Um novo estudo conduzido por cientistas da Universidade de São Paulo (USP) está desafiando um paradigma científico que perdurou por cerca de 400 anos, relacionado à sincronização de sistemas com elementos de ritmos semelhantes. A teoria, que foi inicialmente documentada pelo físico e matemático holandês Christiaan Huygens no século 17, sugere que esses elementos tendem a se ajustar de forma espontânea até que seus movimentos sejam idênticos. No entanto, a pesquisa recente indica que essa não é a única forma de sincronização, uma vez que a presença de um terceiro elemento pode ser crucial para que essa interação ocorra.
O estudo foi liderado pelo cientista brasileiro Tiago Pereira e pelo pesquisador holandês Eddie Nijholt, ambos associados ao Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP. A pesquisa contou com a colaboração de especialistas de outros países e teve seus resultados publicados na renomada revista científica Nature em junho de 2023. Pereira, que recebe apoio do Instituto Serrapilheira, destaca que, por muito tempo, a explicação sobre a adaptação entre pares de sistemas não era clara. Ele enfatiza que, em certas situações, um sistema não influencia diretamente os outros, mas sim altera a maneira como dois sistemas interagem entre si.
“Quando isso ocorre, mesmo os osciladores com ritmos iguais podem não se sincronizar entre si. A organização emerge apenas quando analisamos os três juntos”, explica Pereira. A motivação para investigar essa nova perspectiva surgiu durante um evento em Berlim, onde o pesquisador ouviu uma palestra que mencionava a relação entre chuvas intensas na Índia e o fenômeno El Niño, sugerindo que a atividade vulcânica poderia atuar como um terceiro mediador nessa interação. Essa observação levou Pereira a questionar como o comportamento coletivo de sistemas poderia ser alterado quando um deles não influencia diretamente os outros, mas modifica a forma como interagem.
Para abordar essa questão, os pesquisadores desenvolveram uma teoria matemática que demonstra que pares de sistemas não conseguem entrar em sincronia de forma independente, enquanto um trio pode manter uma organização coletiva precisa. Para testar essa teoria, os cientistas montaram um sistema composto por pequenos osciladores eletroquímicos, projetados para impedir a sincronização entre pares. O resultado foi surpreendente: uma ordem emergiu quando três elementos estavam presentes.
Pereira ressalta que a análise das relações entre pares pode ocultar aspectos fundamentais da organização do sistema. A quebra desse paradigma tem implicações significativas em diversas áreas do conhecimento, como neurociência, climatologia e sistemas tecnológicos. Na neurociência, por exemplo, é comum medir como duas regiões do cérebro se comportam em relação uma à outra. Contudo, a pesquisa sugere que uma terceira região pode influenciar essa interação, levando à conclusão de que, ao focar apenas nos pares, pode-se perder de vista uma organização que realmente existe na interação entre três áreas do cérebro.
Assim, a pesquisa da USP não apenas desafia um conceito científico estabelecido, mas também abre novas possibilidades para entender a complexidade das interações em sistemas dinâmicos, o que pode enriquecer a pesquisa em diversas disciplinas científicas.
