quinta-feira, 13 de dezembro de 2012

Fractais


              O Universo é um grande mistério que sempre tentamos entender. Em cada momento da historia da humanidade os homens olharam para o céu e se voltavam para dentro a fim de achar respostas cada vez mais profundas para os grandes mistérios que cercam a humanidade.
            Várias civilizações deram provas de que encontraram respostas surpreendentemente complexas para os grandes enigmas, não somente referentes ao Universo físico, ao qual nos é dada a oportunidade nos tempos atuais de vê-lo em detalhes nunca antes imaginados, mas também referentes a um Universo muito mais próximo, mais íntimo, um Universo interno potencialmente mais rico que este físico que vemos nos telescópios.
            Vários povos, como os Maias, Egípcios e os Chineses (para citar só alguns) souberam que "Como é acima, é abaixo" (máxima Hermética). E aprofundando-se nesse conhecimento puderam experimentar algo realmente incrível: descobriram que há Leis inexoraveis no Universo, Leis essas que ao mesmo tempo definem diferentes níveis de existência da matéria e os une através de uma Justiça impecável, quase matemática.
            Bem, hoje no ano de 2012 do calendário Cristão experimentamos algo semelhante (porém ainda muito distante). A compreensão do Universo e suas leis chegou a um ponto tal que nos é possivel ver como a reprodução de coelhos tem a ver com a construção da concha do molusco Nautilus (ver Sequencia de Fibonacci http://www.youtube.com/watch?v=2VuS8JOkr7s). Vemos fenômenos, antes totalmente desconexos, agora ligados de maneira íntima, e o que nos possibilitou (se não na totalidade, pelo menos em grande parte) chegarmos a essas conclusões no mundo moderno foi a matemática e ciência Física.
            Gostaria de destacar uma ferramenta matemática chamada Geometria Fractal que nos possibilita ver o que já estava presente mas não viamos. Há um documentário excelente sobre o assunto chamado "Fractais: Jornada a uma dimensão oculta" da Scientific American Brasil, vale a pena conferir.
            Descobrimos, a medida que investigamos mais a fundo, que o Universo parece ser fractal em suas formas, ou seja, constrói-se baseado em uma Lei única que, levada ao limite do infinito, tece tudo o que vemos, sentimos e tocamos. É possível ver fractais em tudo, no ritmo cardíaco, na distribuição de árvores em uma floresta, no arranjo dos vasos sanguíneos, em flocos de neve! As fotos a seguir são de autoria do russo Andrew Osokin e mostram, belamente, a gemetria fractal em ação.
                       

                           









             O floco de neve de Koch é um problema matemático proposto por Helge Von Koch em 1870 e ele consiste em um processo repetitivo de dividir cada lado do triangulo em 3 partes subtrair a terça parte do meio e construir ali um novo triangulo e assim sucessivamente. Veja simulação:




        O que é interessante nesse problema é que podemos fazer esse processo indefinidamente e cada vez obter uma figura com perímetro maior-e, mesmo assim, teremos sempre uma figura finita nas bordas! O surpreendente da construção fractal é a capacidade de "limitar o infinito", ou seja, construímos uma figura finita de perímetro  infinita.
         Quanto mais reintereções fizermos na função inicial (uma função complexa do tipo a+bi), mais complexa será a figura final, se aproximando cada vez mais da figura de um objeto real. Com essa técnica matemática podemos descrever figuras geometricas que seriam impossíveis com a geometria clássica, como é o caso da famosa figura de Mandelbrot (http://www.youtube.com/watch?v=9sfwrXpIIF8):




                  Figura essa obtida pela reinteração da seguinte função no conjunto de números de Mandelbrot


               Apesar dessa função ser uma complexa (operando com números imaginários) sua forma é bem simples! O que é um avanço sem tamanho para a sofisticada matemática que é requisitada para descrever objetos reais.

         Graças a geometria fractal hoje enxergamos interações naturais que antes atribuíamos ao acaso, como é o caso por exemplo do experimento dos cientistas James Brown, Brian Enquist e Geofrey West que perceberam que a distribuição dos Pau de Balsas (árvore nativa da América Central) na floresta se assemelha muito a distribuição dos seus galhos e ramificações! Isso significa que se conhecermos uma única árvore de uma floresta podemos prever o funcionamento de uma floresta inteira!

         O corolário destas idéias brilhantes que foram compiladas e pesquisadas a fundo pelo respeitável Mandelbrot em seu livro "The Fractal Geometry of Nature" é na verdade conhecido a muito tempo: "Assim como é acima,  é abaixo".
         Hoje, há teóricos que utilizam essa ferramenta para lidar processos ainda não totalmente compreendidos no Universo e até mesmo para arriscar pensar o que há além do alcance dos nossos telescópios! Como será a bordo do nosso Universo? Será que ele é como a figura de Koch ou de Mandelbrot? Será que ele é finito em sua forma geral e ao mesmo tempo infinito por ser eternamente reinterativo? Bom, essas são perguntas que talvez nunca descubramos a resposta, mas a geometria fractal é uma ferramenta que poderá nos ajudará nessa jornada a um mundo oculto que há em cada forma limitada de vida. Tudo o que é vivo e reinterativo pode ser entendido como infinito, pois está mudando constantemente. 

         Um muro de tijolos é feito de tijolos e conhecendo as propriedades do tijolo conhecemos as propriedades do muro. Do que é feito o Universo? Se a resposta for de coisas inifinitas então o Universo será inifinito, se caso ao contrário, o Universo for feito de coisas finitas mais em constante mudança esse será assim também.

         Além disso, se objetos reais, mesmo aparentemente caóticos em suas formas, possuem essas mesmas formas construídas seguindo padrões matemáticos, observamos que os tijolos do muro seguem um princípio de ordem. E, se todos tijolos de um muro seguem um princípio de ordem, podemos concluir que todo o muro está imbuído desse princípio.

         Com isso em mente, podemos refletir sobre uma ordem expressa em todo o Universo, construída por cada elemento nele contido.