![\"\"](\"http:\/\/www.cchen.cl\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/sergio-DAVIS.png\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\nEl Premio Nobel en F\u00edsica 2021 fue otorgado \u201cpor contribuciones revolucionarias al entendimiento de los sistemas complejos\u201d, por un lado a Syukuro (Shukur\u014d) Manabe y Klaus Hasselmann, por establecer las bases del modelamiento moderno del clima y el cambio clim\u00e1tico, y, por otro lado, a Giorgio Parisi, por la comprensi\u00f3n de c\u00f3mo el desorden y las fluctuaciones se complementan a distintas escalas. Es una edici\u00f3n un tanto inusual del premio, ya que a primera vista la uni\u00f3n de ambas mitades podr\u00eda parecer un poco forzada, poco natural. Sin embargo, en ambos casos lo que en realidad se ha premiado es el avance, hacia un nuevo nivel de entendimiento, de toda una disciplina que estudia una amplia familia de sistemas que hace no mucho tiempo eran considerados fuera del \u00e1mbito de la f\u00edsica: los llamados sistemas complejos<\/strong>; haciendo de paso un reconocimiento al concepto mismo de complejidad<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n \u00bfQu\u00e9 son los sistemas complejos? Esencialmente, son sistemas compuestos de partes o piezas que interact\u00faan. Sin embargo, no todo sistema compuesto de partes es complejo: lo que hace complejo a un sistema es que la interacci\u00f3n entre sus partes es tan fuerte que es imposible estudiarlo simplemente estudiando cada una de esas partes. Al olvidarnos que existe la interacci\u00f3n estamos perdiendo algo fundamental que nos impide entender el comportamiento del sistema.<\/p>\n\n\n\n Ejemplos de sistemas complejos, que no pueden ser entendidos como partes desconectadas, incluyen, entre much\u00edsimos otros, la Internet, los ecosistemas, el cerebro humano, el mercado de valores y, tal vez el m\u00e1s importante de todos, el clima terrestre<\/strong>, el cual necesitamos entender con urgencia para asegurar alguna posibilidad de sobrevivir a la emergencia clim\u00e1tica actual.<\/p>\n\n\n\n Hoy sabemos que el cambio clim\u00e1tico es real, y sus causas podemos atribuirlas a nuestras actividades como civilizaci\u00f3n. Sin embargo, de la misma manera como existen movimientos terraplanistas, antivacunas y otros, existen movimientos que niegan, sea el cambio clim\u00e1tico en su totalidad o, lo aceptan, pero niegan nuestra responsabilidad en \u00e9l. Su argumento va por la l\u00ednea de preguntas del estilo siguiente: \u00bfc\u00f3mo podemos estar tan seguros de ser nosotros quienes afectamos el clima? \u00bfc\u00f3mo hemos podido descartar otras muchas explicaciones, como las variaciones naturales del clima a trav\u00e9s de los siglos?<\/p>\n\n\n\n La respuesta es que, efectivamente, sabemos c\u00f3mo separar la se\u00f1al del ruido<\/strong>. La se\u00f1al est\u00e1 representada por las variaciones que revelan una tendencia, mientras que el ruido consiste en las variaciones irrelevantes que s\u00f3lo reflejan detalles anecd\u00f3ticos. En el caso del cambio clim\u00e1tico, el clima (el comportamiento a largo plazo) es la se\u00f1al que buscamos, escondida en el comportamiento del d\u00eda a d\u00eda, de aquello que vemos en el pron\u00f3stico del tiempo. El que haya nieve en un momento y lugar particulares no contradice la observaci\u00f3n de que la Tierra se haya venido calentando progresivamente. El gran desaf\u00edo de desentra\u00f1ar se\u00f1al de ruido se complica a\u00fan m\u00e1s en un sistema complejo, puesto que peque\u00f1os cambios en el actuar de una parte son capaces de desencadenar efectos gigantes en el sistema, fen\u00f3meno que muchas veces se ilustra con la met\u00e1fora del efecto mariposa <\/strong>(\u201cEl aleteo de una mariposa en Brasil puede ser la causa de un tornado en Texas\u201d). M\u00e1s formalmente, este efecto hace referencia a lo que hoy denominamos comportamiento ca\u00f3tico: un sistema complejo es extremadamente sensible a peque\u00f1os cambios en sus condiciones iniciales o, en otras palabras, cualquier peque\u00f1a incerteza en un instante dado se amplifica cuando intentamos predecir el comportamiento del sistema a un tiempo futuro. Esta es la raz\u00f3n por la cual hoy en d\u00eda s\u00f3lo es posible hacer un pron\u00f3stico del tiempo con precisi\u00f3n en una ventana de unos pocos d\u00edas.<\/p>\n\n\n\n S\u00f3lo se puede establecer qu\u00e9 parte del d\u00eda a d\u00eda es ruido y cu\u00e1l parte pertenece a la se\u00f1al cuando se tiene un modelo<\/em> suficientemente detallado para dicha se\u00f1al, y precisamente esto es lo que Manabe y Hasselmann consiguieron, cada uno aportando a trav\u00e9s de rutas diferentes: establecer las bases matem\u00e1ticas y computacionales del modelamiento del clima terrestre a un nivel de precisi\u00f3n tal que somos verdaderamente capaces de contestar la pregunta crucial acerca de nuestra responsabilidad como civilizaci\u00f3n humana en el cambio clim\u00e1tico global. Manabe desarroll\u00f3 los primeros modelos computacionales realistas del sistema formado por los oc\u00e9anos y la atm\u00f3sfera, y su interacci\u00f3n con la radiaci\u00f3n solar incidente, modelos que permitieron mostrar convincentemente la magnitud del llamado efecto invernadero<\/strong>: duplicar la concentraci\u00f3n de CO2<\/sub> en la atm\u00f3sfera lleva a un aumento de la temperatura superficial entre 2.5 y 4 grados Celsius. Por otro lado, Hasselmann incorpor\u00f3 el uso de la teor\u00eda de procesos estoc\u00e1sticos<\/strong> en el estudio del clima, teor\u00eda que nos dice c\u00f3mo construir modelos para cantidades que sus cambios en el tiempo est\u00e1n en todo momento sujetos a una combinaci\u00f3n de certeza y azar, justamente las que resultan amplificadas en los sistemas ca\u00f3ticos.<\/p>\n\n\n\n El aporte de Giorgio Parisi, el tercer premiado, viene en el entendimiento general de los sistemas complejos usando el lenguaje de la f\u00edsica estad\u00edstica<\/strong>, \u00e1rea de la f\u00edsica que considera un sistema como una poblaci\u00f3n gigantesca de elementos que la componen (ya sea \u00e1tomos, mol\u00e9culas, part\u00edculas elementales u otros), y en el cual las propiedades surgen de acuerdo a las leyes de la probabilidad. En estos sistemas, existen propiedades emergentes que surgen con base en las interacciones y no de los componentes aislados. Cuando la f\u00edsica estad\u00edstica intenta explicar la dureza de un trozo de material, no puede hablar de la \u201cdureza de cada \u00e1tomo\u201d. Esa propiedad s\u00f3lo existe para un conjunto de muchos de ellos, y tiene su origen en las interacciones entre las nubes de electrones m\u00e1s externas de cada \u00e1tomo, que es algo que dilucidamos una vez que entendemos los electrones tanto como part\u00edculas cargadas como cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n La f\u00edsica estad\u00edstica nos entrega las reglas con las que podemos llegar a conclusiones sobre un sistema a partir del estudio de unos pocos de sus millones de componentes elementales, de forma similar a c\u00f3mo pronosticamos el resultado de una elecci\u00f3n donde participan millones de personas a partir de la encuesta a unos pocos cientos de votantes. Por ejemplo, dado que en un gas encerrado en un recipiente los \u00e1tomos tienen cada uno una velocidad al azar, y ejercen una fuerza al chocar contra las paredes, la f\u00edsica estad\u00edstica explica por qu\u00e9 la presi\u00f3n y la temperatura del gas, ambas propiedades emergentes, aumentan proporcionalmente.<\/p>\n\n\n\n Cuando, sin embargo, esa poblaci\u00f3n gigantesca de elementos interact\u00faa fuertemente entre s\u00ed, la f\u00edsica estad\u00edstica tradicional se queda corta, ya que entra en el terreno de los sistemas complejos. Como \u00e9stos en general dependen fuertemente de sus condiciones iniciales, las predicciones que podemos hacer sobre ellos deben tomar en cuenta todas esas posibles condiciones iniciales y combinarlas. Algo similar ocurre si las partes de un sistema complejo est\u00e1n conectadas de una manera arbitraria: el comportamiento del sistema podr\u00eda cambiar dr\u00e1sticamente dependiendo de cu\u00e1les conexiones est\u00e1n activas en una instancia dada. De hecho as\u00ed creemos que funciona la memoria humana: todo lo que sabemos es almacenado como el mapa de qu\u00e9 conexiones (sinapsis<\/em>) entre neuronas est\u00e1n activadas.<\/p>\n\n\n\n Para dar un ejemplo menos intimidante que la gigantesca complejidad del cerebro humano, pensemos en el juego del ajedrez. Tal como lo conocemos, la posici\u00f3n de partida siempre es exactamente la misma: blancas en un extremo, negras en el otro, rey y reina en el centro, torres en los extremos, peones formando una barrera, etc. S\u00f3lo conociendo esta posici\u00f3n inicial y las reglas del juego se ha desarrollado, durante los \u00faltimos cinco siglos, una extensa teor\u00eda para c\u00f3mo deben jugarse la apertura, el medio juego y el final. Pero, \u00bfqu\u00e9 suceder\u00eda si inventamos una variante del ajedrez donde la posici\u00f3n de partida es al azar, distinta juego a juego, dentro de ciertas reglas? Por ejemplo, podr\u00edamos inventar la regla de que toda posici\u00f3n legal es v\u00e1lida como posici\u00f3n inicial mientras ninguno de los reyes comience en jaque. En ese caso, la teor\u00eda general de cu\u00e1les son las mejores estrategias en la apertura, medio juego y final ya no ser\u00e1 la misma que conocemos: tendr\u00e1 que tomar en cuenta todas las posibles posiciones iniciales del tablero y su efecto decenas de movidas hacia adelante. Tal vez comprenderla nos tomar\u00eda no cinco siglos, sino cinco milenios.<\/p>\n\n\n\n La uni\u00f3n entre f\u00edsica estad\u00edstica y sistemas complejos que ha surgido, en gran parte debido al trabajo de Parisi, se parece mucho a este juego de ajedrez modificado donde no sabemos a priori<\/em> la posici\u00f3n inicial del tablero. La manera matem\u00e1ticamente correcta de hacer esto se conoce como el m\u00e9todo de las r\u00e9plicas<\/strong>, y es una de las razones del premio otorgado a Parisi. El m\u00e9todo de las r\u00e9plicas es la manera de tomar en cuenta las distintas posibles realizaciones de ciertas arbitrariedades en un sistema complejo (lo que podr\u00edamos llamar el desorden<\/strong> del sistema) al hacer predicciones sobre \u00e9l, estableciendo el protocolo adecuado para combinar las posibles variantes en que un sistema complejo puede aparecer. Para ello se imaginan r\u00e9plicas (copias id\u00e9nticas) del sistema y se toman promedios ponderados de las propiedades de cada r\u00e9plica bajo ciertas reglas. El desarrollo de este m\u00e9todo hizo posible avanzar la f\u00edsica estad\u00edstica y la teor\u00eda de procesos estoc\u00e1sticos a un nivel que permite hacer predicciones confiables en f\u00edsica de materiales, biolog\u00eda, inteligencia artificial, y por supuesto en la predicci\u00f3n del clima y el estudio del cambio clim\u00e1tico.<\/p>\n\n\n\n En resumen, el Premio Nobel de F\u00edsica 2021 reconoce esfuerzos te\u00f3ricos y computacionales, llevados a cabo independientemente, para fortalecer la maquinaria que hemos desarrollado para hacer predicciones certeras<\/strong> en el marco general de los sistemas complejos y la teor\u00eda de la complejidad, con un especial \u00e9nfasis en el uso de esta maquinaria para contestar la pregunta crucial de nuestros tiempos: c\u00f3mo entender y enfrentar la actual emergencia clim\u00e1tica que nos amenaza.<\/p>\n\n\n\n Sergio Davis<\/strong> \/ Investigador del CCHEN<\/abbr>-ID P2<\/sup>mc<\/strong> <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n En la CCHEN<\/abbr><\/strong><\/p> En el Centro de Investigaci\u00f3n en la Intersecci\u00f3n entre F\u00edsica de Plasmas, Materia y Complejidad (P2<\/sup>mc) hemos abordado el desaf\u00edo de estudiar los sistemas complejos y la complejidad tambi\u00e9n desde el punto de vista de la f\u00edsica estad\u00edstica; pero, enfoc\u00e1ndonos en la validez del concepto de temperatura en estos sistemas. En particular, recientemente hemos aportado al entendimiento de los llamados estados metaestables, estados en los que un sistema complejo puede \u00abquedarse atrapado\u00bb por mucho tiempo sin posibilidad de alcanzar un equilibrio con el entorno que lo rodea; vale decir, un estado metaestable puede estar mucho m\u00e1s fr\u00edo o mucho m\u00e1s caliente que su entorno. Un ejemplo cl\u00e1sico de estado metaestable es un l\u00edquido sobrecalentado muy por sobre su punto de ebullici\u00f3n, como el que podemos conseguir al calentar una taza de agua en el microondas, y que espont\u00e1neamente se evapora ante la m\u00e1s peque\u00f1a perturbaci\u00f3n. En el caso de un plasma, hemos contribuido a entenderlo como un sistema complejo en el que conviven distintas \u00abpoblaciones\u00bb de part\u00edculas cargadas (iones) con diferentes temperaturas. Hay otros temas en los que hemos trabajado estas ideas, pero ello ser\u00e1 tema de otro art\u00edculo. <\/p><\/td><\/tr><\/tbody><\/table>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El Premio Nobel en F\u00edsica 2021 fue otorgado \u201cpor contribuciones revolucionarias al entendimiento de los sistemas complejos\u201d, por un lado a Syukuro (Shukur\u014d) Manabe y Klaus Hasselmann, por establecer las bases del modelamiento moderno del clima y el cambio clim\u00e1tico, y, por otro lado, a Giorgio Parisi, por la comprensi\u00f3n de c\u00f3mo el desorden y… Leer m\u00e1s >><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[17],"tags":[],"class_list":["post-5872","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-noticias"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5872","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=5872"}],"version-history":[{"count":18,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5872\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5892,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5872\/revisions\/5892"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=5872"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=5872"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cchen.cl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=5872"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}