Compreenda a teoria do caos e o efeito borboleta, que ajudam a explicar o universo

E havia dois irmãos que queriam despedir-se da avó que sofria de uma doença incurável e não se despediram.

Você viu o caos que causou?

Esse detalhe aparentemente insignificante de amarrar os cadarços só então provocou uma série de eventos muito diferentes do que muitos esperavam.

Mas não se preocupe. Se isso acontecer na vida real, você não terá que sentir remorso. O que aconteceu foi apenas a teoria da ação do caos e o efeito borboleta.

Esses dois conceitos estão presentes em nosso dia a dia, ajudando a entender como funciona o universo e servindo como princípio fundamental para o desenvolvimento de novas tecnologias com aplicação em diferentes áreas do conhecimento. Mas do que se trata?

Vamos começar com o efeito borboleta que inspirou artistas, cineastas, escritores e cientistas.

Em 1952, o escritor americano de ficção científica Ray Bradbury publicou um conto, “The Sound of Thunder”. Nessa história, o personagem pisa em uma borboleta e esse pequeno detalhe tem sérias consequências – incluindo a ascensão do líder fascista ao poder.

Em 1961, o que era ficção tornou-se realidade científica. Naquele ano, o meteorologista Edward Lorenz, também americano, trabalhou em um modelo matemático para previsão do tempo.

Para fazer isso, ele inseriu dados como temperatura, umidade, pressão e direção do vento em seu computador e observou os resultados. Em seguida, ele inseriu novamente os mesmos dados para verificar os resultados obtidos pela primeira vez.

E aqui, inesperadamente, partindo dos mesmos dados em ambas as ocasiões, a segunda previsão do tempo foi completamente diferente da primeira.

Inicialmente, as duas previsões eram semelhantes, mas conforme o modelo progredia ao longo do tempo, as diferenças entre os dois resultados se tornavam cada vez maiores.

Essa diferença radical entre as duas previsões era simplesmente porque o computador de Lorenz arredondou os dados pela segunda vez, contando algumas casas decimais a menos.

Percebeu-se então que algumas casas decimais aparentemente insignificantes poderiam causar mudanças monumentais ao longo do tempo. Para Lorenzo, foi o mesmo que disse que o vento que faz uma borboleta bater as asas no Brasil pode causar um tornado no Texas, nos Estados Unidos.

Assim nasceu a teoria do caos com seu efeito borboleta, sugerindo que variações muito pequenas podem parecer insignificantes, mas irão gerar grandes mudanças ao longo do tempo, causando uma sensação de caos.

A teoria do caos representou um grande desafio para a física clássica, que era guiada pelas leis de Newton.

De acordo com essas leis, uma vez conhecidas as condições iniciais do objeto, será possível, com relativa facilidade, prever seu comportamento no futuro.

Ou seja, as leis de Newton são determinísticas. Graças a Newton, é possível, por exemplo, prever o movimento dos planetas ou a trajetória de uma bala.

Mas a teoria do caos avisa que as variações iniciais, embora pequenas, tornarão as previsões impossíveis com o tempo.

Em princípio, as leis de Newton dizem que, dados dados perfeitos, é possível fazer previsões. Mas, na prática, a teoria do caos nos ensina que, por ser impossível ter dados perfeitos, a partir de certo ponto de predição eles se tornam inviáveis.

“A teoria do caos é revolucionária porque afirma que mesmo para a física de Newton pode haver casos em que, em princípio, o determinismo é correto, mas na prática o sistema parece se comportar de forma imprevisível como jogar os dados”, disse o BBC News Mundo à BBC. Serviço) Paul Halpern, Professor de Física da Universidade da Filadélfia, EUA.

A teoria do caos é um princípio que se aplica ao que os matemáticos chamam de “sistemas dinâmicos”.

Um sistema dinâmico é qualquer conjunto de fatos sucessivos que mudam ou evoluem com o tempo, como as condições meteorológicas ou a população de uma cidade. Quando esse sistema é muito sensível a variações nas condições iniciais, é denominado sistema caótico.

Mas enquanto por causa do caos tudo parece se mover aleatoriamente, aleatoriamente ou imprevisivelmente, o próprio caos na verdade cria padrões ao longo do tempo.

Por mais caótico que possa parecer, o sistema segue um caminho até certos pontos. Esses pontos de destino do sistema são conhecidos como “atratores”.

No caso de Lorenz, por exemplo, os cálculos usados ​​para seu modelo criaram, ao longo do tempo, um padrão que, aliás, lembrava asas de borboleta. O conjunto de atratores no sistema forma os chamados “fractais”.

“Um fractal é algo que é‘ auto-similar ’,” de acordo com Halpern. É um objeto matemático em que qualquer parte, quando observada cuidadosamente, se parece com o objeto inteiro.

“Um fractal perfeito é aquele que, ao se aproximar de uma imagem, tem a mesma aparência que se observa ao se afastar”, disse o especialista. “Alguns dos atratores são vistos como fractais.”

Para Halpern, na vida cotidiana, a teoria do caos “serve para conhecer os limites de nosso conhecimento”.

No campo meteorológico, por exemplo, é útil saber em que ponto a previsão do tempo começa a perder precisão.

Halpern também menciona que o conceito de padrões que criam atratores é sustentado por pesquisas médicas que buscam prever o que pode acontecer à saúde humana, com base em dados coletados ao longo do tempo.

Por outro lado, os fractais são amplamente utilizados no desenvolvimento de tecnologia digital, telecomunicações, produção de imagens de alta resolução e até mesmo no desenvolvimento de modelos cosmológicos.

Se formos além, a teoria do caos nos levará a questões existenciais. “Isso mostra que, mesmo que nosso determinismo seja perfeito, existem lacunas em nosso conhecimento – quando se trata de prever o futuro”, diz Halpern.

E o professor afirma que para alguns é um argumento que comprova a existência do livre arbítrio, mas seria uma discussão ainda mais caótica.

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