CHAOS "O que realmente me interessa é se Deus teve alguma escolha na criação do mundo“. Albert Einstein Há cerca de vinte parâmetros no modelo padrão.

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Transcrição da apresentação:

CHAOS "O que realmente me interessa é se Deus teve alguma escolha na criação do mundo“. Albert Einstein Há cerca de vinte parâmetros no modelo padrão de partículas físicas . A pergunta sobre por que o universo tem estrelas pode ser colocada da seguinte maneira : Podemos imaginar que Deus tenha um painel de controle no qual há um "dial" (botão) para cada parâmetro . Um "dial" controla a massa do próton ,o outro a carga do elétron e assim por diante . Deus fecha os olhos e aperta o botão aleatoriamente. O resultado é um mundo governado pelas leis que conhecemos mas com valores despropositados destes parâmetros . Qual a probabilidade de que o mundo criado desta forma pudesse conter estrelas ?

CHRONOS A resposta é que a possibilidade seria incrivelmente pequena, aproximadamente uma chance em 10229 . De fato, a existência das estrelas é controlada pelo delicado equilíbrio entre diversas forças da natureza . Isto requer que os parâmetros que governam quão fortemente estas forças agem , estejam então em harmonia . Em muitos casos , uma pequena virada no botão (dial) em uma ou outra direção resulta em um mundo não somente sem estrelas, mas com muito menos estruturas do que nosso universo.

Uma galáxia é um sistema no qual os processos de formação de estrela acontecem continuamente, como parte de um ciclo aparentemente estável de energia e matéria. Uma galáxia pode parecer apenas uma coleção estática de estrelas, mas na realidade é um ecossistema. Galáxias são onipresentes e preenchem todo o universo. Não podemos pensar no universo como um simples gás homogêneo que tem sua morte no equilíbrio, mas como sistemas auto organizados de grande complexidade e beleza.

Na década de 70 dois astrônomos, Mueller e Arnett propuseram que em vez de ondas sonoras, o que se move através das galáxias são simplesmente ondas de formação de estrelas, as quais se movem de nuvem em nuvem, pelo processo de autopropagação de formação de estrelas. Mas pode tal processo conduzir a uma estrutura espiral permanente? Como é que as estrelas luminosas e as supernovas agregam a quantidade exata de energia para a onda viajar através da galáxia por períodos de tempo tão longo sem que a onda acabe ou cresça incontrolavelmente?

Uma outra abordagem muito interessante, ainda que controversa, sobre o problema das estruturas espirais, foi proposta por Humberto Gerola, Larry Schulman e Phillip Seiden, três físicos que trabalharam na IBM nas décadas de 70 e 80. Eles compararam a expansão da formação das estrelas nas galáxia com um fenômeno muito diferente, a expansão do vírus através de uma população que ele infecta. Um vírus tem um problema muito similar ao da onda de formação de estrelas. Se ele infecta e mata muitas pessoas ele morre. Mas se ele infectar muito poucas pessoas ele morre também. Para sobreviver, um vírus não pode matar muitos hospedeiros, ele deve infectar novas vítimas numa taxa constante, nem muito alta nem muito baixa.

Tal como uma população da terra está concentrada em vilas e cidades, o gás e a poeira são coletados dentro de nuvens de vários tamanhos. O ponto de analogia é ver a formação das estrelas como um processo que infecta as nuvens como um vírus infecta uma cidade. O vírus viaja de cidade em cidade levado por viajantes ou pessoas que tentam fugir da epidemia. De maneira similar a infecção da formação de estrelas também viaja de nuvem em nuvem levada pelas ondas de choque que é resultado da energia produzida pelas estrelas produzidas na nuvem infectada.

Em ambos os casos nós precisamos entender uma questão similar Em ambos os casos nós precisamos entender uma questão similar. Como é controlada a taxa de expansão da infecção entre as nuvens ao longo do tempo de forma que não enfraqueça nem cresça a ponto de matar o hospedeiro? Por causa da imunidade, um vírus deve se deslocar e infectar outra região para sobreviver. A imunidade seria eventualmente ruim para o vírus, se permanente. Mas por mutações contínuas um vírus se torna capaz, no decorrer do tempo para contornar esta imunidade. A imunidade que você desenvolve para o vírus da gripe deste inverno, pode não protegê-lo no próximo ano. Como resultado se um vírus se transmite através da população, e lentamente desenvolve mutações, ele pode sobreviver para sempre.

A chave da sobrevivência do vírus é então a possibilidade que tem o hospedeiro de desenvolver uma imunidade temporária. Por analogia, se a formação de estrelas ocorre indefinidamente em uma galáxia, deve haver algo como uma imunidade temporária, também neste caso. O ponto chave da teoria de Gerola, Schulman e Seiden é que a imunidade vem do fato que uma nova estrela maciça aquece e evapora a nuvem na qual ela é formada, tornando a matéria imprópria para a formação de estrelas. Isto tem efeito limitante no processo de formação de estrelas, fazendo com que somente uma pequena porção de cada nuvem se transforme em estrela. Somente após um longo tempo pode o gás esfriar e retornar ao estado no qual pode novamente formar estrela.

Gerola, Schulman e Seiden inventaram um simples e divertido jogo que modela o processo de formação de estrelas com algumas regras simples. Eles fizeram isto, realizando pequenas alterações nas regras de um jogo já existente, chamado "O Jogo da Vida“, inventado por John Conway. O jogo se faz através de uma série de passos. A cada passo uma decisão deve ser tomada para cada quadrado do tabuleiro, do qual depende a sobrevivência. Há umas poucas regras pelas quais isto é determinado. Um quadrado estará vivo, na próxima fase, se tiver perto dele, alguns, mas não muitos quadrados que estejam vivos agora.. Isto é como a propagação de uma infecção. Para ser infectado você deve ter no mínimo um vizinho que já esteja infectado, por outro lado muitos vizinhos infectados podem produzir uma imunidade e prevenir uma infecção.

Para fazer um modelo simples de como uma galáxia trabalha, foram necessárias somente pequenas mudanças nas regras do jogo. O tabuleiro é agora o anel do disco, que gira como o disco de uma galáxia. Um quadrado, uma vez vivo, terá uma imunidade que o protegerá por um certo número de movimentos. Como o vírus da gripe, a infecção formadora de estrela se move continuamente através do disco da galáxia, sempre presente em algum lugar. Para ajustar uma taxa de rotação do anel, que combinasse com o encontrado nas galáxias reais, eles reproduziram o padrão espiral visto na maioria das galáxias.

Há uma geração atrás, só se consideravam boas teorias, aquelas como a da densidade da onda, na qual quantidades contínuas evoluem de acordo com equações diferenciais não lineares. Atualmente, as teorias que interessam aos físicos são freqüentemente como o jogo de Gerola, Schulman and Seiden: definidas por regras simples que muitos adolescentes podem modelar no seu computador pessoal. O que é atraente, mas ao mesmo tempo assustador, neste novo tipo de teoria é que ela sugere analogias entre sistemas biológicos e sistemas físicos complexos de maneira que não poderia ter sido feito usando velhos modelos da matemática. Por isto, não é por acidente que simples jogos de computador podem modelar o processo em populações biológicas. A chave para ambos, biologia e jogos de computador é que a colocação correta de regras simples, que são repetidas sucessivamente pode gerar a formação de padrões de grande complexidade e estruturas que se reproduzem indefinidamente.

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