Edward Norton Lorenz (23 de mayo de 1917 - 16 de abril de 2008) fue un matemático y meteorólogo estadounidense que estableció las bases teóricas de la predictibilidad del tiempo y el clima , así como las bases para la física atmosférica asistida por computadora y la meteorología . [1] [2] Es mejor conocido como el fundador de la teoría del caos moderno , una rama de las matemáticas centrada en el comportamiento de los sistemas dinámicos que son altamente sensibles a las condiciones iniciales . [3]
Su descubrimiento del caos determinista "influyó profundamente en una amplia gama de ciencias básicas y produjo uno de los cambios más dramáticos en la visión de la naturaleza por parte de la humanidad desde Sir Isaac Newton", según el comité que le otorgó el Premio Kyoto de 1991 para ciencias básicas en el campo de las ciencias de la Tierra y los planetas. [4]
Lorenz nació en 1917 en West Hartford, Connecticut . [5] Adquirió un amor temprano por la ciencia de ambos lados de su familia. Su padre, Edward Henry Lorenz (1882-1956), se especializó en ingeniería mecánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts , y su abuelo materno, Lewis M. Norton , desarrolló el primer curso de ingeniería química en el MIT en 1888. Mientras tanto, su madre, Grace Peloubet Norton (1887-1943), inculcó en Lorenz un profundo interés por los juegos, particularmente el ajedrez. [6]
Más tarde, Lorenz vivió en Cambridge, Massachusetts , con su esposa, Jane Loban (1919-2001), y sus tres hijos, Nancy, Cheryl y Edward. [7] Era un entusiasta de la vida al aire libre, que disfrutaba del senderismo, la escalada y el esquí de fondo. Se dedicó a estas actividades hasta muy tarde en su vida. El 16 de abril de 2008, Lorenz murió en su casa de Cambridge a causa de un cáncer a la edad de 90 años. [8]
Lorenz recibió una licenciatura en matemáticas del Dartmouth College en 1938 y una maestría en matemáticas de Harvard en 1940. Trabajó como pronosticador del tiempo para las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial , lo que lo llevó a realizar estudios de posgrado en meteorología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts . [7] Obtuvo una maestría y un doctorado en meteorología del MIT en 1943 y 1948.
Su tesis doctoral, titulada "Un método para aplicar las ecuaciones hidrodinámicas y termodinámicas a los modelos atmosféricos" y realizada bajo la dirección de James Murdoch Austin , describió una aplicación de las ecuaciones de dinámica de fluidos al problema práctico de predecir el movimiento de las tormentas. [9]
Lorenz pasó la totalidad de su carrera científica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts . En 1948, se unió al Departamento de Meteorología del MIT como científico investigador. En 1955, se convirtió en profesor asistente en el departamento y fue ascendido a profesor en 1962. De 1977 a 1981, Lorenz se desempeñó como jefe del Departamento de Meteorología del MIT. En 1983, el Departamento de Meteorología y Oceanografía Física del MIT se fusionó con el Departamento de Geología para convertirse en el actual Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT, donde Lorenz siguió siendo profesor antes de convertirse en profesor emérito en 1987. [10]
A finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, Lorenz trabajó con Victor Starr en el Proyecto de Circulación General del MIT para comprender el papel que desempeñaba el sistema meteorológico en la determinación de la energía de la circulación general de la atmósfera. A partir de este trabajo, en 1967, Lorenz publicó un artículo de referencia titulado "La naturaleza y la teoría de la circulación general de la atmósfera", sobre la circulación atmosférica desde una perspectiva energética, que avanzó el concepto de energía potencial disponible . [11]
En la década de 1950, Lorenz se interesó y comenzó a trabajar en la predicción numérica del tiempo , que se basaba en computadoras para pronosticar el tiempo mediante el procesamiento de datos de observación sobre cosas como la temperatura, la presión y el viento. Este interés se despertó, en parte, después de una visita al Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, donde conoció a Jule Charney , entonces jefe del Grupo de Investigación Meteorológica del IAS y un meteorólogo dinámico líder en ese momento. [12] (Charney se uniría más tarde a Lorenz en el MIT en 1957 como profesor de meteorología). [13] En 1953, Lorenz asumió el liderazgo de un proyecto en el MIT que ejecutaba simulaciones complejas de modelos meteorológicos que usaba para evaluar técnicas de pronóstico estadístico. [12] A fines de la década de 1950, Lorenz era escéptico sobre la idoneidad de los modelos estadísticos lineales en meteorología, ya que la mayoría de los fenómenos atmosféricos involucrados en el pronóstico del tiempo no son lineales . [2] Fue durante esta época cuando se produjo su descubrimiento del caos determinista . [14]
En 1961, Lorenz estaba usando una computadora digital simple, una Royal McBee LGP-30 , para simular patrones climáticos mediante el modelado de 12 variables, que representaban cosas como la temperatura y la velocidad del viento. Quería ver una secuencia de datos nuevamente, y para ahorrar tiempo comenzó la simulación en el medio de su curso. Lo hizo ingresando una impresión de los datos que correspondían a las condiciones en el medio de la simulación original. Para su sorpresa, el clima que la máquina comenzó a predecir era completamente diferente del cálculo anterior. El culpable: un número decimal redondeado en la impresión de la computadora. La computadora trabajaba con una precisión de 6 dígitos, pero la impresión redondeaba las variables a un número de 3 dígitos, por lo que un valor como 0.506127 se imprimía como 0.506. Esta diferencia es minúscula, y el consenso en ese momento habría sido que no debería tener ningún efecto práctico. Sin embargo, Lorenz descubrió que pequeños cambios en las condiciones iniciales producían grandes cambios en los resultados a largo plazo. [15]
El descubrimiento de Lorenz, que dio su nombre a los atractores de Lorenz , demostró que incluso los modelos atmosféricos detallados no pueden, en general, realizar predicciones meteorológicas precisas a largo plazo. Su trabajo sobre el tema, con la ayuda de Ellen Fetter , culminó en la publicación de su artículo de 1963 "Deterministic Nonperiodic Flow" en Journal of the Atmospheric Sciences y, con él, la fundación de la teoría del caos . [2] [14] En ese artículo afirma:
"Dos estados que difieren en cantidades imperceptibles pueden eventualmente evolucionar hacia dos estados considerablemente diferentes... Si, entonces, hay cualquier error en la observación del estado actual -y en cualquier sistema real tales errores parecen inevitables- una predicción aceptable de un estado instantáneo en el futuro distante puede muy bien ser imposible... En vista de la inevitable inexactitud e incompletitud de las observaciones meteorológicas, la predicción precisa a muy largo plazo parecería ser inexistente."
Su descripción del efecto mariposa , la idea de que pequeños cambios pueden tener grandes consecuencias, apareció en 1969. [2] [16] [17] [18] [19] [20] [21]
En el libro "La esencia del caos", en el capítulo "Nuestro clima caótico" de 1993, escrito por Edward Lorenz y Krzysztof Haman , los autores profundizaron en los desafíos de la predicción meteorológica. El trabajo analiza las consecuencias del caos en la atmósfera y su impacto en la predicción meteorológica. Describen un escenario en el que los meteorólogos, en la era de la informática, generan múltiples pronósticos meteorológicos a largo plazo basados en condiciones atmosféricas iniciales diferentes pero similares. Las diferencias en los resultados de los pronósticos surgen debido a la sensibilidad del sistema a las condiciones iniciales. [22]
Las ideas de Lorenz sobre el caos determinista tuvieron una amplia repercusión a partir de los años 1970 y 1980, cuando impulsaron nuevos campos de estudio en prácticamente todas las ramas de la ciencia, desde la biología hasta la geología y la física. En meteorología, llevaron a la conclusión de que puede ser fundamentalmente imposible predecir el tiempo más allá de dos o tres semanas con un grado razonable de precisión. Sin embargo, el reconocimiento del caos ha llevado a mejoras en la previsión meteorológica , ya que ahora los pronosticadores reconocen que las mediciones son imperfectas y, por lo tanto, realizan muchas simulaciones a partir de condiciones ligeramente diferentes, lo que se denomina previsión por conjuntos . [23]
Sobre la importancia fundamental del trabajo de Lorenz, Kerry Emanuel , un destacado meteorólogo y científico del clima del MIT, ha declarado: [8]
"Al demostrar que ciertos sistemas deterministas tienen límites formales de predictibilidad, Ed puso el último clavo en el ataúd del universo cartesiano y fomentó lo que algunos han llamado la tercera revolución científica del siglo XX, siguiendo los pasos de la relatividad y la física cuántica".
Más tarde en su carrera, Lorenz comenzó a ser reconocido con elogios internacionales por la importancia de su trabajo sobre el caos determinista. En 1983, junto con su colega Henry Stommel , recibió el Premio Crafoord de la Academia Sueca de Ciencias , considerado casi equivalente a un Premio Nobel . [8] También fue galardonado con el Premio de Kioto de ciencias básicas en el campo de las ciencias de la Tierra y planetarias en 1991, [24] el Premio Buys Ballot en 2004 y el Premio Tomassoni en 2008. [25] En 2018, se realizó un breve documental sobre el inmenso legado científico de Lorenz sobre todo, desde cómo predecimos el clima hasta nuestra comprensión del universo. [26]
Sus colegas y amigos recuerdan a Lorenz por su actitud tranquila, su gentil humildad y su amor por la naturaleza. [12] Su amigo íntimo y colaborador Jule Charney lo describió como "un genio con alma de artista" . [13]
En 2011, se fundó en el MIT el Centro Lorenz, un grupo de expertos sobre el clima dedicado a la investigación científica fundamental, en honor a Lorenz y su trabajo pionero sobre la teoría del caos y la ciencia del clima . [27]
En febrero de 2018, el Centro Edward Lorenz y el Fondo Henry Houghton organizaron un simposio, llamado MIT on Chaos and Climate, en honor al centenario del nacimiento de Lorenz y Charney . [13] El evento de dos días contó con presentaciones de expertos de renombre mundial sobre las numerosas contribuciones científicas que los dos pioneros hicieron en los campos de la predicción numérica del tiempo , la oceanografía física , la dinámica atmosférica y la dinámica de fluidos experimental , así como el legado personal que dejaron de integridad, optimismo y colaboración. Un video producido para el evento destaca la marca indeleble dejada por Charney y Lorenz en el MIT y en el campo de la meteorología en su conjunto. [28]
Lorenz publicó muchos libros y artículos, de los cuales puede encontrar una selección a continuación. Puede encontrar una lista más completa en el sitio web del Centro Lorenz: enlace Archivado el 5 de abril de 2019 en Wayback Machine.
