A ciência popular moderna e a literatura popular costumam usar os termos "sinergia", "teoria do caos" e "ponto de bifurcação". Essa nova tendência de uso populista da teoria de sistemas complexos muitas vezes substitui o significado conceitual e contextual das definições. Vamos tentar não de forma abstrusa, mas ainda próxima ao científico, explicar ao leitor interessado o significado e a essência desses conceitos.
Ciência e sistemas auto-organizados
Uma doutrina interdisciplinar que explora padrões em sistemas complexos de qualquer natureza é a sinergética. O ponto de bifurcação como ponto de virada ou momento de escolha é um conceito chave na teoria do comportamento de sistemas complexos. O conceito sinérgico de sistemas complexos implica em sua abertura (troca de matéria, energia, informação com o meio ambiente), não linearidade de desenvolvimento (presença de muitos caminhos de desenvolvimento), dissipatividade (descarga de excesso de entropia) ea possibilidade de um estado de bifurcação (escolha ou ponto de crise). A teoria sinérgica é aplicável a todos os sistemas onde há uma sequência e mudanças espasmódicas que se desenvolvem ao longo do tempo - biológicas, sociais, econômicas, físicas.
Buridan's Buridan
Uma técnica comum é explicar coisas complexas com exemplos simples. Uma ilustração clássica que descreve o estado de um sistema que se aproxima de um ponto de bifurcação é o exemplo do famoso lógico do século XIV Jean Buridan com um burro, seu mestre e um filósofo. Estas são as tarefas iniciais. Há um assunto de escolha - duas braçadas de feno. Existe um sistema aberto - um burro, localizado à mesma distância dos dois palheiros. Os observadores são o mestre do burro e o filósofo. A questão é: qual punhado de feno o burro escolherá? Na parábola de Buridan, durante três dias as pessoas observaram o burro, que não podia fazer uma escolha até que o dono ligasse os montes. E ninguém morreu de fome.
O conceito de bifurcação interpreta a situação da seguinte forma. Omitimos o final da parábola e focamos na situação de escolha entre objetos de equilíbrio. Neste momento, qualquer mudança pode levar a um deslocamento da situação para um dos objetos (por exemplo, um burro adormeceu, acordando, estava mais perto de um dos montes de feno). Em sinergética, o burro é um sistema aberto complexo. O ponto de bifurcação é o estado do burro antes da escolha do equilíbrio. Uma mudança na posição é uma perturbação (flutuação) do sistema. E dois palheiros são atratores, o estado em que o sistema chegará após passar pelo ponto de bifurcação e atingir um novo estado de equilíbrio.
Três pontos de bifurcação fundamentais
O estado do sistema que se aproxima do ponto de bifurcação é caracterizado por três componentes fundamentais: fratura, escolha e ordenação. Antes do ponto de bifurcação, o sistema está em um atrator (propriedade que caracteriza a estabilidade do sistema). No ponto de bifurcação, o sistema é caracterizado por flutuações (perturbações, flutuações nos indicadores), que causam uma mudança qualitativa e quantitativa abrupta no sistema com a escolha de um novo atrator ou transição para um novo estado estável. A multiplicidade de atratores possíveis e o enorme papel da aleatoriedade revelam a multivariabilidade da organização do sistema.
A matemática descreve os pontos de bifurcação e as etapas de sua passagem pelo sistema em equações diferenciais complexas com uma infinidade de todos os parâmetros e flutuações.
Ponto de bifurcação imprevisível
Este é o estado do sistema antes da escolha, na encruzilhada, no ponto de divergência das opções de múltipla escolha e desenvolvimento. Nos intervalos entre as bifurcações, o comportamento linear do sistema é previsível, determinado por fatores aleatórios e regulares. Mas no ponto de bifurcação, o papel do acaso vem em primeiro lugar, e uma flutuação insignificante na “entrada” torna-se enorme na “saída”. Nos pontos de bifurcação, o comportamento do sistema é imprevisível e qualquer chance o deslocará para um novo atrator. É como um lance em um jogo de xadrez - depois dele, há muitas opções para o desenvolvimento de eventos.
Se você for para a direita, perderá seu cavalo…
A encruzilhada nos contos de fadas russos é uma imagem muito vívida com uma escolha e a incerteza do estado subsequente do sistema. Ao aproximar-se do ponto de bifurcação, o sistema parece oscilar, e a menor flutuação pode levar a uma organização completamente nova, à ordem por flutuação. E neste momento de virada, é impossível prever a escolha do sistema. É assim que, em sinergética, causas absolutamente pequenas dão origem a enormes consequências, abrindo um mundo instável de desenvolvimento de todos os sistemas - do Universo à escolha do burro de Buridan.
Efeito Borboleta
O sistema está entrando em ordem através da flutuação, a formação de um mundo instável dependente das menores mudanças aleatórias, é refletida pela metáfora do efeito borboleta. O meteorologista, matemático e sinergista Edward Lorentz (1917-2008) descreveu a sensibilidade de um sistema à menor mudança. É sua ideia que um golpe de asa de uma borboleta em Iowa pode desencadear uma avalanche de vários processos que terminará na estação chuvosa na Indonésia. Uma imagem vívida foi imediatamente captada pelos escritores, que escreveram mais de um romance sobre o tema da multiplicidade de eventos. A popularização do conhecimento nessa área é em grande parte mérito do diretor de Hollywood Eric Bress com seu filme de bilheteria O Efeito Borboleta.
Bifurcações e catástrofes
As bifurcações podem ser moles ou duras. Uma característica das bifurcações suaves são pequenas diferenças no sistema após passar pelo ponto de bifurcação. Quando o atratordiferenças significativas na existência do sistema, então eles dizem que esse ponto de bifurcação é uma catástrofe. Este conceito foi introduzido pela primeira vez pelo cientista francês René Federic Thom (1923-2002). Ele também é o autor da teoria das catástrofes, como bifurcações de sistemas. Suas sete catástrofes elementares têm nomes muito interessantes: a dobra, a dobra, a cauda da andorinha, a borboleta, as umbilicais hiperbólicas, elípticas e parabólicas.
Sinergética Aplicada
A teoria da sinergética e da bifurcação não está tão longe da vida cotidiana quanto pode parecer. Na vida cotidiana, uma pessoa passa pelo ponto de bifurcação centenas de vezes durante o dia. O pêndulo de nossa escolha - consciente ou apenas aparentemente consciente - oscila constantemente. E talvez entender os processos da organização sinérgica do mundo nos ajude a fazer uma escolha mais informada, evitando catástrofes, mas se contentando com pequenas bifurcações.
Hoje, todo o nosso conhecimento das ciências fundamentais atingiu um ponto de bifurcação. A descoberta da matéria escura e a capacidade de conservá-la levaram a humanidade a um ponto em que uma mudança ou descoberta aleatória pode nos levar a um estado difícil de prever. A exploração moderna e a exploração do espaço sideral, as teorias da toca do coelho e os tubos espaço-temporais expandem as possibilidades de conhecimento a limites inimagináveis. Resta apenas acreditar que, tendo se aproximado do próximo ponto de bifurcação, uma flutuação aleatória não empurrará a humanidade para o abismo da inexistência.
