iniciales dada por la mecánica cuantica… Entonces nuestra noción de determinismo queda severamente cuestionada.
Gracias por el apunte Windsperer. Tu comentario es interesante y se refiere a lo que se llama «caos cuántico», que es un campo de investigación activo. Pero en el régimen de física clássica tu argumento no es pertinente.
Me explico: la física quántica se aplica para explicar fenómenos que ocurren a escalas de tamaño muy pequeñas, es decir, átomos, subpartículas y demás objetos muy muy microscópicos. En la escala humana, donde los objetos tienen un tamaño relativamente comparable al nuestro, los sistemas se describen con lo que se llama física clásica y el principio de incertidumbre no opera. Fíjate que no hay ningún límite para conocer la posición y la velocidad de un coche, más allá de las impuestas por la precisión en los aparatos de medición. Lo mismo ocurre, por tanto, para los gases de la atmósfera.
Justamente, es en esa escala «mediana» donde los principios del determinismo clásico expuestos en el artículo (ej, las leyes de Newton) son válidos. Si te vas a ordenes de magnitud mucho más grandes de velocidades y masas, necesitas de la relatividad de Einsten, y a escalas mucho más pequeñas de tamaño, de la cuántica…
Claudine. Cierto, en escalas macroscópicas la mecánica clásica funciona lo suficientemente bien. Pese a ello, sabemos que la mecánica cuántica es una teoría más correcta que la clásica, precisamente porque funciona a escalas microscópicas (también a escalas macroscópicas, pero es más engorrosa. Por tanto, usamos la clásica)
Trataré de ilustrar mi argumento con un ejemplo. Imaginemos que queremos determinar la trayectoria que seguirá un sistema clásicamente caótico. Para ello, medimos la posición y momentos iniciales del sistema. Pero recordemos: la más mínima variación en el valor de esas propiedades origina una trayectoria radicalmente distinta. Por tanto, afinamos la medida la máximo posible. Llevamos nuestros instrumentos al límite de su precisión. ¿Pero qué ocurrirá? Que llegará un momento en que no podamos añadir más precisión a nuestras medidas, pues hemos topado con el principio de indeterminación de Heisenberg. Por tanto, resulta físicamente imposible predecir la trayectoria del sistema a escalas grandes de tiempo.
La cuestión es que una medida clásica, si se hace con la suficiente precisión, se vuelve una medida cuántica. Y dado que el caos clásico precisamente trata de la precisión de las medidas, es inevitable que en algún momento nos topemos con el límite cuántico.
Esto es un tanto especulativo, hay que decirlo. Pues también, como tú dices, existe el caos cuántico, que no se comporta de la misma manera que el clásico. Y mi argumento aplica al caos clásico un fenómeno cuántico, como el principio de indeterminación, y no sé si esto es del todo correcto.
Un saludo.
Eduardo, usted no ganó ninguna competencia, usted estaba tranquilamente esperando cuando vio llegar una algarabía de espermatozoides y uno de ellos le fecundó. Cuestión de puntos de vista.
Homer, mire usted que sono un varón!, productor de espermatozoides, es el óvulo femenino que espera.esa algarabía de cabezones apresurados y despistados. Esta cantidad desproporcionada de espermatozoides para que uno solo fecunde me ha hecho reflexionar: qué sucede con los otros más lentos? pobrecitos. Salvando las distancias debidas,sus muertes serían el primer genocidio. Esto sí que es un punto de vista. Gracias
«Regreso al futuro» se toma todas las licencias que le convienen para sus fines a la hora de tratar el efecto mariposa. El simple hecho de que Marty impida accidentalmente que sus padres se junten en el momento que lo hicieron originalmente debería provocar que tanto él como sus hermanos no llegaran a nacer por mucho que finalmente consiga que se acaben juntando en un momento posterior.