Alfred James Lotka (2 de marzo de 1880 - 5 de diciembre de 1949) fue un matemático , fisicoquímico y estadístico polaco-estadounidense , famoso por su trabajo en dinámica de poblaciones y energética . Lotka, biofísico , es más conocido por su propuesta del modelo depredador-presa , desarrollado simultáneamente pero independientemente de Vito Volterra . El modelo Lotka-Volterra sigue siendo la base de muchos modelos utilizados en el análisis de la dinámica de poblaciones en ecología .
Lotka nació en Lwów , Austria-Hungría (ahora Lviv, Ucrania) [1] de padres polaco-estadounidenses. [2] Sus padres, Jacques y Marie (Doebely) Lotka, eran ciudadanos estadounidenses . [3] Obtuvo su licenciatura en 1901 en la Universidad de Birmingham , Inglaterra , [1] realizó estudios de posgrado en 1901-02 en la Universidad de Leipzig , [1] recibió una maestría en 1909 en la Universidad de Cornell [1] y un doctorado en ciencias en la Universidad de Birmingham en 1912. [1]
En 1935 se casó con Romola Beattie, con quien no tuvo hijos.
Murió en Red Bank, Nueva Jersey. [4]
Aunque hoy en día se le conoce principalmente por las ecuaciones de Lotka-Volterra utilizadas en ecología , Lotka fue un biomatemático y bioestadístico que buscó aplicar los principios de las ciencias físicas también a las ciencias biológicas. Su principal interés era la demografía , lo que posiblemente influyó en su elección profesional como estadístico en Metropolitan Life Insurance .
Una de las primeras publicaciones de Lotka, en 1912, propuso una solución al segundo modelo de malaria de Ronald Ross . En 1923, publicó un análisis exhaustivo de cinco partes y una extensión de ambos modelos de malaria de Ross. La cuarta parte de la serie, coescrita por FR Sharpe, modeló el desfase temporal de la incubación de patógenos. Lotka publicó Elements of Physical Biology en 1925, uno de los primeros libros sobre biología matemática después de On Growth and Form de D'Arcy Thompson . También es conocido por su perspectiva energética sobre la evolución . Lotka propuso que la selección natural era, en su raíz, una lucha entre organismos por la energía disponible; el principio de Lotka establece que los organismos que sobreviven y prosperan son aquellos que capturan y utilizan la energía de manera más eficiente que sus competidores. Lotka extendió su marco energético a la sociedad humana. En particular, sugirió que el cambio en la dependencia de la energía solar a la energía no renovable plantearía desafíos únicos y fundamentales para la sociedad. Estas teorías hicieron de Lotka un precursor importante del desarrollo de la economía biofísica y la economía ecológica , propuestas por Frederick Soddy , Howard Odum y otros. [5]
Mientras estaba en Johns Hopkins, Lotka completó su libro Elements of Physical Biology (1925), en el que amplió el trabajo de Pierre François Verhulst . Su primer libro resume su trabajo anterior y organiza sus ideas de unidad y universalidad de las leyes físicas, haciendo que sus trabajos sean accesibles a otros científicos. Aunque el libro abarcó una gran cantidad de temas, desde la energética de la evolución (ver más abajo) hasta la naturaleza física de la conciencia, el autor es conocido principalmente hoy en día por la ecuación de Lotka-Volterra de dinámica de poblaciones.
Su trabajo anterior se centró en la energética y las aplicaciones de la termodinámica en las ciencias de la vida .
Lotka propuso la teoría de que el concepto darwiniano de selección natural podía cuantificarse como una ley física. La ley que propuso era que el principio selectivo de la evolución era aquel que favorecía la transformación del flujo de energía útil máxima. El ecólogo de sistemas generales Howard T. Odum aplicó posteriormente la propuesta de Lotka como una característica rectora central de su trabajo en ecología de ecosistemas . Odum llamó a la ley de Lotka el principio de máxima potencia .
El trabajo de Lotka en demografía matemática comenzó en 1907 con la publicación de artículos en las revistas Science y American Journal of Science . Publicó varias docenas de artículos sobre el tema durante más de dos décadas, culminando con Théorie Analytique des Associations Biologiques (Teoría analítica de las asociaciones biológicas). La Parte 1 de 45 páginas, titulada Principes , se publicó en 1934; la Parte 2 de 149 páginas, titulada Analyse demographique avec application particuliere à l'espece humaine , se publicó en 1939; ambas por Hermann & Cie , París.
En el campo de la bibliometría, en particular en la parte dedicada al estudio de las publicaciones científicas, Lotka es conocido por haber contribuido a la " ley de Lotka ". La ley, descubierta por Lotka, está relacionada con la productividad de los científicos. Como señaló WG Poitier en 1981: "La distribución de Lotka se basa en una ley del cuadrado inverso, en la que el número de autores que escriben n artículos es 1/n2 del número de autores que escriben un artículo. Cada área temática puede tener asociado un exponente que represente su tasa específica de productividad de los autores". El trabajo de Lotka provocó investigaciones adicionales y, finalmente, contribuyó de manera fundamental al campo de la cienciometría , el estudio científico de las publicaciones científicas.
Se asoció con Louis Israel Dublin , otro estadístico de Metropolitan Life, para escribir tres libros sobre demografía y salud pública : The Money Value of a Man (1930), Length of Life (1936) y Twenty-five Years of Health Progress (1937).