Estudo da USP desafia paradigma científico estabelecido há 400 anos
Pesquisa publicada na Nature mostra que alguns sistemas só alcançam sincronização com a participação de um terceiro elemento
Um estudo liderado por pesquisadores vinculados ao Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da Universidade de São Paulo (USP) propôs uma reformulação de um paradigma científico que permanece influente desde o século 17. Os resultados indicam que, em determinadas situações, dois elementos com ritmos semelhantes não conseguem se sincronizar sozinhos, sendo necessária a participação de um terceiro componente para que a organização do sistema aconteça.
A pesquisa foi conduzida pelo cientista brasileiro Tiago Pereira e pelo pesquisador holandês Eddie Nijholt, com a colaboração de especialistas de outros países. Os resultados foram publicados na revista científica Nature em meados de junho.
Paradigma surgiu no século 17
A ideia tradicional sobre sincronização remonta aos estudos do físico e matemático holandês Christiaan Huygens, que, no século 17, observou que sistemas compostos por pares de elementos com ritmos semelhantes tendem a ajustar espontaneamente seus movimentos até entrarem em sincronia.
Essa interpretação permaneceu como referência científica por aproximadamente 400 anos.
Entretanto, segundo o novo estudo, esse comportamento não explica todos os casos observados na natureza.
De acordo com Tiago Pereira, há situações em que um sistema não influencia diretamente outro, mas modifica a forma como dois elementos interagem entre si. Nesses casos, a sincronização não pode ser compreendida apenas pela análise do par, surgindo apenas quando um terceiro elemento participa da dinâmica.
“Durante muito tempo, ninguém sabia explicar direito como essa adaptação 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, pesquisador apoiado pelo Instituto Serrapilheira.
Ideia surgiu durante viagem à Alemanha
Segundo Pereira, a inspiração para investigar essa possibilidade surgiu durante uma viagem a Berlim, na Alemanha, onde recebeu um prêmio científico.
Durante uma palestra, um pesquisador comentou que existiam indícios de que a relação entre as chuvas intensas na Índia e o fenômeno El Niño poderia depender também da atividade vulcânica, funcionando como um terceiro mediador na interação entre os sistemas.
A observação levou os cientistas a testar essa hipótese em laboratório.
Os pesquisadores construíram um sistema composto por pequenos osciladores eletroquímicos projetados para impedir que pares de elementos se sincronizassem diretamente. Ainda assim, quando um terceiro elemento foi considerado, uma organização espontânea passou a surgir.
Segundo Pereira, o experimento demonstrou que analisar apenas relações entre pares pode ocultar aspectos fundamentais do funcionamento de sistemas complexos.
Descoberta pode ampliar estudos em diferentes áreas
Os pesquisadores destacam que a reformulação desse paradigma poderá contribuir para o estudo de fenômenos em diversas áreas da ciência.
Entre as aplicações mencionadas estão pesquisas sobre clima, sistemas tecnológicos e neurociência.
Como exemplo, Pereira explica que estudos sobre o cérebro normalmente analisam a relação entre duas regiões cerebrais. No entanto, uma terceira área pode modificar completamente a interação entre elas.
Assim, observar apenas pares pode levar à conclusão equivocada de que não existe organização, quando ela, na realidade, depende da interação simultânea entre três componentes.
Segundo os autores, o trabalho amplia a compreensão sobre sistemas complexos e propõe uma nova forma de interpretar processos de sincronização que, durante séculos, foram explicados apenas por relações entre pares.
*Sob supervisão de Giovanna Gomes
