Nacimiento |
23 de mayo de 1917 West Hartford |
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Muerte |
16 de abril de 2008(en 90) Cambridge |
Nombre en idioma nativo | Edward Norton Lorenz |
Nacionalidad | americano |
Capacitación |
Instituto de Tecnología de Massachusetts de la Universidad de Harvard de Dartmouth College |
Ocupaciones | Matemático , meteorólogo , profesor universitario |
Trabajé para | Instituto de Tecnología de Massachusetts |
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Áreas | Matemáticas , Meteorología |
Miembro de |
Academia Estadounidense de Artes y Ciencias Academia Rusa de Ciencias Academia Estadounidense de Ciencias (1975) Real Sociedad (1990) |
Conflicto | Segunda Guerra Mundial |
Director de tesis | James Murdoch Austin ( en ) |
Premios |
Edward Norton Lorenz es un científico estadounidense , nacido el23 de mayo de 1917en West Hartford ( Connecticut ) y murió el16 de abril de 2008en Cambridge ( Massachusetts ).
Al intentar evaluar la fiabilidad de las predicciones meteorológicas, Edward Lorenz del Instituto de Tecnología de Massachusetts descubrió en 1963 que se puede obtener un comportamiento aperiódico con un sistema dinámico no lineal tridimensional, es decir, tres ecuaciones diferenciales ordinarias. Para ello, partiendo de un sistema de siete ecuaciones que gobiernan el movimiento de un fluido en una convección de Rayleigh-Bénard y propuesto un año antes por Barry Satzmann, Lorenz se quedó solo con tres de ellas para tener el mejor modelo, lo más sencillo posible. Así demuestra que un sistema dinámico muy simple puede producir soluciones aperiódicas muy sensibles a las condiciones iniciales. En particular, se da cuenta de que el origen del límite de las predicciones meteorológicas en poco menos de una semana está ligado a una propiedad intrínseca de los fenómenos físicos involucrados en los movimientos de la atmósfera, en este caso, la convección.
Para ello, Lorenz utiliza el programa establecido por Henri Poincaré para el estudio de sistemas dinámicos, es decir que para estudiar las soluciones de estas ecuaciones diferenciales, representa una trayectoria en el espacio de estados (a veces llamado fases espaciales). Para ello, se beneficia de un medio del que carecía Poincaré: ¡la computadora! La sensibilidad a las condiciones iniciales se revela, de hecho, a través de la inestabilidad de las soluciones aperiódicas, que posteriormente serán calificadas de caóticas.
Unos años más tarde, en 1972, Edward Lorenz dio una conferencia en la que explicó la extrema sensibilidad a las condiciones iniciales de los movimientos atmosféricos, afectando drásticamente la posibilidad de pronosticar la meteorología a largo plazo (¡una semana!). Su presentación en el 139 Congreso de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia tuvo el título evocador: " ¿Pueden los golpes de mariposas en Brasil iniciar un tornado en Texas?" En su trabajo sobre mecánica celeste, Henri Poincaré ya había observado soluciones aperiódicas sensibles a las condiciones iniciales, a las que llamó órbitas homoclínicas. En su libro de divulgación científica y método , Poincaré estableció un vínculo entre esta sensibilidad a las condiciones iniciales y las predicciones meteorológicas.
Fue con la popularización de las computadoras y la contribución de David Ruelle, quien vio el atractor de Lorenz como un ejemplo de atractor extraño, que los resultados fueron ampliamente aceptados por científicos de diferentes campos, meteorólogos, matemáticos, astrónomos, físicos. biólogos, etc. En 2004, recibió la medalla Buys Ballot por su contribución a la meteorología.
Como él mismo cuenta, Lorenz finalmente demostró numéricamente sensibilidad a las condiciones iniciales por accidente. En ese momento, Lorenz estaba usando una computadora analógica, la Royal McBee LGP-300 (en) . Esta computadora realizó sus cálculos con seis dígitos significativos pero solo imprimió sus resultados con tres. Una simulación que ahora toma menos de un segundo, solía tomar muchas horas. Regularmente, en lugar de comenzar desde el principio, comenzaría de nuevo desde un estado de su sistema determinado por números de tres dígitos, donde la computadora estaba calculando con seis. Por lo tanto, notó durante la reanudación de un cálculo de una solución aperiódica, que a muy corto plazo, la solución siguió muy aproximadamente a la primera simulación, pero rápidamente las dos soluciones se descorrelacionaron por completo. Tras varias comprobaciones, Lorenz entiende que el origen de la discrepancia entre los dos cálculos procedía de los tres dígitos significativos a los que no tuvo acceso para el segundo cálculo. La sensibilidad a las condiciones iniciales, es decir, la amplificación exponencial de pequeños errores, acababa de observarse en experimentos digitales.
En 1971, David Ruelle y Floris Takens propusieron una alternativa a la teoría de la turbulencia: según ellos, y contrariamente a las teorías de Lev Landau y Eberhard Hopf, un sistema dinámico de baja dimensión podría bastar para producir soluciones con propiedades similares a las de turbulencia. Se pensaba que la turbulencia era un atractor extraño , un objeto descrito de manera muy sucinta en su artículo. Unos años más tarde, cuando leyó el artículo de Lorenz, David Ruelle vio en la figura representada por Lorenz, un buen ejemplo de atractor extraño. Luego dio a conocer el artículo de Lorenz a los hidrodinámicos.
Los conceptos introducidos por Poincaré para estudiar las soluciones de ecuaciones diferenciales fueron manejados brillantemente por Lorenz: la teoría del caos estaba emergiendo.