Alfred J. Lotka

Alfred James Lotka (2 de marzo de 1880 -5 de diciembre de 1949) fue un matemático, químico físico y estadístico estadounidense, famoso por su trabajo en dinámica de poblaciones y energética. Lotka, biofísico, es mejor conocido por su propuesta del modelo depredador-presa, desarrollado simultáneamente pero independientemente de Vito Volterra. El modelo Lotka-Volterra sigue siendo la base de muchos modelos utilizados en el análisis de la dinámica de poblaciones en ecología.

Vida

Lotka nació en Lwów, Austria-Hungría (ahora Lviv, Ucrania) de padres polaco-estadounidenses. Sus padres, Jacques y Marie (Doebely) Lotka, eran ciudadanos estadounidenses. Obtuvo su B.Sc. en 1901 en la Universidad de Birmingham, Inglaterra, realizó trabajos de posgrado en 1901-02 en la Universidad de Leipzig, recibió una maestría en 1909 en la Universidad de Cornell y un doctorado en ciencias. en la Universidad de Birmingham en 1912.

Ocupaciones

• Asistente químico para General Chemical Company (1902-1908, 1914-1919)
• Examinador de patentes para la Oficina de Patentes de Estados Unidos (1909)
• Médico auxiliar de la Oficina Nacional de Normas (1909-1911)
• Editor del Scientific American Supplement (1911-1914)
• Funcionario de la Universidad Johns Hopkins (1922-1924)
• Statistician for the Metropolitan Life Insurance Company, New York City (1924 hasta su jubilación en 1948)

En 1935, se casó con Romola Beattie. No tuvieron hijos.

Murió en Red Bank, Nueva Jersey.

Trabajo

Aunque hoy en día es conocido principalmente por las ecuaciones de Lotka-Volterra utilizadas en ecología, Lotka era un biomatemático y bioestadístico que buscaba aplicar los principios de las ciencias físicas también a las ciencias biológicas. Su principal interés era la demografía, lo que posiblemente influyó en su elección profesional como estadístico en Metropolitan Life Insurance.

Una de las primeras publicaciones de Lotka, en 1912, propuso una solución al segundo modelo de malaria de Ronald Ross. En 1923, publicó un análisis exhaustivo en cinco partes y una ampliación de los dos modelos de malaria de Ross. La cuarta parte de la serie, en coautoría de F. R. Sharpe, modeló el desfase temporal de la incubación de patógenos. Lotka publicó Elementos de biología física en 1925, uno de los primeros libros sobre biología matemática después de Sobre crecimiento y forma de D'Arcy Thompson. También es conocido por su perspectiva energética sobre la evolución. Lotka propuso que la selección natural era, en esencia, una lucha entre organismos por la energía disponible; El principio de Lotka establece que los organismos que sobreviven y prosperan son aquellos que capturan y utilizan energía de manera más eficiente que sus competidores. Lotka extendió su marco energético a la sociedad humana. En particular, sugirió que el cambio en la dependencia de la energía solar a la energía no renovable plantearía desafíos únicos y fundamentales para la sociedad. Estas teorías convirtieron a Lotka en un importante precursor del desarrollo de la economía biofísica y la economía ecológica, impulsadas por Frederick Soddy, Howard Odum y otros.

Elementos de biología física

Mientras estaba en Johns Hopkins, Lotka completó su libro Elementos de biología física (1925), en el que amplió el trabajo de Pierre François Verhulst. Su primer libro resume su trabajo anterior y organiza sus ideas sobre la unidad y universalidad de las leyes físicas, haciendo sus trabajos accesibles a otros científicos. Aunque el libro cubrió una gran cantidad de temas, desde la energética de la evolución (ver más abajo) hasta la naturaleza física de la conciencia, el autor es conocido principalmente hoy por la ecuación de Lotka-Volterra de la dinámica de poblaciones.

Energética de la evolución

Su trabajo anterior se centró en la energética y las aplicaciones de la termodinámica en las ciencias de la vida.

Lotka propuso la teoría de que el concepto darwiniano de selección natural podría cuantificarse como una ley física. La ley que propuso fue que el principio selectivo de la evolución era aquel que favorecía la máxima transformación del flujo de energía útil. El ecólogo de sistemas generales Howard T. Odum aplicó más tarde la propuesta de Lotka como rasgo rector central de su trabajo en ecología de ecosistemas. Odum llamó a la ley de Lotka el principio de máxima potencia.

Demografía y salud pública

El trabajo de Lotka en demografía matemática comenzó en 1907 con la publicación de artículos en las revistas Science y American Journal of Science. Publicó varias docenas de artículos sobre el tema a lo largo de más de dos décadas, culminando con Théorie Analytique des Associations Biologiques (Teoría analítica de las asociaciones biológicas). La Parte 1, de 45 páginas, titulada Príncipes, se publicó en 1934; la segunda parte, de 149 páginas, titulada Analyse demographique avec application particuliere a l'espece humaine, se publicó en 1939; ambos de Hermann & Cie, París.

Bibliometría

Dentro del campo de la bibliometría, particularmente la parte dedicada al estudio de publicaciones científicas, Lotka se destaca por aportar "la ley de Lotka". La ley descubierta por Lotka se relaciona con la productividad de los científicos. Como señaló W. G. Poitier en 1981: "La distribución de Lotka se basa en una ley del cuadrado inverso donde el número de autores que escriben n artículos es 1/n² del número de autores que escriben un artículo. Cada área temática puede tener asociado un exponente que represente su tasa específica de productividad del autor." El trabajo de Lotka provocó investigaciones adicionales y, finalmente, contribuyó de manera fundamental al campo de la cienciometría, el estudio científico de las publicaciones científicas.

Se asoció con Louis Israel Dublin, otro estadístico de Metropolitan Life, para escribir tres libros sobre demografía y salud pública: The Money Value of a Man (1930), Length of Life. (1936) y Veinticinco años de progreso sanitario (1937).

Honores

• Presidente de la Asociación de Población de América (1938-1939)
• Presidente de la American Statistical Association (1942)
• Vicepresidente de la Unión para la Investigación Científica de Problemas de Población
• Presidente del Comité Nacional de la Unión de los Estados Unidos
• Fellow of American Public Health Association
• Fellow of Institute of Mathematical Statistics

Publicaciones

• A. J. Lotka (1925) "Elementos de la biología física" reimpresado por Dover en 1956 como Elementos de la biología matemática.
• Lotka, A. J. (1939) Théorie Analytique des Associations Biologiques traducido en 1998 Teoría analítica de las poblaciones biológicas. Nueva York: Plenum Press.
• Lotka, A. J. (1989). Lotka sobre estudio demográfico, ecología y evolución. Population and Development Review, 15(3), 539-550.
• Lotka, A. J. (1998). Teoría analítica de las poblaciones biológicas. Nueva York: Plenum Press