¿Puede una mariposa batir sus alas realmente causar un huracán?

Probablemente haya oído hablar del llamado “efecto mariposa”, un poco de ciencia popularizada que sugiere que las perturbaciones menores de una sola mariposa que aletea tiene el poder de desencadenar una serie de eventos 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 vuelto bastante… embellecida. ¿Puede el aleteo de una diminuta mariposa causar 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 de tratar de predecir los resultados de sistemas complejos, cuando las condiciones iniciales de esos sistemas son imposibles de monitorear en su totalidad.

Tome el tráfico, por ejemplo. Un solo automóvil que pisa los frenos para evitar una ardilla en la carretera en un momento inoportuno podría, posiblemente, desencadenar una cadena de eventos que contribuyen a un gran atasco de tráfico de una hora. Pero predecir los movimientos y las causas de los movimientos de todos los autos en una carretera (¡sin mencionar, todas las ardillas!) hace que la predicción de tales acertijos de tráfico sea intratable. El mercado de valores es otro ejemplo similar. También lo es el clima.

Y resulta que el clima era lo que Lorenz estaba tratando de predecir cuando se preguntó si tener en cuenta algo tan pequeño como el aleteo de una mariposa podría ser suficiente para alterar nuestros modelos informáticos de pronósticos meteorológicos. ¿Puede el aleteo de un ala ser la diferencia entre un día soleado y una tormenta salvaje?

La teoría del caos y el clima.

Según los modelos rudimentarios de Lorenz, sí. En 1961, cuando las computadoras eran máquinas gigantes del tamaño de una habitación, Lorenz estaba ejecutando modelos meteorológicos y descubrió que al ingresar la condición inicial de 0,506 en lugar de un valor más completo y preciso de 0,506127, podía hacer que la computadora predijera una tormenta en lugar de un día soleado. La diferencia de precisión entre estos dos valores es increíblemente pequeña, aproximadamente de la escala de una mariposa batiendo sus alas.

Parece intuitivamente improbable que el ala de una mariposa pueda tener tanto poder, y bueno, es improbable. ¿Pero es imposible?

Aquí es donde las matemáticas, y la filosofía, se vuelven complicadas y controvertidas. Con nuestros modelos más sofisticados de predicción del tiempo hoy en día, el consenso científico general es bastante firme: el aleteo de un ala no puede alterar nuestras predicciones meteorológicas a gran escala.

Este es el por qué. Si bien los aleteos ciertamente tienen 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 perturbaciones tan pequeñas. Los cambios que ocurren en el aire alrededor de la mariposa quedan esencialmente atrapados en una burbuja de presión que se humedece inmediatamente a medida que sale de allí.

El hecho de que los modelos informáticos de Lorenz predijeran cambios a gran escala a partir de tales altercados menores tiene más que ver con la simplicidad de esos modelos que con cualquier otra cosa. Por ejemplo, los mismos resultados que encontró Lorenz no ocurren en los modelos informáticos modernos del clima. Una vez que ingrese los factores más relevantes de un sistema meteorológico en desarrollo, por ejemplo, la temperatura 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 del mismo, no tendrá ningún efecto sobre si se desarrolla o no un sistema de tormentas.

“Por supuesto, la existencia de una mariposa desconocida batiendo sus alas no tiene una relación directa con las previsiones meteorológicas, ya que una perturbación tan pequeña tardará demasiado en crecer a un tamaño significativo, y tenemos muchas más incertidumbres inmediatas de las que preocuparnos. Por lo tanto, el impacto directo de este fenómeno en la predicción meteorológica a menudo se exagera un poco”, explicaron los climatólogos 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. Solo se necesitan las condiciones iniciales correctas, y eso podría reducirse a una sola nube, o cambios en nuestras mediciones de convección atmosférica, etc.

Entonces, si bien el efecto mariposa puede ser una metáfora muy simplista, sigue siendo poderosa. Pequeños altercados 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 lo suficientemente grande? Posiblemente.

Es posible que la predicción del clima nunca sea perfecta, pero su precisión depende mucho menos de las mariposas de lo que sugiere la cultura popular. El hecho de que los meteorólogos puedan obtener sus predicciones meteorológicas tan cerca de la realidad como lo hacen, varios días después, es un testimonio de nuestra capacidad para abordar las matemáticas de los sistemas caóticos.