Teoria Orch OR: descoberta de vibrações quânticas cerebrais apoia teoria controversa sobre a consciência

Uma das hipóteses para explicar a consciência mais controversas surgidas nos últimos 20 anos foi criada pelo físico-matemático Sir Roger Penrose. Segundo ela, a consciência seria o resultado de fenômenos quânticos acontecendo ao nível dos neurônios.

A Teoria Orch OR

Esta hipótese ou teoria tem sido muito criticada. Um dos problemas alegados seria que o cérebro é um ambiente muito úmido, quente e ruidoso para que fenômenos como coerência quântica se manifestem. No entanto, já foram demonstrados fenômenos quânticos na orientação das aves, na fotossíntese, e no nosso sentido olfatório.

Em uma revisão de 20 anos da teoria “Orch OR” (Orchestrated Objective Reduction, ou Redução Objetiva Orquestrada), os autores Stuart Hameroff e Sir Roger Penrose afirmam que, das 20 previsões testáveis da teoria, 6 foram confirmadas, e nenhuma foi refutada.

A mais recente confirmação, segundo os autores, foi a descoberta de vibrações quânticas em microtúbulos dentro dos neurônios. A descoberta, realizada por um grupo de pesquisadores liderados por Anirban Bandyopadhyay, do Instituto Nacional de Ciências Materiais em Tsukuba, Japão (e atualmente trabalhando no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos EUA) sugere que os ritmos observados em eletroencefalogramas (EEGs) derivam de vibrações em microtubos.

Outro trabalho, feito pelo laboratório de Roderick G. Eckenhoff, na Universidade da Pensilvânia (EUA), sugere que a anestesia, que desliga de forma seletiva a consciência, ao mesmo tempo que mantém as atividades não conscientes do cérebro, também atua via microtúbulos nos neurônios cerebrais.

Os microtúbulos, vibrando na frequência de megahertz, acabam gerando padrões de interferência, ou “batimentos” em frequências menores, batimentos estes que aparecem nos EEGs. Em testes clínicos, o cérebro foi estimulado com ultrassom transcraniano, e foram relatadas melhoras de humor, que talvez venham a ser úteis no tratamento de Alzheimer e danos cerebrais no futuro.

Os autores Hameroff e Penrose afirmam que, depois de 20 anos de críticas céticas, “a evidência agora claramente apoia a Orch OR”. Eles acreditam que tratar as vibrações dos microtúbulos cerebrais poderá trazer benefícios a várias funções mentais, neurológicas e cognitivas.

Fonte: http://www.sciencedaily.com/

Hubble tira a mais profunda fotografia já feita de grupo de galáxias

O telescópio espacial Hubble tirou a fotografia mais profunda de um grupo de galáxias já registrada. Trata-se do aglomerado de galáxias Abell 2744, conhecido como Pandora, que você observa na imagem acima. O apelido Pandora surgiu em decorrência da estranha e violenta história de formação desse aglomerado de galáxias, com muitos fenômenos novos para os astrônomos.

A imensa gravidade de Pandora atua como uma lente que deforma, ilumina e amplia objetos mais distantes. Em decorrência desse efeito, as galáxias parecem muito mais brilhantes do que realmente são.

A fotografia de longa exposição revela quase 3 mil dessas galáxias ao fundo, entrelaçadas com centenas de outras galáxias que aparecem em primeiro plano.

Os arcos azuis na imagem são as galáxias mais distantes, que surgiram cerca de 12 bilhões de anos atrás – relativamente pouco tempo depois do Big Bang.

Essa fotografia é a primeira de uma série de imagens superprofundas do universo registradas pelo Hubble. A imagem foi revelada pela Nasa no 223º encontro da American Astronomical Society (em tradução livre, Sociedade de Astronomia Americana), em Washington, nos EUA.

Fonte: http://www.bbc.co.uk/

A mulher que desaprendeu a ler, mas continua escrevendo

A medicina já está familiarizada com um distúrbio neurológico chamado alexia, em que o paciente perde a habilidade da leitura e escrita após um dano cerebral, embora continue falando. Mas uma professora de jardim de infância de Massachussets, nos EUA, foi exemplo de um caso raro. Ela perdeu apenas a capacidade de ler, do dia para a noite, e todas as suas outras funções linguísticas do cérebro – inclusive escrever! – permaneceram intactas.

A professora, identificada apenas pelas iniciais MP, viveu um drama desesperador. Em uma bela manhã, com as crianças na escola, ela foi fazer a chamada e não conseguia ler o nome dos aluninhos. Intrigada, passou os olhos pelos seus planos de aula, e nada; um monte de símbolos incompreensíveis no papel. O martírio atingiu seu pico na hora de decorar a sala para o dia das bruxas: entre abóboras e vassouras, ela sequer foi capaz de soletrar “Halloween” na parede.

MP, conforme os médicos descobririam, sofreu um derrame cerebral. O distúrbio neurológico foi batizado pelo que os médicos chamam de “alexia sem agrafia”, já que a destreza na escrita é conservada. A zona responsável pela linguagem, no hemisfério esquerdo do cérebro, perdeu conexão com o córtex visual, o que impediu a leitura, mas todas as outras ligações entre a zona da linguagem e o mundo exterior foram conservadas.

Os doutores também descreveram que a paciente ainda é capaz de ler, de certa maneira. Embora não reconheça os caracteres, ela manteve uma espécie de “ligação emocional” com o texto: quando passou os olhos pela palavra “sobremesa”, ela teve uma resposta entusiasmada, afirmando que gostava daquilo (mas não sabia o que era), e quando viu a palavra “aspargo”, a reação foi negativa dizendo que algo naquela palavra a deixou chateada. Testes diferentes mostraram resultados semelhantes. É como se uma parte oculta da mente da professora ainda saiba o que está escrito quando vê uma palavra.

Além disso, MP desenvolveu uma técnica alternativa para conseguir continuar a ler. Diante de uma palavra escrita, ela tapa todas as letras com a mão e deixa apenas a primeira à mostra. Como ainda sabe escrever, passa o lápis por cima da letra desconhecida escrevendo cada letra do alfabeto, desde o “a”, até que o traçado dela “encaixe” com a letra em questão. Dá trabalho, mas é possível. Nada como uma crise para aguçar a criatividade.

Fonte: http://www.popsci.com/

Seu sabonete bactericida está criando superbactérias

De acordo com pesquisa do Instituto Cary de Estudos de Ecossistemas, da Universidade de Loyola e do Centro de Tecnologia Sustentável de Illinois, todos nos EUA, triclosan, um antibacteriano sintético amplamente utilizado em produtos de higiene pessoal, está alimentando o desenvolvimento de bactérias resistentes em córregos e rios.

Inventado por cirurgiões em 1960, triclosan retarda ou impede o crescimento de bactérias, fungos e bolor. Atualmente, cerca de metade dos sabonetes líquidos e detergentes contêm o produto químico, bem como cremes dentais, desodorantes e cosméticos.

Triclosan entra em córregos e rios através de águas residuais de infraestrutura de esgoto que vaza e transborda. Segundo Emma Rosi-Marshall, uma das autoras do estudo, “a resistência bacteriana causada pelo triclosan tem consequências ambientais reais. Não só atrapalha a vida aquática, alterando comunidades bacterianas nativas, mas está ligada ao surgimento de bactérias resistentes que podem diminuir a utilidade de antibióticos importantes”.

Os cientistas exploraram como as bactérias que vivem em córregos e rios do país respondiam a triclosan em ambientes naturais e controlados. Os estudos de campo foram realizados em três locais na região metropolitana de Chicago.

A urbanização foi correlacionada com um aumento nas concentrações de triclosan em sedimentos e na proporção de bactérias resistentes ao triclosan. As regiões de esgotos combinados tiveram os níveis mais altos de poluição e bactérias resistentes.

Esgotos combinados levam esgotos domésticos, efluentes industriais e águas pluviais para uma estação de tratamento regional usando um único tubo. Transbordamentos ocorrem quando a capacidade de um tubo é excedida, normalmente devido a escoamento excessivo de alta pluviosidade ou degelo. O resultado é que esgoto não tratado flui diretamente para os rios e córregos.

A equipe de pesquisa descobriu que esse esgoto não tratado é uma importante fonte de poluição de triclosan em Chicago. Experimentos artificiais realizados na Universidade de Loyola confirmaram as descobertas de campo que a exposição ao triclosan desencadeia um aumento nas bactérias resistentes a substância. Vale lembrar que o Brasil deve sofrer com o mesmo problema, já que também possuímos sistemas de esgoto combinado.

Além desse problema óbvio, os pesquisadores também descobriram uma diminuição na diversidade de bactérias bentônicas e uma mudança na composição da comunidade bacteriana dos rios. O mais notável foi um aumento de 6 vezes em cianobactérias e uma dramática mortandade de algas.

Segundo Rosi-Marshall, essas mudanças podem afetar drasticamente a vida aquática. “As cianobactérias são menos nutritivas do que algas e podem produzir toxinas. Nos córregos e rios poluídos com triclosan, as mudanças nas comunidades microbianas podem afetar negativamente a função ecológica e as comunidades de animais”.

Fonte: http://www.sciencedaily.com/

“Guerra de espermas” pode gerar novas espécies

A imagem acima mostra o esperma de duas espécies de moscas relacionadas dentro de um aparelho reprodutor. Os espermas estão “competindo” em uma luta evolutiva que, conforme os cientistas concluíram, muitas vezes leva à criação de espécies inteiramente novas.

A competição sexual no reino animal é forte, não importa se você é um mamífero, um pássaro ou um inseto. Boa parte desta competição vem antes do acasalamento, fenômeno que é chamado de seleção pré-copulatória. Os machos de muitas espécies brigam entre si para ganhar o privilégio de acasalamento. Outros evoluíram elaboradas demonstrações físicas, como o pavão, ou chamadas de acasalamento persuasivas, para alcançar seu objetivo.

Mas há um outro tipo de competição, a seleção pós-copulatória, que acontece depois do acasalamento. Quando uma fêmea tem múltiplos parceiros, seu trato reprodutivo torna-se um campo de batalha. Com o tempo, isso pode resultar em heteromorfismo de esperma – a produção simultânea de vários tipos de esperma por um único macho. Estes espermatozoides podem diferir na forma, tamanho e até mesmo complemento cromossômico. Alguns nem sequer são capazes de fertilização, e só existem para perturbar o esperma dos machos concorrentes.

Nesse tipo de competição, as fêmeas de algumas espécies participam praticando um fenômeno que os cientistas chamam de “escolha críptica do sexo feminino”. Algumas fêmeas podem armazenar o esperma de vários machos diferentes, manipulando a paternidade e escolhendo qual esperma irá fertilizar seus óvulos. Consequentemente, as fêmeas de algumas espécies, principalmente de insetos, aves, répteis, gastrópodes e aracnídeos, podem acasalar várias vezes e alocar esse esperma de acordo com gatilhos fisiológicos autônomos, como fenótipo paterno ou outras características. Basicamente, essa escolha aumenta as chances da mãe de reproduzir com o macho “mais apto”.

A seleção pós-copulatória e todas as suas estratégias reprodutivas podem levar a grandes mudanças evolutivas. De fato, é tão importante que pode dar origem a especiação – o ponto da evolução no qual um ramo de espécie se torna dois.

No entanto, até os biólogos não conseguiram observar com detalhes toda essa ação. “É difícil observar a competição entre ejaculação e discriminação feminina entre esperma, uma vez que isso ocorre dentro da fêmea e pode envolver interações bioquímicas, fisiológicas e morfológicas complexas”, explica Scott Pitnick.

Agora, Pitnick, junto com uma equipe de biólogos da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse (EUA), descobriu uma maneira de assistir a seleção pós-copulatória: modificando geneticamente os espermatozoides de duas espécies de moscas relacionadas para que brilhem no escuro.

As duas espécies divergiram mais de 260.000 anos atrás (o que não é muito tempo em termos evolutivos), e essa divergência pode ter sido instigada por “guerras de esperma”.

Olhando a imagem acima, você pode ver dois espermatozoides diferentes. O esperma turquesa pertence aDrosophila simulans, e o vermelho-alaranjado pertence a Drosophila mauritiana.

Mesmo que a mosca fêmea tenha acasalado com esses dois machos diferentes, seu corpo invocará a escolha críptica do sexo feminino como uma forma de influenciar as probabilidades em favor de seu candidato reprodutivo ideal. Os pesquisadores poderão assistir, por exemplo, a fêmea se desfazendo de certo esperma de propósito, ejetando-o de seu aparelho reprodutor. Assim, eles poderão avaliar a previsibilidade dos resultados de acasalamento.

“Por enquanto, nosso estudo mostrou que a seleção sexual pós-copulatória pode rapidamente gerar incompatibilidades críticas entre ejaculações e tratos reprodutivos femininos que limitam o fluxo gênico entre populações isoladas ou espécies”, observou Pitnick. “Por que a promiscuidade feminina e, por extensão, a seleção sexual pós-copulatória são tão onipresentes, é provável que seja um motor generalizado de especiação”.

Fonte: http://io9.com/

Refrigerantes alteram a química do cérebro?

Uma pesquisa científica apontou que as bebidas açucaradas podem mudar profundamente o cérebro. Os pesquisadores descobriram que os refris podem levar à hiperatividade por um longo período, e alterar centenas de proteínas no cérebro.

As bebidas gaseificadas já tinham sido previamente associadas com aumento do risco de ataques cardíacos, diabetes, ganho de peso, ossos frágeis, câncer de pâncreas e próstata, fraqueza muscular e paralisia. Contudo, como se tudo isso ainda não fosse ruim o suficiente, o estudo mais recente foca nos seus efeitos sobre o cérebro, ao invés do resto do corpo.

A pesquisa, de cientistas australianos, foi realizada com ratos que foram alimentados com água adoçada. Os animais se tornaram hiperativos depois de beber a água e tecidos retirados de uma parte de seus cérebros mostraram alterações nos níveis de quase 300 proteínas diferentes.

Jane Franklin, uma pesquisadora da Universidade Macquarie, em Sydney, disse que houve um “aumento alarmante” no consumo de bebidas adoçadas na maioria das sociedades ocidentalizadas, e avisou que elas só devem ser consumidas como uma regalia. “Para muitos adultos, estas bebidas representam uma parte substancial de sua ingestão diária de calorias”, explicou.

“Nossa pesquisa sugere que o consumo a longo prazo de bebidas com açúcar no lugar da água pode causar mudanças duradouras de comportamento e uma profunda mudança na química do cérebro”, descreve, dando, ainda, uma solução para o problema que pode ser aplicada diretamente ao cotidiano de quem tem o hábito de consumir muito destas bebidas. “Se você está com sede, beba água. Refrigerantes devem ser apreciados com moderação. Eu acho que podemos dizer que beber muito refrigerante pode afetar a química do cérebro, tanto quanto afeta a sua cintura. Então pense antes de beber”.

No início deste ano, Jeremy Hunt, o Secretário de Saúde da Inglaterra, sugeriu que o país devia considerar a proibição de refrigerantes nas escolas – medida que já foi aplicada em várias cidades brasileiras.

Fonte: http://www.telegraph.co.uk/health/

Seria este o fim da teoria das cordas? Ou a vitória?

Cientistas da Universidade de Towson (EUA) identificaram um teste prático com base nos movimentos dos planetas, luas e asteroides que poderia provar (ou acabar com) a teoria das cordas.

O futuro da teoria das cordas?

A teoria das cordas pretende compreender todas as forças do universo – por isso, também é chamada de “teoria de tudo” -, mas até agora não podia ser testada com nenhuma instrumentação existente, porque a escala de nível e tamanho de energia para ver seus efeitos são muito extremos.

No entanto, inspirados por Galileu Galilei e Isaac Newton, cientistas afirmam que medidas precisas das posições dos corpos do sistema solar poderiam revelar discrepâncias muito ligeiras no que é previsto pela teoria da relatividade geral e o princípio da equivalência, estabelecendo novos limites máximos para medir os efeitos da teoria das cordas.

A teoria das cordas espera fornecer uma ponte entre duas teorias bem testadas, mas ainda incompatíveis, que descrevem toda a física conhecida: a da relatividade geral de Einstein, a nossa teoria reinante de gravidade, e o Modelo Padrão da física de partículas, ou teoria quântica de campos, que explica todas as outras forças além da gravidade.

A teoria das cordas postula que toda a matéria e energia do universo é composta de cordas unidimensionais. Essas sequências são um quintilhão de vezes menor do que o átomo de hidrogênio já infinitesimal e, portanto, muito pequenas para se detectar indiretamente. Da mesma forma, encontrar sinais dessas cordas em um acelerador de partículas exigiria milhões de vezes mais energia do que a que foi necessária para identificar o famoso bóson de Higgs.

“Os cientistas brincam que a teoria das cordas é promissora, e sempre será promissora, por causa da falta de poder para testá-la”, diz o Dr. James Overduin, do Departamento de Física, Astronomia e Geociências da Universidade de Towson, primeiro autor do estudo. “O que nós identificamos é um método simples para detectar ‘falhas’ na relatividade geral que poderiam ser explicadas pela teoria das cordas”.

Overduin e seu grupo expandiram um conceito proposto por Galileu e Newton para explicar a gravidade. Segundo a história, Galileu deixou cair duas bolas de pesos diferentes da Torre de Pisa para demonstrar como elas iriam bater no chão ao mesmo tempo. Anos mais tarde, Newton percebeu que a mesma experiência é realizada pela Mãe Natureza todo o tempo no espaço, onde as luas e planetas do sistema solar “caem” continuamente um no outro à medida que orbitam em torno de seus centros de massa comum. Newton usou observações de telescópio para concluir que Júpiter e suas luas galileanas caem com a mesma aceleração em direção ao sol.

O mesmo teste pode ser usado para a teoria das cordas. O campo gravitacional funciona com exatamente a mesma força para todas as formas de matéria e energia, uma observação que levou Einstein a sua teoria da relatividade geral, que está atualmente consagrada na física como o princípio de equivalência.

A teoria das cordas prevê violações do princípio da equivalência, pois envolve novos campos que funcionam de forma diferente para objetos de composição diferente, levando-os a acelerar de forma diferente, ainda que no mesmo campo gravitacional.

Com base no trabalho feito por Kenneth Nordtvedt e outros cientistas na década de 1970, Overduin e seus colaboradores consideram três possíveis assinaturas de violação do princípio de equivalência no sistema solar: desvios na Terceira Lei do movimento planetário de Kepler; deriva dos pontos estáveis de Lagrange; e polarização orbital (também conhecida como o efeito Nordtvedt), em que a distância entre dois corpos como a Terra e a lua oscila devido às diferenças de aceleração em direção a um terceiro corpo como o sol.

Até à data, não existe qualquer evidência de qualquer uma destas assinaturas. No entanto, todas as observações da ciência envolvem algum grau de incerteza experimental. A abordagem da equipe de Overduin é usar justamente essas incertezas experimentais para aumentar os limites e mostrar possíveis violações do princípio de equivalência por parte dos planetas, luas e asteroides troianos no sistema solar.

Os satélites de Saturno, Tétis e Dione, são um caso de teste particularmente fascinante. Tétis é feito quase inteiramente de gelo, enquanto Dione possui um núcleo rochoso. Ambos têm um companheiro troiano. Outro motivo que os torna excepcionalmente valiosos como potencial teste da teoria das cordas é que, em uma era de orçamentos científicos cada vez maiores, possuem custo comparativamente reduzido. Só nos resta esperar pelos resultados. 

Fonte: http://phys.org/

Universo pode ser DEZ VEZES maior do que pensamos

Realizar uma estimativa da quantidade de matéria bariônica no universo é um dos trabalhos dos astrônomos. Um dos métodos para tanto envolve contar as galáxias visíveis em uma região do céu, estimar sua massa através do brilho que elas apresentam, e depois extrapolar o número encontrado para o resto do céu.

As estimativas que os astrônomos chegaram envolvem os seguintes números:

    10 milhões de superaglomerados;
    25 bilhões de grupos de galáxias;
    350 bilhões de galáxias gigantes;
    7 trilhões de galáxias anãs;
    30 bilhões de trilhões (3×10²²) de estrelas no universo visível.

Entretanto, os astrônomos que obtiveram estes números sabem que se trata de uma estimativa incompleta. Em primeiro lugar, só podemos obter informação de estrelas cuja luz já teve tempo de chegar até nós desde a formação do universo, criando o horizonte observável. Além disso, parte da luz de galáxias distantes é absorvida por nuvens de gás e poeira, não chegando a nós.

Para verificar o quanto esta estimativa é real, astrônomos do Observatório de Genebra resolveram investigar a região no espaço profundo chamada “campo GOODS-South”, usando o telescópio europeu VLT (“Very Large Telescope” ou “Telescópio Bem Grande” em tradução livre), no Chile, em busca de galáxias cuja luz foi emitida há mais de 10 bilhões de anos (ou seja, com redshift igual a 2.2).

A equipe liderada pelo astrônomo Matthew Hayes fez um exame daquela região usando duas metodologias diferentes. Primeiro, eles procuraram pela radiação Lyman-alfa (abreviada normalmente como Lya), um dos procedimentos padrão para investigar galáxias distantes. Em seguida, usaram a câmera especializada chamada HAWK-1, em busca de linhas de hidrogênio-alpha (abreviada Ha), uma outra forma de radiação emitida pelo hidrogênio.

Comparando seus achados com os de estudos anteriores na mesma região, eles descobriram muitas fontes de luz que haviam escapado a exames anteriores, incluindo algumas das galáxias de luz mais fraca já encontradas.

A partir destas comparações, Hayes estima que todos os estudos usando a radiação Lya estão errados em uma ordem de magnitude, e devem ser revisados. Ou seja, para cada 10 galáxias encontradas usando Lya, existem mais 100 galáxias cuja luz na faixa Lya foi absorvida pelo caminho e não foi observada. 

 

Fonte: http://hypescience.com/

A vida na Terra surgiu por acaso?

A origem da vida na Terra ainda é um grande mistério. Os pesquisadores não sabem dizer como ocorreu seu surgimento a partir de conjuntos de produtos químicos inanimados. Isso porque é difícil saber quais produtos existiam há mais de três bilhões de anos – mas podemos estudar as biomoléculas que temos hoje para descobrirmos mais sobre o assunto.

Máquinas moleculares presentes nas células, misturadas com produtos químicos gordurosos, formam uma versão primitiva de membrana celulares – o estudo dessas máquinas, por exemplo, pode ser uma descoberta fantástica que irá explicar como a vida se formou na Terra e como pode se formar em outros planetas.

Em 1987, o Prêmio Nobel de Química foi dado a Donald J. Cram, que demonstrou como moléculas complexas podem executar funções muito precisas. Um dos comportamentos destas moléculas é chamado de auto-organização, pois vários produtos químicos diferentes se juntam graças às muitas forças que atuam sobre eles, formando assim uma máquina molecular que permite a execução de tarefas complexas.

Pasquale Stano e seus colegas da Universidade de Roma (Itália) estavam interessados em utilizar este conhecimento para investigar as origens da vida. Para tornar as coisas simples, eles escolheram um conjunto que produz proteínas. Este conjunto é constituído de 83 diferentes moléculas de DNA, programadas para a produção de uma proteína fluorescente verde, que pode ser observada com um microscópio confocal.

Este conjunto só produz proteínas quando as moléculas estão próximas o suficiente a ponto de reagir uma com a outra. Porém, quando o conjunto é diluído com água, elas não podem mais reagir. É este um dos motivos para o interior das células ser cheio.

Tentando recriar esta aglomeração molecular para entender a origem da vida, Stano adicionou um produto químico chamado POPC à solução diluída. Moléculas gordurosas, tais como a POPC, não se misturam com água, e quando colocadas no líquido, formam automaticamente os chamados lipossomas, que possuem uma estrutura parecida à das membranas de células vivas, por isso são bastante utilizados para o estudo da evolução das células.

Com o estudo, Stano relatou que cinco em cada mil lipossomas tinham todas as 83 moléculas necessárias para a produção da proteína. Estes lipossomas produziram uma grande quantidade da proteína GFP e brilharam verde sob um microscópio.

Cálculos computacionais revelam que, mesmo por acaso, cinco lipossomas em mil não poderiam ter juntado todas as 83 moléculas do conjunto – a probabilidade calculada é essencialmente zero, o que significa que algo bastante singular está acontecendo.

Stano e os outros pesquisadores da sua equipe ainda não entenderam por que isso aconteceu. Pode ainda ser um processo aleatório que um modelo estatístico possa explicar. É possível que estas moléculas particulares estejam adequadas para este tipo de automontagem por já estarem altamente evoluídas.

Um próximo passo importante é descobrir se moléculas semelhantes, mas menos complexas, são capazes de repetir o mesmo efeito.

Independentemente das limitações, o experimento de Stano demonstrou pela primeira vez que a automontagem em células simples pode ser um processo físico inevitável. Descobrir exatamente como isso acontece significa dar um grande passo para a compreensão de como a vida no planeta Terra se formou.

Fonte: http://io9.com/

Fractais: afinal, o que são?

Mustafá Ali Kanso

Com o advento da computação gráfica, a geometria fractal escapou do campo da matemática pura e ganhou ares de concepção artística e vedete da tecnologia de ponta.

Hoje é aplicada nas mais diversas áreas do conhecimento humano.

Só para citar alguns poucos exemplos, na Química do estado sólido, observamos avanços significativos na microcristalografia, cujos modelos fractalizados desempenham um papel preponderante no desenvolvimento de microchips cada vez mais sofisticados, lembrando que o microchip é o coração de nossos sistemas computadorizados e também da eletrônica como um todo.

Também é digno de nota que os modelos fractais têm favorecido a descoberta de novos estados e processos de cristalização utilizados na purificação de ativos na indústria farmacêutica.

Na prática isso representa medicamentos mais efetivos e com menor custo de produção.

Além destas duas fantásticas contribuições na ciência e na tecnologia, a geometria fractal é capaz de proporcionar belíssimas imagens em programas de concepção artística e oferece um novo e fecundo campo de pesquisas na topologia, na climatologia, na microbiologia, nas ciências da computação, e por aí vai, e claro, não se esquecendo, obviamente, dos grandes desafios oferecidos no próprio campo de seu desenvolvimento primordial — a matemática.
Mas afinal o que são fractais?

Uma resposta categórica iria requerer um pacote de equações matemáticas bem robustas, que deixariam até nosso leitor mais geek de cabelo em pé.

Para evitar esse calafrio na espinha, vamos partir de um conceito um pouco mais simplificado, para termos pelo menos uma ideia do que é um fractal:

“Fractal é uma figura geométrica não-euclidiana dotada de autossimilaridade, recursividade, holismo e amplificação”.

Do começo:

Uma figura geométrica não-euclidiana é aquela que não é prevista pela geometria desenvolvia pelo célebre matemático da antiguidade clássica Euclides de Alexandria, que preconiza a existência de figuras de acordo com as dimensões espaciais percebidas pelo ser humano e caracterizadas por números naturais.

Um paralelepípedo, por exemplo, apresenta três dimensões espaciais, seu comprimento (b) , altura(c)  e largura (a).

Já um retângulo apresenta duas dimensões espaciais, seu comprimento (a)  e sua largura (b).

E uma reta apresenta apenas uma dimensão espacial, seu comprimento e  ponto não apresenta dimensão espacial mensurável, ou, mais especificamente, podemos afirmar que a dimensão topológica do ponto é nula ou igual a zero.

Assim, por extensão de conceito, ao afirmarmos que um fractal é uma figura geométrica não-euclidiana, estamos afirmando que  seria uma figura cuja  dimensão topológica não poderá assumir os valores, zero, um, dois ou três.

Em síntese um fractal teria dimensão intermediária a esses números naturais (1, 2  ou 3) ou em outras palavras, apresentaria uma dimensão fracionária — um valor de dimensões topológicas intermediárias entre 0 e 1, ou 1 e 2, ou 2 e 3, etc.

Por exemplo:

Um dos fractais T (ou fractal régua T) pode ser concebido pela repetição do padrão T (padrão esse facilmente construído por dois segmentos de reta perpendiculares entre si, obviamente formando a letra T).

Imagine que a partir das extremidades do segmento de reta horizontal, escrevemos novas letras T sucessivamente, fazendo com que o número de repetições desse padrão tenda ao infinito.

Para efeitos práticos, usando computadores, estabelecemos um número de repetições na ordem de trilhões, e dessa feita, já podemos arranhar uma topologia intermediária à da reta (dimensão topológica 1) e a do plano (dimensão topológica 2).

Nesse exemplo singelo (os matemáticos que, por favor, me perdoem a simplificação) podemos perceber as outras características do fractal:

    Autossimilaridade (também denominada egossimilaridade): existe um padrão que se repete tanto na parte quanto no todo. Nesse caso o padrão é a letra T.

    Recursividade ou iteratividade: é a própria repetição do padrão em si.

    Holismo (ou sinergia): o todo é superior à soma das partes. A partir de figuras de uma dimensão (duas retas) se constrói uma figura (quase) bidimensional. É evidente que quanto maior o número de repetições do padrão (iteração) mais próximo de 2 chegará o valor do número de dimensões topológicas dessa figura.

    Amplificação: uma figura fractal poderá sempre ser “ampliada” ou “amplificada” se aumentarmos o número de repetições (iterações) — daí a necessidade da utilização da computação para a construção de modelos mais aproximados dos fractais.

Abrindo um parênteses:

O holismo de acordo com a Teoria da Complexidade é típica dos sistemas não-determinísticos, ou seja, sistemas não-lineares, aqueles que não podem ser determinados pela resolução de sistemas de equações matemáticas. Por exemplo, a previsão do clima, da formação de cristais, das dinâmicas de reações químicas, etc.

É importante frisar que o termo “holismo”, assim como o termo “quântico” tem sido usado de forma indiscriminada pelas mais diversas correntes de pensamento em todo o mundo, seja para propalar seus conceitos e ideias originais valendo-se de uma terminologia mais rigorosa, seja para vestir com o manto criterioso da ciência conceitos notadamente não-científicos.

É importante evitar a confusão!

Fechando o parênteses.

Muitos fenômenos naturais são fractais aproximados ou pseudo-fractais.

Por exemplo:

    O desenvolvimento geométrico de estruturas vegetativas de algumas plantas como a samambaia, couve-flor, romanesco, etc.

    A formação de cristais de muitas substâncias como é o caso da formação do gelo.

    A topologia das bacias hidrográficas, do sistema circulatório, do perfil de montanhas.

Esses padrões podem ser gerados por computador e proporcionam uma jornada interativa interessante, com concepções e criações plásticas belíssimas.

Um dos programas gratuitos mais utilizados é o XaoS da Fractal Foundation, que possibilita geral belíssimos fractais e navegar numa imersão virtual pelo “universo fractal”, além de poder alterar alguns de seus elementos geradores e obter “criações próprias”.

O estudo dos fractais aparece como “ponta do iceberg” de um tema muito mais abrangente, que tenta ser abarcado pela célebre “Teoria da Complexidade”.

Fonte: http://hypescience.com/