ENTREVISTA

Stefano Boccaletti. "Cuanto más grande es el caos, tanto más grande es la opción del hombre a controlar los fenómenos de la naturaleza"

El profesor Stefano Boccaletti, de origen italiano, es Doctor en Ciencias Físicas y Profesor Visitante en la Universidad de Navarra. Experto en un tema de plena actualidad, como es la Teoría del Caos ha impartido distintos seminarios y conferencias. El pasado mes de junio participaba como organizador y ponente en la Escuela de Verano interdisciplinaria "Caos espacio-tiempo: caracterización y sincronización" de la Universidad de Navarra. Su experiencia y conocimiento nos abren las puertas a un concepto, el del Caos, presente en todas y cada una de las disciplinas científicas actuales.

Pregunta: Exactamente, ¿a qué se denomina caos? ¿Qué es la Teoría del caos?

Respuesta: Podemos decir que los fenómenos dinámicos que ocurren en la naturaleza se dividen en tres categorías: los regulares (como el movimiento de un péndulo), que siempre se repiten y por lo tanto son exactamente predecibles, los aleatorios o casuales (como el lanzamiento de un dado no trucado), que no se pueden predecir nunca, y los caóticos, que aunque siendo deterministas (o sea teniendo leyes subyacentes) solo pueden predecirse a muy corto plazo. La teoría del caos fue establecida a finales del siglo XIX y sus fundamentos fueron establecidos por el matemático francés Henry Poincaré. Esa teoría pretende poner de manifiesto que la solución de algunos modelos o ecuaciones depende de forma critica de la condición inicial escogida, de manera que un pequeño error en dicha condición inicial puede determinar a largo plazo una gran diferencia en la solución del problema. Esta teoría ha recibido una gran atención en el último siglo, ya que se vio que estos modelos o ecuaciones describen muchísimos fenómenos de la naturaleza, como por ejemplo fenómenos meteorológicos, experiencias en óptica no lineal y dinámica de fluidos, sistemas biológicos y ecológicos, etc...

P: ¿Podría ponernos un ejemplo de como la teoría del caos influye en esos sistemas?
R: Sin ir más lejos, un ejemplo concreto es el funcionamiento del corazón de los mamíferos. En este caso, los científicos conocen un modelo que reproduce bien la dinámica de las células cardiacas y como éstas se organizan para dar lugar a fenómenos de contracciones macroscópicas, que son los responsables del bombeo de la sangre. Sin embargo, una pequeña perturbación de dicho modelo, puede desencadenar una serie de acontecimientos que terminan produciendo dinámicas turbulentas y no predecibles, que es como, en pocas palabras, se describe la transición hacia estados de fibrilación cardiaca.

P: La teoría del caos es una teoría multidisciplinar, en cuyo desarrollo colaboran desde matemáticos y físicos hasta biólogos. Dentro de la complejidad de la teoría del caos, todo el mundo ha oído hablar del 'efecto mariposa', que podría explicarse así: "Una mariposa que bate sus alas en cualquier rincón del planeta, provoca una serie de microacontecimientos atmosféricos que, encadenados, pueden llegar al otro extremo del mundo convertidos en un huracán." ¿Podría concretarnos qué implicaciones tiene este 'efecto'?
R: El denominado efecto mariposa es una alegoría de lo dicho anteriormente. El caos resulta en un proceso tal que una pequeñísima perturbación en la condiciones iniciales (tal como puede ser el suave aleteo de una mariposa),puede desencadenar procesos que en el curso del tiempo llevan el sistema a tener un comportamiento totalmente distinto a lo esperado. Ese concepto es muy importante de entender al momento de discutir la relación entre caos y predicibilidad. Si tenemos un sistema y nos preguntamos cuál va ser su comportamiento futuro, tenemos en general que elegir una condición inicial con la cual hacer evolucionar nuestro modelo. Es necesario comprender que la condición inicial impuesta es en general un numero real, y nunca se puede tener precisión infinita en el conocimiento de las condiciones iniciales (cualquier ordenador, por potente que sea tiene una precisión finita; a cualquier medida está asociado un error), así que podemos estimar la condición inicial a menos de un error. Este error puede ser pequeñísimo (nuestra mariposa de Japón). Sin embargo la evolución del modelo a partir de la condición estimada y la evolución del sistema real se separan exponencialmente, así que habrá siempre un tiempo en que mi previsión será notablemente diferente a la condición real del sistema. Un ejemplo: la meteorología puede prever las condiciones climáticas de mañana, pero nadie puede hacer previsiones sobre lo que pasara en España en tres años. Eso es porque todos los modelos que tenemos necesitan ser actualizados con nuevas condiciones iniciales aproximadamente cada dos días, porque el error que se cometen al medir las condiciones meteorológicas de hoy dan lugar a comportamientos que sólo a corto plazo reproducen la realidad.

P: La teoría del caos permite ¿explicar la realidad? ¿comprenderla? ¿predecirla?
R: El verdadero avance que se ha realizado en estos últimos años en la teoría del caos es pasar del problema de la predicción al problema del control. Si es verdad que una pequeñísima perturbación produce efectos macroscópicos a lo largo del tiempo, también es verdad que eligiendo cuidadosamente tal perturbación (es decir actuando de "mariposa inteligente" sobre nuestro sistema) es posible conducir el sistema mismo hacia estados deseados, con el sólo uso de pequeñas perturbaciones. Este concepto ha sido formalizado en lo que se llama teoría del control del caos, y pretende utilizar las características que, sin embargo, reducen la predicibilidad hacia una flexibilidad de los sistemas caóticos. Un ejemplo: la fibrilación cardiaca es una transición del comportamiento del corazón hacia un estado caótico, es posible por lo tanto actuar con una pequeñísima perturbación para restablecer el comportamiento regular del corazón humano.

P: ¿Qué relación guarda el caos con el determinismo?
R: El caos es determinista. La mayoría de los sistemas caóticos se describen con ecuaciones deterministas. El determinismo se puede definir como la existencia de una y sólo una solución a partir de una condición inicial. Lo que pone de manifiesto la teoría del caos, es que la solución puede depender de forma crítica en la condición inicial, así que el planteamiento matemático es diferente: cualquier error que se cometa en la estimación de la condición inicial conduce a una predicción que va ser incorrecta a largo plazo.

P: ¿Es el concepto de caos, entonces, opuesto al concepto de azar?
R: Sí, el concepto de caos es radicalmente opuesto al de azar. Si volvemos al concepto de control, ya se ve que un sistema aleatorio nunca se puede controlar, mientras que un sistema caótico se puede controlar, incluso con pequeño esfuerzo.

P: ¿Qué papel juega el caos en la vida? ¿Sería ésta posible sin caos?
R: Esta pregunta es muy interesante. Aunque no haya una demostración rigurosa sobre este tema, mi opinión personal es que la vida no seria posible sin el caos. Un ejemplo muy actual es el genoma humano. Lo que han realizado los científicos es mapear la secuencia de genes que existe en la cadena de ADN. Sin embargo esto es sólo un mapa, tal como eran los primeros mapas geográficos de los exploradores, y ahora tenemos que estudiar como estos genes interactúan entre ellos. En otras palabras, ¿podemos decir que un hombre es equivalente a una secuencia ordenada de genes? Opino que no, porque de esa forma no se pueden explicar la mayoría de las actividades humanas. Sin embargo, es la cooperación de estos genes lo que garantiza la complejidad de actividades que podemos hacer. Creo que esta interacción se encuentra muy relacionada con el concepto de caos, en el sentido que es realista que los genes interactúan entre ellos con pequeño esfuerzo, para minimizar la energía necesaria. Así que se podría decir que el hombre resulta del control mutuo de los genes entre ellos, con lo cual se pretende llevar a cabo de forma cooperativa todas las tareas que nos mantienen con vida, y probablemente muchas más que desconocemos.

P: El pasado mes de junio se organizaba en Navarra la Escuela de Verano interdisciplinaria "Caos espacio tiempo: caracterización y sincronización" ¿Cuáles han sido los temas centrales tratados?
R: Antes bien, quiero destacar que la Universidad de Navarra tiene un Instituto de Física, el cual, entre sus múltiples actividades, tiene como punto central de investigación la teoría del caos y la teoría de la complejidad. La escuela de verano que hemos realizado no es un evento puntual, sino que revela una actividad que continuará en los próximos años dentro de dicho instituto. La idea que tuvimos fue la de reunir los máximos expertos de la moderna teoría del caos, para discutir juntos temas de gran actualidad, tales como el control del caos, la sincronización del caos, la formación y competición de estructuras colectivas en sistemas espacialmente extensos, y hacer así una evento donde doctores con formaciones en diferentes campos y áreas del conocimiento (físicos, matemáticos, químicos, biólogos, ecólogos, meteorólogos, médicos...) pudiesen conocer los últimos avances de esta teoría, y junto a eso discutir como esos avances pueden ser utilizados en la especificidad de sus problemas de investigación. Es de destacar que en Estados Unidos existen centros permanentes de formación sobre estos temas, como el Santa Fe Institute for Complexity en New Mexico, mientras que en Europa estas actividades multidisciplinares de formación todavía no han encontrado la posibilidad de radicarse en una institución. Por ello hemos pensado que de esta escuela podrían surgir otras en forma itinerante en los diferentes países europeos, para que sea garantizada la divulgación científica entre doctores de diferentes formaciones en la moderna teoría del caos y de la complejidad.

P: Decía Mao-Tse-Tung que "Cuanto más grande es el caos, más próxima está la solución" ¿Qué opina de esta frase?
R: Opino que la frase es sumamente correcta. Durante muchísimos años los científicos han considerado solo los aspectos negativos del caos (la no predictibilidad a largo plazo), pero ahora, finalmente, la moderna teoría del caos se dedica a disfrutar la intrínseca flexibilidad de los sistemas caóticos, para utilizarla en forma positiva, y poder así conducir el sistema hacia una infinidad de estados deseados. Parafraseando la sentencia de Mao-Tse-Tung, ahora se puede afirmar que cuanto más grande es el caos, tanto más grande es la opción del hombre a controlar los fenómenos de la naturaleza.

Autor: Redacción Ciencia Digital | 2000