viernes, 21 de octubre de 2022

(773) - Caos deterministíco. No podemos predecir el futuro, ni saber el pasado

En Occidente tenemos la noción de representarnos mirando hacia el futuro, y de espaldas al pasado, pues tenemos la percepción de que el pasado lo hemos dejado atrás y estamos yendo hacia el futuro. Sin embargo, en algunas culturas como la aymara en los Andes pasado y delante tienen la misma palabra (nayra), y futuro y espaldas comparten otra (quipa), ya que según su cosmovisión el pasado, al haberlo vivido y experimentado lo conocemos bien, mientras que el futuro al ser el porvenir, no. Los antiguos germanos, los romanos tenían parte de esta filosofía en sus lenguas (en especial en algunos prefijos temporales que originalmente eran locales), así como en vasco.

En $1814$ Laplace publica «Ensayo filosófico sobre las probabilidades» (Essai philosophique sur les probabilités) donde propone la idea de lo que acabaría conocienco como el demonio de Laplace, un intelecto superior. El término demonio quizá no es el más acertado, originalmente es del griego antiguo pero con otro significado: δαίμων - daímōn «divinidad, genio, espíritu protector». Laplace argumentaba que dado que las ecuaciones que rigen la mecánica clásica con puramente deterministas, dadas unas condiciones iniciales, es posible saber el estado del sistema en cualquier momento a futuro. Es más, como a su vez las ecuaciones se pueden utilizar a pasado, es decir, no hay preferencia temporal, dadas las mismas condiciones iniciales es posible saber de qué estado proviene el sistema.
Esto es bastante sorprendente, porque si bien una instantánea de las posiciones de un sistema nos dice momentáneamente cómo es dicho sistema, podemos averiguar de qué estado venía y cómo va evolucionar.

Sin embargo, a pesar de que Laplace no tuvo en cuenta que su idea no es siempre aplicable por efectos cuánticos - que él desconocía - no tuvo en cuenta el caos. Llamamos caos en matemáticas al grado de sensibilidad de las condiciones iniciales, es decir, cómo varía el sistema si comienza con unas condiciones iniciales similares pero no idénticas (tras una perturbación diferencial). Muchos sistemas dinámicos son caóticos como el problema de los $N$ cuerpos - cuyo mejor ejemplo es el Sistema Solar - , el movimiento del péndulo doble entre otros. En ambos casos, dado una situación inicial es posible saber en todo momento cómo evoluciona el sistema, pero si se varían ligeramente las condiciones iniciales, para un mismo instante ambos sistemas con categóricamente diferentes.
La incertidumbre en el conocimiento "profundo del sistema" (la precisión de los datos) en un instante inicial (presente), nos imposibilita asegurar a futuro con plena certeza el estado del sistema en cualquier momento, en especial cuanto más separado esté del presente. Por ello a la par que se va resolviendo las ecuaciones diferenciales que presenta el sistema hay que ir comprobando empíricamente cómo está el sistema.

Autor: Đɑvɪẟ Ƒernández-De la Cruʒ.