Cientistas da USP ajudam a quebrar paradigma científico de 400 anos

Quando há um sistema com um par de elementos com ritmos semelhantes, a interação entre ambos tende a se ajustar naturalmente de forma espontânea, até que esses movimentos sejam iguais. Esse paradigma científico perdurou por cerca de 400 anos e foi documentado pela primeira vez pelo físico e matemático holandês Christiaan Huygens no século 17.

No entanto, séculos depois, cientistas do Brasil descobriram que nem sempre as coisas funcionam assim. Em algumas ocasiões, para haver uma sincronização, é necessária a influência de um terceiro elemento.

A reformulação foi liderada pelo cientista brasileiro Tiago Pereira e pelo pesquisador holandês Eddie Nijholt, ambos vinculados ao Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da Universidade de São Paulo (USP). O trabalho também contou com a participação de especialistas de outros países e teve os resultados publicados na revista Nature em meados de junho.

“Durante muito tempo, ninguém sabia explicar direito como essa adaptação [entre os pares] acontecia. Em algumas situações, um sistema não influencia diretamente os outros. Em vez disso, ele muda a maneira como dois outros sistemas interagem. Quando isso acontece, mesmo os osciladores com ritmos iguais podem não se sincronizar dois a dois. A organização só aparece quando observamos os três juntos”, explica Pereira, que é apoiado pelo Instituto Serrapilheira.

Clima ajudou a dar o pontapé inicial para quebrar o paradigma

Em entrevista ao Metrópoles, Tiago Pereira afirmou que a ideia de tentar explicar o paradigma de centenas de anos veio durante o recebimento de um prêmio em Berlim, na Alemanha. Em uma palestra do evento, um cientista disse que havia pistas de que a relação entre as chuvas intensas na Índia e o fenômeno El Niño dependia também da atividade vulcânica, como se fosse um terceiro mediador.

“Não era simplesmente o El Niño influenciando as chuvas. Um terceiro elemento alterava a maneira como os dois fenômenos se relacionavam. Naturalmente, surgiu a pergunta: o que muda no comportamento coletivo quando um sistema não influencia diretamente os outros, mas modifica a forma como eles interagem?”, diz os pesquisador.

A fim de responder ao questionamento, os pesquisadores desenvolveram uma teoria matemática capaz de demonstrar que nenhum par entrava em sincronia, mas um trio conseguia manter uma organização coletiva muito precisa.

Para testar a ideia, os pesquisadores montaram um sistema com pequenos osciladores eletroquímicos preparados para impedir que os pares se sincronizassem. No entanto, espontaneamente, uma ordem aparece com três elementos.

“Mostramos que analisar relações entre pares pode esconder uma parte fundamental da organização do sistema”, aponta o pesquisador do ICMC/USP.

Na prática, a quebra do paradigma pode ser aplicada para analisar melhor vários fenômenos de diferentes áreas, incluindo a neurociência, o clima e sistemas tecnológicos, destacam os pesquisadores.

“Na neurociência, por exemplo, estamos acostumados a medir como duas áreas do cérebro se comportam uma em relação à outra. Mas, em muitos casos, uma terceira região pode alterar a forma como essas duas áreas interagem. Se olharmos apenas para os pares, podemos concluir que não existe organização, quando, na verdade, ela está presente na interação entre três regiões”, exemplifica Pereira.