El nacimiento del determinismo: cómo funciona la teoría del caos

Mar 02 2014
La teoría del caos es la idea de que el universo ordenado y obsequioso que damos por sentado puede ser la excepción a la regla. Aprende más sobre la teoría del caos.

La década de 1600 disfrutó de una iluminación lenta y constante a medida que una colección de pensadores visionarios aportaron razón, forma y estructura a los grandes misterios del mundo. Primero vino Johannes Kepler, el astrónomo alemán que, en 1609 y 1618, describió cómo los planetas se movían en órbitas elípticas con el sol como uno de los focos de la elipse. Luego vino Galileo Galilei, quien hizo contribuciones fundamentales a los estudios científicos del movimiento, la astronomía y la óptica a principios del siglo XVII. Estos conceptos e ideas empíricos se sumaron al pensamiento inventivo de filósofos como René Descartes. En 1641, Descartes publicó su Tercera Meditación, en la que discutió el principio de causalidad: "nada viene de la nada" o "todo efecto tiene una causa".

Todas estas ideas prepararon el escenario para Isaac Newton, cuyas leyes de movimiento y gravitación dieron forma a la ciencia en los siglos venideros. Las leyes de Newton eran tan poderosas que, si así lo deseabas, podías usarlas para hacer predicciones sobre un objeto en el futuro lejano, siempre que conocieras la información sobre sus condiciones iniciales. Por ejemplo, podría calcular con precisión dónde estarían los planetas dentro de cientos de años a partir de la fecha actual, lo que permitiría predecir tránsitos, eclipses y otros fenómenos astronómicos. Sus ecuaciones eran tan poderosas que los científicos llegaron a esperar que nada estuviera más allá de su alcance. Todo en el universo podría determinarse, calcularse, simplemente insertando valores conocidos en la maquinaria matemática bien engrasada.

A finales del siglo XVIII y principios del XIX, un físico francés llamado Pierre-Simon Laplace llevó el concepto de determinismo a toda marcha. Resumió así su filosofía :

Entonces debemos considerar el estado presente del universo como el efecto de su estado anterior y como la causa del que ha de seguir. Dada por un instante una inteligencia que pudiera comprender todas las fuerzas que animan la naturaleza y la situación respectiva de los seres que la componen —inteligencia suficientemente vasta para someter estos datos al análisis—, abarcaría en la misma fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del universo y de los átomos más ligeros; para ella nada sería incierto y el futuro, como el pasado, estaría presente a sus ojos.

Usando esta noción, el colega de Laplace, Urbain Jean Joseph Le Verrier, predijo correctamente el planeta Neptuno en 1846, basándose no en la observación directa sino en la inferencia matemática. El inglés John Couch Adams había hecho la misma predicción solo unos meses antes [fuente: StarChild Team ]. Otros logros científicos similares siguieron y alimentaron numerosos avances tecnológicos, desde el acero y la electricidad hasta el teléfono y el telégrafo, las máquinas de vapor y la combustión interna.

Pero el mundo estructurado y ordenado de Newton y Laplace estaba a punto de ser desafiado, aunque lenta e irregularmente. Las primeras semillas del caos fueron plantadas por otro francés y con un análisis de un sistema que debería haber sido una obviedad: el movimiento de los planetas.

Esto llega a un segundo concepto clave: incertidumbre o error científico. Incluso los Galileos novatos aceptan la presencia de incertidumbre al realizar mediciones, pero también asumen que pueden reducir la incertidumbre midiendo las condiciones iniciales con mayor precisión. Gran parte de la ciencia del siglo XIX y principios del XX se ocupó de mejorar la calidad de los equipos de medición, todo en la búsqueda del determinismo.

El mito de la medida

Dos conceptos importantes sustentan la filosofía del determinismo. Primero, para cualquier sistema dado, las mismas condiciones iniciales siempre producen el mismo resultado. Piense en un juego de billar. Describa las condiciones iniciales de la mesa, cuantifique la velocidad y la trayectoria de la bola blanca y podrá calcular, usando solo las matemáticas, cómo se verá la mesa después de un tiro. Coloque la mesa exactamente de la misma manera y golpee la bola blanca en el mismo lugar, con la misma fuerza, y el resultado será el mismo, sin excepción. Por supuesto, esto es más fácil decirlo que hacerlo. Duplicar un conjunto de condiciones iniciales es complicado porque siempre habrá una ligera variación en la configuración de la tabla.

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