Un punto de inflexión es un umbral crítico en el que un sistema dinámico sufre una transformación irreversible, normalmente debido a un pequeño cambio en las entradas o los parámetros. Este concepto es muy amplio y puede referirse a la extinción de una especie animal o vegetal, el agotamiento de una fuente de agua, o el colapso financiero de una institución, entre muchos otros fenómenos naturales y sociales.
Simulaciones numéricas de puntos de inflexión por Everton Santos Medeiros, investigador del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP) en Brasil, Proporcionar una mejor comprensión de las características de este punto sin retorno y lo que le sucede a un sistema después de su aparición. El estudio ha sido publicado en Informes científicos .
"Oceánico, atmosférico, ecológico, Los sistemas económicos y de otro tipo pueden sufrir transiciones de este tipo, Medeiros dijo a Agência FAPESP:“Los parámetros del sistema cambian gradualmente hasta que se alcanza un límite en el que un pequeño cambio provoca una transición abrupta e irreversible. El concepto de punto de inflexión es bien conocido en la literatura. Nuestro estudio se propuso investigar qué sucede poco después de esta transición crítica ".
Medeiros diseñó un sistema dinámico cíclico genérico para modelar este tipo de transición. Eligió un sistema cíclico porque la mayoría de los fenómenos naturales son cíclicos en respuesta a forzamientos periódicos, como las diferencias en la luz solar asociadas con las estaciones del año.
"De ahí nuestra preferencia por un sistema dinámico cíclico genérico que podría describirse mediante una simple ecuación diferencial, Medeiros explicó. "Nuestras simulaciones numéricas variaron los parámetros de la ecuación hasta que alcanzaron un punto de inflexión definido por la eliminación del comportamiento que describieron".
Profesor Iberê Luiz Caldas, coautor del artículo, hizo una distinción importante:"Nuestro estudio no se centra en sistemas dinámicos complejos, pero en sistemas dinámicos simples que pueden mostrar un comportamiento complejo, es decir., sistemas dinámicos descritos por ecuaciones diferenciales no lineales que tienen soluciones complejas ". Estos sistemas fueron estudiados por el gran físico francés, matemático y filósofo Henri Poincaré (1854-1912).
La histéresis es una característica clave de las transiciones que se clasifican como puntos de inflexión:una vez que se alcanza el umbral crítico y el régimen dinámico se destruye abruptamente, el régimen no puede restaurarse simplemente revirtiendo la tendencia que causó el colapso. La extinción de una especie animal, el agotamiento de un depósito de agua y el deshielo de un glaciar siguen este tipo de patrón histerético en el que se produce un daño irreversible cuando se alcanza el punto de inflexión.
"Pero lo que mostró nuestro estudio, y este es su principal aporte, es que para ciertos fenómenos cíclicos, la dinámica del sistema dura un cierto tiempo después del punto de inflexión, y esta persistencia puede enmascarar la transición misma, "Medeiros dijo." Tome una especie en peligro de extinción, por ejemplo. Es posible que haya pasado el punto sin retorno y se haya condenado irreversiblemente. Sin embargo, los miembros individuales de la especie continúan existiendo y reproduciéndose en la naturaleza. Este efecto transitorio oculta el hecho de que, a la larga, la especie ya está extinta. En nuestro estudio, mediante simulación numérica, logramos observar este efecto transitorio siguiendo la singularidad que configura un punto de inflexión ".
Por lo tanto, los fundamentos de un fenómeno cambian irreversiblemente en el punto de inflexión, pero debido a una especie de "efecto residual", el proceso parece conservar sus características originales durante un tiempo, enmascarando la transformación que ha ocurrido.
"Debido al efecto transitorio, El cambio histerético se confunde con un cambio gradual que puede corregirse fácilmente. La transición puede parecer suave, pero en realidad puede ser crítica. En este caso, eliminar la causa no es suficiente para revertir el colapso del sistema, "Dijo Medeiros.
"Es difícil saber en situaciones de la vida real si se ha alcanzado un punto de inflexión o no, "Dijo Caldas." Por ejemplo, ¿Se puede rehabilitar la Mata Atlántica entre São Paulo y Santos, ¿O está irremediablemente perdido? Todavía hay mucha vegetación en la zona, para que la gente tenga la impresión de que se puede restaurar con iniciativas capaces de reparar el daño causado. ¿Pero es ese el caso? ¿No es la vegetación restante solo un efecto transitorio, para que el colapso del bosque en esa región no se pueda revertir? Una lección que se puede extraer de nuestro estudio es que se debe tener mucho cuidado cuando aparecen síntomas de deterioro. No todos los deterioros pueden revertirse ".
