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19/09/2014

Tendencias 21
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La Tierra se encuentra al borde de una transición de fase

Las matemáticas permiten vaticinar los cambios radicales de todos los sistemas complejos


Un equipo internacional de científicos, entre los que se encuentra el español Jordi Bascompte, ha constatado que gracias a las matemáticas se puede predecir la cercanía de un cambio brusco en un sistema complejo. Esto significa que con las matemáticas se puede establecer cuándo un sistema complejo se va a transformar como consecuencia de las perturbaciones que le afectan, ya sea dicho sistema un sistema fisiológico, una colonia de hormigas, la economía del mundo o el planeta Tierra. En palabras de Bascompte, lo que las matemáticas nos dicen del planeta Tierra es que “estamos cerca de una transición de fase” que se ve venir, por ejemplo, en el clima. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



El calentamiento de la Antártida es mayor de lo que se esperaba. Foto: SINC/NASA
El calentamiento de la Antártida es mayor de lo que se esperaba. Foto: SINC/NASA
¿Qué tienen en común los cambios bruscos en el clima terrestre, en los ecosistemas y poblaciones de la vida salvaje, en la economía global, en los ataques de asma o en los espasmos epilépticos?

Aparentemente nada, pero lo cierto es que estos cambios radicales comparten el hecho de producirse todos en lo que se denomina como “sistemas complejos”. Es decir, que tanto el clima como la economía, los ecosistemas, etc. son sistemas que se comportan de manera “no lineal”, que no se ciñen a la linealidad causa-efecto, sino que sufren transformaciones siguiendo otras pautas.

En la Naturaleza, existen muchos sistemas que presentan una conducta no lineal: la distribución de las galaxias y el movimiento de los cuerpos celestes; los flujos turbulentos de la atmósfera y de los océanos; la increíble diversidad de formas de vida en la Tierra, e incluso el movimiento de los átomos.

Aunque describir y predecir el comportamiento de estos sistemas ha resultado complicado hasta ahora –dada su no linealidad-, un equipo internacional de expertos de diversas disciplinas explica en la revista Nature que ha constatado que se puede predecir la cercanía a las transformaciones radicales en los sistemas complejos porque éstos, en sus puntos de transición, presentan un comportamiento dinámico que es universal.

Puntos de transición

Martin Scheffer, especialista en ciencias del medioambiente de la Wageningen University; el economista William Brock; el biólogo Stephen Carpenter, ambos de la Universidad de Wisconsin-Madison; George Sugihara de la Scripps Institution of Oceanography de La Jolla, en California, y el científico español del CSIC, Jordi Bascompte, entre otros, explican en Nature que existen “señales de alarma” que indicarían que cualquier sistema complejo está alcanzando un umbral crítico a partir del cual se transformará radicalmente.

Según declaraciones en exclusiva de Jordi Bascompte para Tendencias21, estas señales permitirían saber cuándo se va a producir un “punto de transición” dentro del sistema, de manera que dicha transición pueda evitarse. Y es que, una vez producido el cambio, la vuelta atrás o al estado inicial de dicho sistema resulta difícil y costosa económicamente.

Bascompte explica la situación de un sistema complejo y sus transformaciones radicales de la siguiente manera: imaginemos una taza depositada sobre una mesa a la que le vamos dando ligeros golpecitos con los dedos. Cada vez que le damos un golpecito (cuando se produce una perturbación en el sistema, si lo trasladamos al lenguaje matemático), la taza se mueve muy pocos centímetros, de manera que su estado apenas cambia.

Sin embargo, llegará un punto en que la taza caiga de la mesa y se estrelle en el suelo, si la perturbación es continua. Es decir, llegará un punto en que todo el sistema se transforme.

Otro ejemplo: si en un lago en el que se mantiene un equilibrado ecosistema, vamos introduciendo pequeñas cantidades de nitrógeno, inicialmente no sucederá nada, pero a medida que la “perturbación” (la introducción del nitrógeno) se sostenga, llegará un momento en que el lago se transforme en una masa de agua prácticamente inerte, en la que sólo pueden vivir las algas.

Predicción matemática

¿Cuándo se alcanza ese punto de cambio radical? Dado que en todos estos sistemas los efectos de las perturbaciones no son lineales, es decir, no pueden medirse fácilmente, es difícil predecir cuándo se producirá el cambio.

Sin embargo, explica Bascompte, sí existe una solución matemática para el problema: matemáticamente se puede predecir la cercanía a los umbrales de transformación de los sistemas complejos porque el comportamiento dinámico de dichos sistemas en esos puntos es universal.

Esto significa que con las matemáticas ya se puede establecer cuándo un sistema complejo se va a transformar como consecuencia de las perturbaciones que le afectan, ya sea dicho sistema un sistema fisiológico, una colonia de hormigas o la economía del mundo.

Según Bascompte, esto es posible porque “todos estos sistemas no lineales cuando llegan a esos momentos de catástrofe se comportan de la misma manera; el esqueleto de todos estos sistemas es el mismo, y presenta propiedades dinámicas muy genéricas”.

Cercanos a una transición de fase

Esta constatación científica de que matemáticamente se puede predecir cuándo un sistema complejo va a cambiar radicalmente ha sido conseguida gracias al trabajo de científicos procedentes de muy diversas disciplinas.

Bascompte afirma que en él se ha pretendido unificar a diversos sectores del conocimiento, en un intento de superar la especialización científica y aunar fuerzas con un objetivo común.

El resultado supone una comprensión mayor de las transiciones en los sistemas naturales y humanos, señala Henry Gholz en declaraciones publicadas por la revista Physorg. Gholz es director del programa de biología medioambiental para la National Science Foundation (NSF), de Estados Unidos.

Pero, además, esta información llega en un momento crucial, un momento en que nuestro planeta se enfrenta a la posibilidad de un gran colapso medioambiental, financiero, sanitario, etc.

¿Pueden las matemáticas detectar si estamos al borde de una transformación radical en el sistema complejo que es nuestro planeta? La respuesta es sí. En palabras de Bascompte, lo que las matemáticas nos dicen es que “estamos cerca de una transición de fase”.

Esta transición se ve venir, por ejemplo, en el clima. Los registros meteorológicos de que disponen los científicos señalan fluctuaciones climáticas en otras etapas del planeta Tierra en las que se produjeron cambios climáticos radicales. Estas mismas fluctuaciones produciendo también en nuestra época. Por eso, algunos científicos advierten de la posibilidad de un cambio climático brusco en un futuro próximo.

Por otro lado, la economía global también está siendo estudiada desde esta perspectiva. Según Bascompte, diversos economistas analizan cómo las fluctuaciones de algunas variables económicas pueden provocar transiciones abruptas en el sistema complejo de la economía global. En la actualidad, fluctuaciones que se registraron, por ejemplo, en la crisis de los años 20 del siglo pasado, también han sido detectadas, lo que apunta que nos encontramos al borde de una transición de fase a nivel económico.


Viernes, 4 de Septiembre 2009
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Nota



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1.Publicado por Beatriz Basenji el 06/09/2009 02:38
Se advierte una coherencia entre el clima y la economía . En estos últimos cinco años los huracanes, tornados, ciclones, etc. se han presentado casi sin interrupción en diferentes zonas del planeta . Lo mismo está sucediendo con los incendios, sean estos provocados por la misma Naturaleza o por la desidia de los seres humanos. Es obvio que estas catástrofes climáticas reiteradas causan pérdidas enormes en la economía mundial. Sumémosle la irresponsabilidad con que han actuado tantos ejecutivos de Bancos y entidades financieras, unido a la debacle acontecida en las principales Bolsas de Comercio de nivel internacional, y ya tenemos descripto el actual momento que atravesamos.
No pasan muchos dias sin que tengamos que ver en los noticiosos vastas regiones colapsadas por inundaciones o incendios colosales como los ocurridos recientemente en Grecia. Nadie está a salvo de estos ya contínuos embates a que nos está sometiendo la Naturaleza. Ciertamente los cuatro elementos básicos estan en crisis.

2.Publicado por Chris el 06/09/2009 13:50
Imagino otra transición de fase, la de pasar a ser una humanidad adolescente de mala educación, con su vehículo (la Tierra) que le ha puesto un tubo de escape más ancho para hacer más ruido, consumir más, pintarlo bonito, de "vive y deja vivir", etc. hacia una humanidad más responsable con su nave, saber de dónde venimos, hacia dónde vamos, planificar una misión, trazar una ruta... para evitar un "efecto co-piloto" que actualmente nos lleva a la deriva.


Este efecto "co-piloto" hace que muchos esperen a que sean los políticos los que resuelvan con los lentos acuerdos que tardan revisando el último acento para competir por el mensaje más elegante; el mismo efecto hace que muchos científicos dejen archivados sus proyectos por esperar que la llegada de fondos lo resuelvan otros; el mismo efecto hace que los ciudadanos se limiten a quejarse de todo eso, en vez de animar, motivar a su alrededor y crear un efecto dominó con acciones locales (en su hogar, en su familia, en su barrio) aparentemente acciones insignificantes.


Nos hace falta añadir a todas nuestras religiones una pregunta que debemos responder todos los días: "¿qué has hecho ayer por tu planeta?", "¿qué harás mañana por tu planeta?".

Por otro lado, urgentemente se necesita seleccionar con mayor habilidad los mejores planes de ingeniería planetaria, por un lado ponerlos en práctica, y por otro lado crear esta nueva doctrina en paralelo y sobre la marcha (no hay mucho tiempo)

3.Publicado por Jesus Pirela el 07/09/2009 00:42
Se que una de las caracteristicas de todo sistema complejo es su capacidad de ser impredecible. Claro cuando una variable cambia bruscamente, producira en el sistema un efecto, que no podra ser anticipado tampoco, Son muchas las variables, diria que infinitas, las que intervienen en todo sistema de este tipo, por lo consiguinete pienso, que aun cuando una de las variables cambie bruscamente, muchas de las otras podran "corregir" el efecto ultimo y posiblemente esa transicion no se lleva a cabo. No intento con mi comentario expresar que esa transicion no se realizara, es posible, pero no creo que en una funcion matematica podemos introducir todas las variables necesarias o intervinientes en el sistema, es imposible segun mi pensamiento. Sobre las alarmas que me indiquen que el sistema esta cerca de un umbral critico, no se realmente, hay momentos que se repiten episodios provocados por distintas razones. Lo que si podemos observar seria la conducta del sistema si podemos ver su atractor extraño, en un grafico, pero.... Es un tema muy interesante, que no se llegara a conclusiones en unas lineas.

4.Publicado por yosoy el 07/09/2009 13:22
Esto no tendrá nada que ver con el supuesto fin del mundo que nos cita los mayas y nostradamus?

5.Publicado por Carlos el 07/09/2009 23:01
No entiendo a que se refieren cuando dicen una transición de fase, es muy relativo no? se refieren a una transicion de tipo social, medioambiental, magnetica...

6.Publicado por Pepe el 08/09/2009 09:48
el contexto es matemático. La transición de fase puede ser un punto de inflexión que alcanza la dinámica de todo el sistema analizado. En el artículo se destaca fases del cambio climático, pero da ejemplos de la relación con otros factores.

Sería interesante construir un modelo global 'público' con todos los factores conocidos, supuestamente existe más de algún macro-modelo en secreto, en los sistemas de inteligencia militar, en grandes empresas, etc. y en algunas universidades curiosamente se da prioridad a modelos parciales más especializados.


7.Publicado por Carlos el 08/09/2009 10:56
qt"¿qué has hecho ayer por tu planeta?", "¿qué harás mañana por tu planeta?". ]qt
Lo que haga falta! como la mayoria de nosotros, pero como la mayoria necesito un lider, una figura delante de todos, asi funcionamos y parece que la sociedad, cada vez mas, tiende a disgregarse emocionalmente y al individualismo, me gustaria pensar que no es por el interes de unos pocos pero tiene toda la pinta...

Otra cosa que me hace gracia es oir hablar de que nos cargamos el planeta... en todo caso nos cargamos un ecosistema en el que nosotros estamos arriba del todo de la piramide, es de tontos hacerlo y mas de tontos pensar que destruiremos la tierra, simplemente ridiculo, el ecosistema resultante de nuestra mala gestion no sera ni peor ni mejor, simplemete diferente y muy posiblemente perjudicial para nosotros pero sigue habiendo gente que en vez de pensar en mantener la tierra como esta piensa en llenarse los bolsillos, a mi me gustaria que hubiera una gran catastrofe en cuanto antes (llamame loco) y ver que hacen esta chusma (los Koplowitz, Botin y demas), ahora con todos los millones inutiles, a ver si pueden potabilizar las aguas residuales o hacerse un sandwich con ellos!

8.Publicado por JPS el 08/09/2009 17:25
Éxodo 9:14 Porque de otra manera yo enviaré esta vez todas mis plagas a tu corazón, y en tus siervos, y en tu pueblo, para que entiendas que no hay otro como yo (Dios) en toda la tierra.

Señores matemáticos, sus modelos son maravillosos cuando son capaces de advertirno lo que está por venir, y en su raíz es el modo de vida occidental capitalista.



9.Publicado por nicolas el 09/09/2009 03:41
Creo que todo lo que dicen, es como la teoría del caos (esta dice, que el viento producido por las alas de una mariposa en estados unidos, puede producir huracanes en China). Son sólo teorías matemáticas que tienen fundamentos, pero se basan en sistemas inestables, en que pequeños cambios iniciales, pueden llegar a futuras condiciones muy distintas. Es como el efecto dominó, en que mueves un domino y colapsa todo. Pero todo eso es cuando esta "inestable", o a punto de estarlo.

Tal como lo hablan anteriormente, hablan que con algunas perturbaciones puede hacer "colapsar" todo. Pero realmente en el ejemplo del vaso, al perturbar el agua, se moverá y se harán pequeñas "olas", pero por la fuerza de roce viscoso, dejara de moverse, y se volverá al equilibrio. En la realidad, es un mundo mucho más complejo, y que interactúan muchas variables, y que todo tiende a buscar un equilibrio en el sistema. Así que no hay que tenerle miedo a teorías matemáticas de que el mundo se va a transformar, sólo porque sus modelos dicen eso.

10.Publicado por Fran el 10/09/2009 18:43
Nico:

Por supuesto que no hay que tener miedo, pero no deja de ser interesante. Otra cosa: todo lo que dicen, no es "como" la teoría del caos, sino que está basado en la teoría del caos que habla precisamente de esto tipo de acontecimientos.
Lo que estos sujetos dicen, es que se está "cerca", pero no que efectivamente se vaya a llegar.

Para "yo soy el":
Realmente lo dudo mucho, y si le aciertan estoy más que seguro que será de casualidad.

11.Publicado por Jose Angel el 14/09/2009 00:51
Pues yo lo veo bastante claro.

8000 millones de personas en la tierra, CO2 en la atmosfera a niveles máximos desde hace 500000 años, temperatura por las nubes, sistema economico mundial basado en competitividad y engaño en vez de cooperacion y apoyo. Politicos de todo el mundo corruptos. Bancos corruptos, Auditores corruptos, Corporaciones multinacionales corruptas. Religiones corruptas, Todo por mantener un sistema economico global totalmente insostenible.

¿Cuantas variables más necesita el sistema para estar a punto de un cambio de fase?


12.Publicado por Carlos el 15/09/2009 12:10
Yo por eso Jose Angel digo que deseo una catastrofe, ya que parece que al final van a salvar esta crisis, a mi me hubiera gustado realmente que hubiera sido realmente importante. parece ser que mientras tengas comida en el plato no haces nada por que cambie la cosa y cuando no la tienes muchas veces no puedes hacer nada, no se como acabara, y lo siento mucho porque mucha gente moriria pero yo quiero que pase algo realmente gordo, sino todo lo que tu bien dices nunca cambiara...

13.Publicado por Javier el 22/09/2009 10:24
Este cambio esta vaticinado por diversas culturas desde hace decenios y nos negamos a valorarlo. Lo único que hacemos es reírnos de esos conocimientos, y seguir vanagloriandonos de nuestra ciencia. Cuando lo que deberíamos hacer es: RESPETAR SU CIENCIA.


14.Publicado por Nicolas el 22/09/2009 23:55
Javier... la ciencia no es una religión a la que hay que creer por fe, sino es método que intenta predecir, o explicar ciertos fenómenos cotidianos, observables o no. Y dependiendo de los argumentos de dicha ciencia, se da una base solida para que se sustente, y sea en lo posible una teoría lo más exacta posible. Así que yo pienso, que no hay que respetar a todas las ciencias, sino que las ciencias tienen que ganarse el respeto por ellas mismas.

Por lo tanto, si hay una ciencia que dice: que las estrellas son luciérnagas pegadas en esa cosa negra de arriba de nosotros... supongo que no le vas a creer. Asi que no creas a todo lo que dicen.

Pero volviendo al tema, no creo que le pase nada al planeta tierra, a menos que nos esforcemos en hacer todo mal.

15.Publicado por Alejandro Álvarez Silva el 23/09/2009 10:41
Respecto al tema ver "Paradigma" en "Biblopia.com".
Saludos:
Alejandro Álvarez

16.Publicado por Ederson un joven comun y corriente el 26/09/2009 23:39
parece que los jóvenes salvaran con el oro,lo que sus padres no lo pudieron salvar con la piedra . parece que esta década va a ser muy larga . no piensen que es el fin de mundo, solo las cosas van a cambiar de a partir del nuevo siglo ( 2000) las personas se darán cuentas de muchas cosas que ignoraban . eso creo ( solo me queda estudiar para entender estas cosas ).

17.Publicado por ernesto el 09/10/2009 20:59
Es interesante relacionar este trabajo con el libro de Ervin Laszlo "Th Chaos Poin".

18.Publicado por Manuel el 10/10/2009 21:04
Estoy de acuerdo con lo expuesto, pero noto en falta la parte de las matematicas que trata,
no se menta aqui. Las predicciones basadas en matematicas-FRACTALES, flujos de ciclos no lineales.
Algunos vinculos relacionados .....
http://www.gran-angular.net/fractales-y-series-de-fibonacci-en-la-naturaleza/2008/09/11/
http://www.ntn24.com/content/descifran-la-estructura-tridimensional-del-genoma-humano
http://www.uantof.cl/facultades/csbasicas/matematicas/academicos/emartinez/fractales/uno/uno.html
http://anvitel.googlepages.com/fractalesenlanaturaleza


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