El universo en el que vivimos parece ser, en su esencia, caótico. Los eventos catastróficos como terremotos, deslizamientos de tierra, erupciones volcánicas e incluso las fallas materiales en ingeniería, son ejemplos claros de la naturaleza impredecible que desafía a la ciencia y a nuestras ansias de control. Desde hace décadas, físicos, matemáticos e ingenieros han intentado modelar estos eventos para poder anticiparlos y mitigar sus efectos, pero estos fenómenos siguen sorprendiéndonos una y otra vez. ¿Por qué? ¿Es posible que estemos equivocados al asumir que podemos predecir tales eventos basándonos en patrones lineales y suavemente continuos?
En el artículo publicado recientemente por un grupo de investigadores, se introduce una propuesta revolucionaria: una ley de falla de material generalizada basada en la ley de potencia logarítmica periódica, que permite capturar la dinámica intermitente y aparentemente errática de estos eventos con mayor precisión. Aunque suene complicado, permíteme guiarte por este fascinante viaje donde lo impredecible comienza a ser predecible, al menos en parte.
Uno de los supuestos tradicionales para modelar eventos catastróficos ha sido que estos siguen una ley de potencia, es decir, que la frecuencia de los eventos está inversamente relacionada con su magnitud. Bajo este enfoque, grandes desastres son raros, mientras que pequeños eventos ocurren con mayor frecuencia. Sin embargo, este modelo tiene una gran debilidad: asume que las fallas progresan de manera suave y continua. Pero cuando se observan eventos como erupciones volcánicas o deslizamientos de tierra, lo que encontramos es que, justo antes de un gran desastre, hay periodos de reposo que se acortan progresivamente y estallidos repentinos.
Piensa en la película "Volcano" de 1997, donde parece que todo está en calma hasta que de repente… ¡Boom! El magma lo arrasa todo. Este tipo de comportamiento es lo que los modelos tradicionales no logran captar adecuadamente. Es como intentar predecir cuándo un vaso se romperá llenándolo gota a gota, esperando que el quiebre ocurra suavemente y no de manera repentina.
Lo que el equipo de investigación propone es un cambio de paradigma en el que no asumimos que la escala de tiempo es continua. En su lugar, la ley de potencia logarítmica periódica introduce la idea de que estos eventos se organizan en una estructura discretamente autosimilar. Imagina una cuerda de guitarra que vibrara en intervalos irregulares antes de romperse: cada intervalo de tiempo entre vibraciones sería más corto, pero seguiría un patrón, aunque no lineal ni suave.
Para demostrar la superioridad de su método, los investigadores analizaron 109 eventos históricos que involucran desastres geológicos: deslizamientos de tierra, erupciones volcánicas, desprendimientos de glaciares, etc. Y aquí es donde las cosas se ponen interesantes. Resulta que su modelo pudo capturar mucho mejor los "avisos" antes de las fallas catastróficas que los modelos previos. Esta capacidad predictiva no solo es prometedora para la geofísica, sino para cualquier disciplina que lidie con materiales que puedan fallar de manera catastrófica, desde la ingeniería de estructuras hasta la física de materiales.
Este nuevo enfoque tiene implicaciones no solo para la predicción de fallas materiales, sino para cómo entendemos la naturaleza del tiempo y los eventos catastróficos en general. Si las fallas no son progresiones suaves, sino ráfagas intermitentes, entonces tal vez el universo sea menos determinista de lo que alguna vez pensamos. Esto nos invita a reflexionar sobre una pregunta fundamental que ha obsesionado a físicos y filósofos por siglos: ¿Es el caos realmente impredecible o simplemente no hemos encontrado las herramientas adecuadas para interpretarlo?
Este debate no es nuevo. Ya el filósofo griego Heráclito nos advertía que "todo fluye" y que no podemos bañarnos dos veces en el mismo río. Sin embargo, lo que estos nuevos descubrimientos parecen indicarnos es que tal vez podamos predecir, al menos en parte, cómo esos flujos se organizan antes de desatarse en eventos caóticos.
La ley de potencia logarítmica periódica no es la solución definitiva para predecir todas las fallas catastróficas, pero representa un avance significativo en nuestra capacidad de comprender estos fenómenos. Los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores, y si bien siempre habrá un margen de incertidumbre —como bien señaló Werner Heisenberg con su principio de incertidumbre—, este nuevo modelo nos acerca más a predecir lo impredecible.
Así que la próxima vez que escuches de un deslizamiento de tierra o una erupción volcánica, piensa en lo que está ocurriendo en ese complejo baile entre el orden y el caos. Tal vez, solo tal vez, estamos comenzando a entender mejor las reglas de este juego tan antiguo como el universo mismo.
Referencia del artículo:
Asimov, D., & Co-authors. (2024). Generalized material failure law based on the log-periodic power law. arXiv:2409.11455.
Recomendación de lectura adicional:
Bak, Per. How Nature Works: The Science of Self-Organized Criticality. Este libro clásico ofrece una introducción fascinante a la teoría de la autoorganización crítica, una teoría que ha sido fundamental para entender cómo los sistemas complejos pueden generar grandes eventos a partir de pequeñas perturbaciones.
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