Cuál es el origen del efecto mariposa y por qué no es lo que crees
En las últimas semanas, el concepto tomó relevancia en las redes sociales y muchos comenzaron a confundir su significado real.
Mariposas monarca en el Santuario El Rosario, México. El efecto mariposa se concibió como un concepto meteorológico, pero el marco puede ayudar a los científicos a modelar los resultados climáticos futuros.
El “efecto mariposa” ha sido representado en todo tipo de medios, desde películas hasta testimonios en redes sociales. Sin embargo, más allá de la ficción, la ciencia real detrás del mismo puede ayudar a los científicos a predecir el futuro.
En 1961, el meteorólogo del MIT Edward Lorenz estaba introduciendo datos en un programa de predicción meteorológica. Su modelo se basaba en una docena de variables, una de las cuales tenía un valor de 0,506127. Cuando volvió a ejecutar el modelo, redondeó ese número a 0,506 y salió de la sala para tomar un café. Al regresar, descubrió que ese pequeño cambio había dado lugar a una predicción meteorológica radicalmente diferente.
Al presentar su innovador modelo del caos y el potencial de la imprevisibilidad caótica extrema en la reunión de 1972 de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), Lorenz planteó la pregunta: “¿El aleteo de una mariposa en Brasil puede provocar un tornado en Texas?”.
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Richard A. Anthes, expresidente de la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado (ahora presidente emérito), afirma que el meteorólogo estaba ilustrando cómo “en un sistema de ecuaciones matemáticas aparentemente simples, un cambio infinitesimal en la posición inicial de la partícula puede provocar enormes cambios en su posición futura: un pequeño cambio ahora puede dar lugar a un cambio gigantesco e impredecible en el futuro”.
Esta analogía (que pequeños actos aparentemente insignificantes de los individuos pueden provocar trastornos o caos en el futuro), expresada de forma tan sencilla y hermosa con la llamativa metáfora de Lorenz, cautivó la imaginación tanto de los científicos como del público en general.
El efecto mariposa “perturbó la ciencia a nivel filosófico, al demostrar que modelar el futuro solo es predecible hasta cierto punto y que el ‘caos’, como lo describió el científico, siempre está presente, pero es difícil de discernir”, explica Bo-Wen Shen, profesor asociado de matemáticas y estadística en la Universidad Estatal de San Diego, que ha escrito extensamente sobre el efecto mariposa.
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Shen cree que esto se debe a que la idea de que incluso las perturbaciones más leves pueden tener un impacto significativo “ofrece esperanza a las personas, animándolas a realizar pequeñas acciones que podrían tener un efecto profundo y positivo”.
El concepto ha sido objeto de películas y, más recientemente, se ha convertido en una tendencia en las redes sociales en la que la gente comparte sus historias sobre el efecto mariposa: acontecimientos aparentemente aleatorios —un coche averiado, un tren perdido, un zapato roto— que conducen a momentos significativos en sus vidas, como conocer a su futura pareja o evitar una catástrofe mayor.
Estas historias a menudo malinterpretan el concepto original de Lorenz y describen con mayor precisión una coincidencia.
Aunque el efecto mariposa puede ser objeto de una simplificación excesiva en la cultura popular, los científicos siguen utilizando el concepto para predecir cómo lo que hacemos en el presente cambiará el futuro.
Ilustración de un atractor de lorenz, llamado así en honor al científico Edward Lorenz. El atractor es un conjunto de soluciones caóticas del sistema de Lorenz que, cuando se representan gráficamente, se asemejan a una mariposa o a un ocho. Las variaciones mínimas en los valores iniciales de las variables darían lugar a resultados enormemente divergentes. Para este fenómeno, de sensibilidad a las condiciones iniciales, acuñó el término “efecto mariposa”. Este efecto es el mecanismo subyacente del caos determinista.
Atractor extraño, obra de arte computacional.
Por qué el efecto mariposa es objeto de debate científico
La principal discrepancia en torno a las interpretaciones populares del efecto mariposa radica en la creencia de que la capacidad de una pequeña perturbación para crear una perturbación organizada a grandes distancias es un fenómeno real.
“Es una metáfora”, insiste Shen, señalando que los principales expertos en la materia coincidieron recientemente en que se trata de una idea al estilo del gato de Schrödinger: nunca se ha demostrado ni refutado científicamente.
“La definición metafórica del efecto mariposa se acepta ampliamente como literalmente cierta. No lo es”, afirma Roger Pielke Sr., profesor emérito del departamento de ciencias atmosféricas de la Universidad Estatal de Colorado.
“La conclusión, con respecto a si el aleteo de una mariposa puede provocar la formación de un tornado a miles de kilómetros de distancia (o incluso a nivel local), es que no puede hacerlo bajo ninguna circunstancia. La respuesta es un no rotundo”.
Si estás confundido, no te preocupes. Ni siquiera los expertos se ponen de acuerdo sobre el verdadero significado del concepto. En 2024, Physics Today fue escenario de un animado intercambio de artículos sobre el tema entre el equipo de Shen y el profesor de física climática de la Universidad de Oxford Tim Palmer, en el que se debatía la naturaleza del efecto mariposa y sus implicaciones.
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Palmer cree que, al detallar el efecto mariposa, Lorenz describía cómo el clima es la culminación de patrones atmosféricos aparentemente independientes que, de forma colectiva y momentánea, cambian el entorno.
En un podcast de Oxford de 2017, dice que hay que imaginar el clima como un conjunto de muñecas rusas: dentro de un sistema de baja presión de 1000 kilómetros de ancho hay nubes de tormenta de 100 kilómetros, y dentro de ellas, subnubes con remolinos turbulentos, y dentro de esas subnubes, remolinos turbulentos aún más pequeños.
Palmer tiene sus propias ideas sobre cómo se debe definir el efecto mariposa y cómo se malinterpreta, y en un artículo científico de 2014 afirma que “hay horizontes de previsibilidad finitos que no se pueden ampliar reduciendo la incertidumbre en las condiciones iniciales”.
Shen dice que el efecto mariposa se ilustra mejor con este cuento popular similar a un proverbio (registrado por primera vez por el poeta George Herbert en 1640):
“Por falta de un clavo, se perdió la herradura.
Por falta de una herradura, se perdió el caballo.
Por falta de un caballo, se perdió el jinete.
Por falta de un jinete, se perdió la batalla.
Por falta de una batalla, se perdió el reino.
Y todo por falta de un clavo de herradura”.
“El verso sugiere que cualquier pequeña perturbación puede acabar teniendo un efecto sustancial en las integraciones numéricas”, señala el profesor. “Lorenz creía que el folclore ilustraba mejor el fenómeno más simple de la inestabilidad”. El verso también nos recuerda que los pequeños acontecimientos posteriores no revertirán el resultado.
Primer plano del ala de una mariposa. El efecto mariposa se ha convertido en una metáfora popular de la cultura pop que describe cómo una acción aparentemente pequeña puede conducir a un resultado que cambia la vida.
Cómo se relaciona el efecto mariposa con el caos
El efecto mariposa ha sido fundamental para definir científicamente el caos.
“Una contribución extraordinaria del profesor Lorenz es que sus modelos y métodos han sentado las bases que han inspirado numerosos estudios y han avanzado aún más nuestra comprensión de la naturaleza caótica y la previsibilidad limitada”, afirma Shen.
Desde entonces, los científicos han descubierto que los sistemas caóticos (como el clima, el crecimiento de la población de una sola especie o incluso el flujo del tráfico) producen soluciones caóticas únicas que parecen aleatorias, pero que en realidad son hipersensibles a sus condiciones iniciales, o soluciones caóticas y regulares coexistentes.
Los cambios menores no siempre causan impactos significativos, o sus efectos pueden ser limitados en el mundo real.
“Imaginemos un gran río que fluye hacia el océano. La corriente general del río influye en los movimientos de los remolinos y torbellinos más pequeños. Aunque estas características más pequeñas pueden parecer caóticas e impredecibles por sí mismas, el contexto a mayor escala proporciona un marco para comprender su comportamiento”, explica Shen.
“Al observar estos patrones climáticos a mayor escala, podemos obtener más información sobre cómo podrían desarrollarse estos eventos más pequeños y caóticos”.
O, como dice Anthes, “no todas las mariposas marcan la diferencia”.
Según la teoría de Lorenz, no se puede medir el tiempo de hoy con suficiente precisión como para predecir con exactitud el tiempo en un futuro lejano; el límite práctico de la predicción meteorológica se limita a un par de semanas.
Shen quiere poner a prueba esos límites. Él y su equipo han publicado artículos utilizando los modelos de Lorenz y han ofrecido una nueva perspectiva sobre la doble naturaleza del caos y el orden en el tiempo y el clima.
Una mariposa monarca (Dannaux plexippus) bate sus alas en el Santuario Piedra Herrada, México. ¿Podría esto desencadenar una cadena de acontecimientos que provocara un tornado en Texas?
Cómo se aplica la teoría de la mariposa al cambio climático
Si bien la principal utilidad del efecto mariposa radica en la predicción meteorológica, también puede ayudar a los científicos a modelar el cambio climático.
Recientemente, los investigadores esperaban utilizar la IA para ayudar a simular el efecto mariposa y mejorar las predicciones meteorológicas. Lamentablemente, la IA no logró simular el efecto mariposa. Esto no niega el efecto mariposa, solo nos dice que la IA no puede concebirlo.
El impacto de Lorenz y su efecto mariposa sigue desarrollándose. La teoría del caos ha revolucionado diversas ramas de la física, la biología, la ingeniería, la economía e incluso las ciencias sociales. Anthes afirma que el modelo ha tenido un enorme efecto en todos los campos en los que el futuro depende del presente.
“El concepto del efecto mariposa se aplica a casi cualquier sistema complejo en el que el estado futuro depende del estado presente... la atmósfera y los océanos, el clima, la física, los sistemas biológicos, incluida la salud humana, y la sociedad en general, incluidos los sistemas económicos y políticos”, afirma Anthes. “Cambios aparentemente pequeños pueden tener consecuencias enormes e impredecibles, así como no deseadas, en el futuro”.
En 2011, el MIT inauguró un instituto de investigación climática que lleva el nombre de Lorenz y que financia investigaciones científicas sin una aplicación práctica evidente. Este tipo de “investigación pura”, como se le denomina, nos ayudará a conocer todas las pequeñas acciones que pueden tener consecuencias tan importantes como el aleteo de una mariposa.
