¿Por qué fallaron las predicciones sobre la ‘nevada del siglo’

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Un grupo de personas camina durante la tormenta de nieve en Nueva York.

Para el pasado lunes 26 del Enero, los meteorólogos estadounidenses tenían prevista una borrasca de nieve sobre Nueva York que iba a ser la tormenta del siglo, con hasta 60 cm de precipitación en algunos puntos.

Se cerraron líneas de autobuses, el Metro y se tomaron toda clase de precauciones a la espera de la tormenta.

Ésta pasó al este de N.Y.C. Cayó nieve, pero lo normal en Nueva York. Los meteorólogos se equivocaron y se disculparon.

En España pasa lo mismo, y en Inglaterra, Alemania, Francia…  Se hacen llamadas de atención y luego no pasa nada, o se dice que no va a pasar nada y luego hay un fenómeno intenso.

La predicción del tiempo meteorológico ha mejorado de forma inimaginable hace unos 50 años, pero aún sigue fallando y seguirá fallando por más que nos esforcemos y dediquemos a ello esfuerzo y dinero.

¿Por qué es imposible una predicción 100% exacta en meteorología?

La realidad es que no ocurre sólo en meteorología, sino en el mundo de verdad donde la predicción exacta es imposible. Sólo predecimos bien, y no siempre, el comportamiento de las máquinas que hemos construido para que funcionen de forma determinista. Y aún así se averían de manera aleatoria.

La idea de las soluciones finales, del determinismo perfecto, es una herencia de la cultura judía de la que somos herederas las otras dos culturas que de ella se derivan: las basadas en siglos de cristianismo y el Islam. Puesto que en estas tres culturas hay un momento final (en la cristiana, el Juicio Final) en el cual se resuelven todos los problemas, estas tres culturas asumen, implícitamente, que hay soluciones finales.

Por ejemplo, el marxismo era la solución »final» para los problemas económicos de la Inglaterra industrial, y recientemente, la escuela de Chicago ha vendido neo-liberalismo como solución »final».

El matemático Laplace dijo a Napoleón (que gustaba de tratar de estar al día de las teorías científicas) cuando éste le preguntó que por que no aparecía Dios en su trabajos sobre el sistema del mundo: »No tengo necesidad de esa hipótesis». Sin embargo, toda su obra la asume implícitamente sin darse cuenta de ello, al afirmar que las ecuaciones de la física pueden determinar exactamente los movimientos de todos los cuerpos de la naturaleza. Una de las religiones cristianas, el calvinismo, era, y quizás es, estrictamente determinista.

Los ciudadanos asumen también, implícitamente, que la ciencia llegará a hacer predicciones exactas, y se asombran de que así no ocurra.  El problema es que la ciencia que se enseña en las escuelas, incluso en las facultades de Físicas, es una ciencia coja: Se analizan sistemas ideales, asumiendo que los reales se parecerán a ellos, pero casi nunca se pasa del análisis de los sistemas ideales a los reales, que se parecen algo a aquellos, pero no del todo.

Se analiza el oscilador armónico simple, y se dejan de lado los osciladores reales. Sea analiza »el» átomo de hidrógeno y se deja de lado la realidad de trillones de átomos de hidrógeno en interacción. Se analizan los »quarks», aislados por construcción del resto del universo.

La realidad son los sistemas contrarios a los simples, los sistemas complejos, y sobre estos los físicos tratan de avanzar en su conocimiento, pero muchos de ellos los contemplan y se retiran, asustados, de nuevo a las entelequias simples, hasta el punto de que en las facultades de Físicas españolas hoy día la física es en un 80% irreal, es casi matemática pura. Hasta tal punto es esto así que la Termodinámica, que trata de sistemas reales, se ha eliminado de la física del bachillerato (oficialmente o de hecho) y hoy se enseña en Química y no en las asignaturas de física.

Los sistemas complejos implican muchos sub-sistemas en interacción múltiple entre sí, con escalas de tiempo y espacio muy diversas, ecuaciones no lineales que amplifican las fluctuaciones de las variables, y generalmente muy grandes en el sentido de que los subsistemas que interaccionan son millones o billones de ellos.

Hay una cosa sencillísima sobre la que los profesores de física no suelen hacer hincapié en sus clases, de manera que los alumnos de bachillerato, o de doctorado, o no lo ven, o lo olvidan para siempre: Los sistemas físicos de dos o más partículas, en interacción mediante choques, son indeterminados en el espacio real de tres dimensiones, aunque pudiésemos especificar las condiciones iniciales de sus movimientos con precisión infinita: Dos partículas ideales, de tamaños tan pequeños que los podemos considerar no esferas, sino puntos, con velocidades iniciales especificadas exactamente, chocan entre sí. Esto lo hacen los gases constantemente.

La física (la naturaleza) no dispone de ecuaciones para saber cuales son las velocidades tras el choque: Tenemos que determinar 6 incógnitas (las tres componentes de las velocidades de cada una de las  dos partículas tras el choque), y solo tenemos 4 ecuaciones para ello.  Dos de las velocidades tras el choque no son determinables, son arbitrarias.  Si adicionalmente las partículas son reales, es decir, pueden girar, la cosa se hace aún mas indeterminista.

Esto es realmente maravilloso: Permite que los gases llenen completamente una habitación y no se queden en un rincón, permite las mezclas de gases y las reacciones químicas, permite la vida y finalmente la libertad.

La posibilidad de predecir depende, paradójicamente,  de la existencia de trillones, cuadrillones o quintillones de interacciones: Las irregularidades, que no desaparecen nunca, se »alisan», se suavizan con el número elevado de partículas y sus interacciones.

La atmósfera de la Tierra tiene un volumen de unos 4.6 trillones de metros cúbicos que contienen unos 2.500 quintillones (10**30) moléculas de oxígeno, nitrógeno, agua, CO2 y otros gases, que están chocando constantemente entre sí.  Debido a la gravedad, las velocidades verticales de estas moléculas son muy pequeñas y aquí aparece una ligadura hacia algún tipo de regularidad predecible, pero es casi el único. El aire se mueve sobre la vegetación, que cambia de día en día, se mueve sobre las olas de los océanos, que el mismo aire genera de forma casi aleatoria, y en general a su propio indeterminismo intrínseco se añade el indeterminismo de otros sistemas.

Lo asombroso no es que las predicciones fallen. Es que aciertan casi en un 95% de los casos.  Al combinar sus movimientos mediante los choques, las partículas se organizan y en sus movimientos comunes, macroscópicos, siguen unas ecuaciones matemáticas que se denominan de Navier-Stokes. Pero como corresponde a la mecánica, estas ecuaciones son también no lineales, de manera que las irregularidades del movimiento se amplifican como en el caso de los choques entre partículas.

Hoy utilizamos los mayores, más potentes y más rápidos de los ordenadores existentes, y de los que van apareciendo año tras año, para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes. En un ejemplo raro para los seres humanos, que no comparten casi nada, la Organización Meteorológica Mundial consigue que se compartan datos casi instantáneos de 40.000 estaciones de medida meteorológica en todo el mundo, así como los datos de satélites de distintos países, y los resultados de los modelos de también distintos centros de predicción.

Esta cooperación, los datos de medida, las visiones de los satélites, y los grandes superordenadores, hacen posible la predicción del tiempo meteorológico casi exacta a un día, muy buena a tres días, buena a 5 días, y a partir de aquí la aleatorieidad y el indeterminismo sacan cabeza y las predicciones degeneran rápidamente.

Más aún: Los modelos matemáticos son muy buenos, pero la Tierra es muy grande a escala humana. Un error de 20 kilómetros (sobre los 4600 de circunferencia en la latitud de Nueva York, un 0.4%) en la posición del borde oeste de la borrasca, hace que la nieve descargue sobre el mar al este de Nueva York, en lugar de hacerlo directamente sobre la ciudad.

Es normal que algunas veces no atinemos. Lo realmente maravilloso es que atinemos tantas veces como ocurre en la realidad.

La ciencia es realmente maravillosa pero, ¡menos mal!, no es determinista.

Fuente: EL MUNDO

jt/am

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