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 predicción meteorológica y climática , así como la base de la física atmosférica y la meteorología asistidas por computadora . [1] [2] Es mejor conocido como el fundador de la teoría del caos moderna , una rama de las matemáticas que se centra en el comportamiento de los sistemas dinámicos que son muy sensibles a las condiciones iniciales . [3]
Edward Norton Lorenz | |
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Nació | West Hartford, Connecticut , Estados Unidos | 23 de mayo de 1917
Fallecido | 16 de abril de 2008 Cambridge, Massachusetts , Estados Unidos | (90 años)
alma mater | Dartmouth College (BA, 1938) Universidad de Harvard (MA, 1940) Instituto de Tecnología de Massachusetts (SM, 1943; ScD, 1948) |
Conocido por | Teoría del caos Atractor de Lorenz Efecto mariposa |
Premios | Medalla de oro Symons (1973) Premio Crafoord (1983) Premio Kyoto (1991) Medalla de oro Lomonosov (2004) |
Carrera científica | |
Campos | Matemáticas y Meteorología |
Instituciones | Instituto de Tecnología de Massachusetts |
Tesis | Un método para aplicar las ecuaciones hidrodinámicas y termodinámicas a modelos atmosféricos (1948) |
Asesor de doctorado | James Murdoch Austin |
Estudiantes de doctorado | Kevin E. Trenberth William D. Sellers |
Su descubrimiento del caos determinista "influyó profundamente en una amplia gama de ciencias básicas y provocó uno de los cambios más dramáticos en la visión de la naturaleza de la humanidad desde Sir Isaac Newton", según el comité que le otorgó el Premio de Kioto de 1991 para las ciencias básicas en el campo de las ciencias terrestres y planetarias. [4]
Información biográfica
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 de Tecnología de Massachusetts , y su abuelo materno, Lewis M. Norton , desarrollaron 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 en la vida, Lorenz vivió en Cambridge, Massachusetts con su esposa, Jane Loban, y sus tres hijos, Nancy, Cheryl y Edward. [7] Era un ávido amante de la naturaleza, que disfrutaba del senderismo, la escalada y el esquí de fondo. Siguió con estas actividades hasta muy tarde en su vida. El 16 de abril de 2008, Lorenz murió en su casa en Cambridge, MA, de cáncer a la edad de 90 años. [8]
Educación
Lorenz recibió una licenciatura en matemáticas de Dartmouth College en 1938 y una maestría en matemáticas de Harvard en 1940. Trabajó como pronosticador meteorológico para el Cuerpo Aéreo 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 de Tecnología de Massachusetts . [7] Obtuvo una maestría y un doctorado en meteorología del MIT en 1943 y 1948.
Su tesis doctoral, titulada "Un método de aplicación de ecuaciones hidrodinámicas y termodinámicas a modelos atmosféricos" y realizada con el asesor James Murdoch Austin , describió una aplicación de ecuaciones dinámicas de fluidos al problema práctico de predecir el movimiento de las tormentas. [9]
Carrera científica
Lorenz pasó la totalidad de su carrera científica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts . En 1948, se incorporó 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 permaneció como profesor antes de convertirse en profesor emérito en 1987. [10]
Circulación atmosférica
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 histórico, titulado "La naturaleza y 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]
Predicción numérica del tiempo
En la década de 1950, Lorenz se interesó y comenzó a trabajar en la predicción numérica del clima , que dependía de las computadoras para pronosticar el clima 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 de la 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 utilizó para evaluar técnicas de pronóstico estadístico. . [14] A finales de la década de 1950, Lorenz se mostró escéptico sobre la idoneidad de los modelos estadísticos lineales en meteorología, ya que la mayoría de los fenómenos atmosféricos implicados en la predicción meteorológica no son lineales . [2] Fue durante este tiempo que se produjo su descubrimiento del caos determinista . [15]
Teoría del caos
En 1961, Lorenz estaba usando una computadora digital simple, una Royal McBee LGP-30 , para simular patrones climáticos modelando 12 variables, que representan cosas como la temperatura y la velocidad del viento. Quería volver a ver una secuencia de datos y, para ahorrar tiempo, inició la simulación en medio de su curso. Lo hizo ingresando una copia impresa 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 al cálculo anterior. El culpable: un número decimal redondeado en la impresión de la computadora. La computadora funcionó con precisión de 6 dígitos, pero la impresión redondeó las variables a un número de 3 dígitos, por lo que un valor como 0.506127 se imprimió como 0.506. Esta diferencia es mínima, 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 el resultado a largo plazo. [dieciséis]
El descubrimiento de Lorenz, que dio su nombre a los atractores de Lorenz , mostró que incluso el modelado atmosférico detallado no puede, en general, realizar predicciones meteorológicas precisas a largo plazo. Su trabajo sobre el tema culminó con 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] [17] Afirma en ese documento:
"Dos estados que difieren en cantidades imperceptibles pueden eventualmente evolucionar a dos estados considerablemente diferentes ... Si, entonces, hay algún error en la observación del estado actual, y en cualquier sistema real tales errores parecen inevitables, una predicción aceptable de un estado instantáneo en un futuro lejano bien puede ser imposible ... En vista de la inexactitud inevitable y la falta de completitud de las observaciones meteorológicas, parecería que no existen pronósticos precisos a muy largo plazo ".
Su descripción del efecto mariposa , la idea de que pequeños cambios pueden tener grandes consecuencias, siguió en 1969. [2] [18] [19]
Las ideas de Lorenz sobre el caos determinista resonaron ampliamente a partir de los años setenta y ochenta, cuando impulsó nuevos campos de estudio en prácticamente todas las ramas de la ciencia, desde la biología hasta la geología y la física. En meteorología, llevó a la conclusión de que puede ser fundamentalmente imposible predecir el clima más allá de dos o tres semanas con un grado razonable de precisión. Sin embargo, el reconocimiento del caos ha llevado a mejoras en el pronóstico del tiempo , ya que ahora los meteorólogos reconocen que las mediciones son imperfectas y, por lo tanto, ejecutan muchas simulaciones a partir de condiciones ligeramente diferentes, lo que se denomina pronóstico por conjuntos . [20]
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".
Al final de 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 igual a un Premio Nobel . [8] También fue galardonado con el Premio Kyoto de ciencias básicas en el campo de las ciencias terrestres y planetarias en 1991, [21] el Premio Buys Ballot en 2004 y el Premio Tomassoni en 2008. [22] En 2018, un breve documental se hizo sobre el inmenso legado científico de Lorenz en todo, desde cómo predecimos el clima hasta nuestra comprensión del universo. [23]
Legado
Lorenz es recordado por colegas y amigos por su comportamiento tranquilo, humildad gentil y amor por la naturaleza. [24] Su amigo cercano y colaborador Jule Charney lo describió como "un genio con alma de artista" . [13]
El Centro Lorenz
En 2011, el Centro Lorenz, un grupo de expertos sobre el clima dedicado a la investigación científica fundamental, se fundó en el MIT en honor a Lorenz y su trabajo pionero en la teoría del caos y la ciencia del clima . [25]
Celebración del centenario
En febrero de 2018, el Centro Lorenz y el Fondo Henry Houghton organizaron un simposio, denominado MIT sobre Caos y Clima, 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 muchas 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. dejaron atrás la integridad, el optimismo y la colaboración. Un video producido para el evento destaca la marca indeleble de Charney y Lorenz en el MIT y el campo de la meteorología en su conjunto. [26]
Publicaciones
Lorenz publicó muchos libros y artículos, una selección de los cuales se puede encontrar a continuación. Puede encontrar una lista más completa en el sitio web del Centro Lorenz: enlace
- 1955 Energía potencial disponible y mantenimiento de la circulación general. Tellus . Vol. 7; 2. Enlace
- 1963 Flujo determinista no periódico. Revista de Ciencias Atmosféricas . Vol. 20: 130-141. Enlace .
- 1967 Naturaleza y teoría de la circulación general de la atmósfera. Organización Meteorológica Mundial . Vol. 218. Enlace
- 1969 Tres enfoques de la predictibilidad atmosférica. Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense . Vol. 50; 345–349. Enlace
- 1972 Previsibilidad: ¿El aleteo de las alas de una mariposa en Brasil desencadenó un tornado en Texas? Asociación Estadounidense para el Avance de las Ciencias; 139ª sesión. Enlace
- 1976 Teorías no deterministas del cambio climático. Investigación Cuaternaria . Vol. 6. Enlace
- 1990 ¿Pueden el caos y la intransitividad conducir a la variabilidad interanual? Tellus . Vol. 42A. Enlace
- 2005 Diseño de modelos caóticos. Revista de Ciencias Atmosféricas . Vol. 62, núm. 5: 1574-1587. Enlace
Premios
- 1969 Medalla de Investigación Carl-Gustaf Rossby , Sociedad Meteorológica Estadounidense .
- 1973 Medalla de oro Symons , Real Sociedad Meteorológica .
- 1975 Miembro de la Academia Nacional de Ciencias (EE. UU.).
- 1981 Miembro de la Academia Noruega de Ciencias y Letras .
- 1983 Premio Crafoord , Real Academia de Ciencias de Suecia .
- 1984 Miembro honorario de la Real Sociedad Meteorológica .
- 1989 Medalla Elliott Cresson , The Franklin Institute
- Premio de Kioto de 1991 por ... su logro científico más audaz en el descubrimiento del "caos determinista".
- 2000 Premio de la Organización Meteorológica Internacional de la Organización Meteorológica Mundial
- 2004 Compra la medalla de la Real Academia de las Artes y las Ciencias de los Países Bajos .
- 2004 Medalla de oro Lomonosov de la Academia de Ciencias de Rusia
Ver también
- Teoría del caos
- Atractor
- Matemáticas experimentales
- Atractor de Lorenz
- Ciclo energético de Lorenz
- Meteorología
- Predicción numérica del tiempo
- Jule Gregory Charney
Referencias
- ^ Palmer, TN (2009). "Edward Norton Lorenz. 23 de mayo de 1917 - 16 de abril de 2008" . Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . 55 : 139-155. doi : 10.1098 / rsbm.2009.0004 .
- ^ a b c d Tim Palmer (2008). "Edward Norton Lorenz". La física hoy . 61 (9): 81–82. Código bibliográfico : 2008PhT .... 61i..81P . doi : 10.1063 / 1.2982132 .
- ^ Motter AE y Campbell DK (2013). Caos a los cincuenta , Physics Today 66 (5), 27-33.
- ^ Kenneth Chang (17 de abril de 2008). "Edward N. Lorenz, un meteorólogo y padre de la teoría del caos, muere a los 90" . The New York Times . Consultado el 1 de abril de 2019 .
- ^ "Lorenz recibe el premio Kioto 1991" . Oficina de noticias del MIT. 1991. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2008.
- ^ Emanuel, Kerry (2011). Edward Norton Lorenz (1917-2008) (PDF) . Washington, DC: Academia Nacional de Ciencias. pag. 4.
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- ^ a b c "Edward Lorenz, padre de la teoría del caos, muere a los 90 años" . CNN .[ enlace muerto ]
- ^ Lorenz, EN (1948). Un método para aplicar las ecuaciones hidrodinámicas y termodinámicas al modelo atmosférico (Thesis Sc.D.). Instituto de Tecnología de Massachusetts. Dpto. De Meteorología. hdl : 1721,1 / 44688 .
- ^ "Edward Lorenz, padre de la teoría del caos y el efecto mariposa, muere a los 90" (PDF) . Charla técnica del MIT . 2008-04-30 . Consultado el 1 de abril de 2019 .
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- ^ "Cuando el efecto mariposa tomó vuelo" . Revisión de tecnología del MIT . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2017 . Consultado el 3 de abril de 2019 .
- ^ Maggie Fox, Eric Walsh (2008). "Edward Lorenz, padre de la teoría del caos, muerto a los 90" . Reuters .
- ^ "Premios Tomassoni" . Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma "La Sapienza".
- ^ Josh Kastorf . "Clima y caos: el trabajo de Edward N. Lorenz" .
- ^ Emanuel, Kerry (2011). Edward Norton Lorenz (1917-2008) (PDF) . Washington, DC: Academia Nacional de Ciencias. pag. 4.
- ^ "El Centro Lorenz Quiénes Somos" .
- ^ "Celebrando la ciencia de Jule Charney y Ed Lorenz" .
enlaces externos
- "Clima y caos: el trabajo de Edward N. Lorenz", 2018
- Video clip de Edward N. Lorenz hablando en la Conferencia Internacional sobre Sistemas Complejos, organizada por el Instituto de Sistemas Complejos de Nueva Inglaterra (NECSI)
- Obituario , The Daily Telegraph , 18 de abril de 2008.
- Memoria biográfica de la Academia Nacional de Ciencias