Caos e causa

 

Caos e causa

 

Uma ligeira mudança na beleza de Cleópatra e o Império Romano se desfaz. Você perde o trem e um encontro inesperado muda o curso da sua vida. Uma borboleta pousa em uma árvore em sua cidade, provocando um furacão no outro lado do globo. Estes cenários exemplificam a essência do “caos”, um termo cunhado pelos cientistas em meados do século XX, para descrever como pequenos eventos em sistemas complexos podem ter consequências vastas e imprevisíveis.

Além desses exemplos é importante responder à pergunta: 'O simples bater das asas de uma borboleta pode realmente desencadear um furacão distante?' Para descobrir as camadas desta questão, devemos primeiro viajar para o mundo clássico da física newtoniana. O que descobrimos é fascinante – o Universo, desde a grande escala dos impérios até aos momentos íntimos da vida cotidiana, funciona num quadro onde o caos e a ordem não são opostos, mas forças intrinsecamente ligadas.

Em seu livro best-seller Chaos: Making a New Science (1987), James Gleick observa que a ciência do século XX será lembrada por três coisas: relatividade, mecânica quântica (MQ) e caos. Estas teorias são distintas porque mudam a nossa compreensão da física clássica para um mundo mais complexo, misterioso e imprevisível.

A física clássica, que atingiu seu auge na obra de Isaac Newton, pensou um universo governado pelo determinismo e pela ordem. Era um mundo semelhante a uma máquina perfeitamente projetada, onde cada ação, como a queda de um dominó, desencadeava inevitavelmente um efeito previsível. Esta previsibilidade absoluta – um mundo onde compreender o presente significa conhecer o futuro – tornou-se a essência da mecânica newtoniana. A física clássica não apenas apresentou um universo ordenado entre os seguidores de Newton, mas também incutiu um profundo sentimento de domínio sobre o mundo natural. As descobertas de Newton fomentaram a crença de que o Universo, anteriormente envolto em mistério, estava agora exposto, provocando um otimismo sem precedentes no poder da ciência. Armados com as leis de Newton e a matemática revolucionária, os principais pensadores sentiram que finalmente haviam desvendado os segredos da realidade.

Nem todo mundo , porém ,  estava animado. Na sua bela obra Lamia (1820), John Keats expressou de forma pungente a preocupação com a perda de mistério e admiração face ao escrutínio empírico. A “filosofia fria” da física clássica parecia “desfazer um arco-íris”, despojando o mundo natural do seu encanto e mistério. Keats ressentiu-se do processo de racionalização científica, que poderia “cortar as asas de um anjo” e reduzir as maravilhas do mundo a simples entradas no “monótono catálogo de coisas comuns”.

O século XX testemunhou uma mudança dramática com o surgimento da relatividade, que redefine a nossa compreensão do espaço e do tempo; com o surgimento da física quântica que revolucionou a nossa compreensão do mundo subatômico; e a teoria do caos. O mundo ordenado e previsível da física newtoniana, o sonho de um universo mecânico pronto para revelar o seu funcionamento mais íntimo, era, felizmente ou não, uma espécie de ilusão. No século XX , a ciência revelou um universo muito mais complexo, menos previsível e, na verdade, caótico.

Tal como os outros dois pilares identificados por Gleick, a teoria do caos desafia a nossa compreensão da física clássica. No entanto, ao contrário da MQ e da relatividade, a teoria do caos opera dentro de uma estrutura newtoniana – ela assume uma realidade determinística governada por leis específicas. No entanto, a teoria do caos revela um nível sedutor de imprevisibilidade aparentemente em desacordo com uma visão objetiva do mundo que surge da natureza complexa dos sistemas não lineares.

Em sistemas dinâmicos, o comportamento muda com o tempo. O conceito de determinismo implica que os estados futuros são determinados com precisão pelas condições atuais, sem qualquer aleatoriedade ou acaso envolvido. Contudo, quando sistemas dinâmicos apresentam não linearidade, o seu comportamento torna-se mais complexo e menos previsível.

Um exemplo :

Considere uma torneira simples. Em baixa pressão, a água flui em um padrão suave ou laminar. À medida que a pressão aumenta, o fluxo permanece constante, mas aumenta ligeiramente. Num ponto crítico, no entanto, marcado por não mais do que uma pequena mudança de pressão, vemos uma “transição de fase” – o fluxo ordenado subitamente torna-se turbulento, exemplificando o caos: a sensibilidade de sistemas não lineares como fluidos a pequenas mudanças, levando a resultados imprevisíveis .

Podemos pensar no movimento de uma pequena pedra rolando pela encosta de uma montanha. Pequenas variações no seu ponto de partida, terreno irregular, densidade do solo e até mesmo na direção do vento podem alterar drasticamente o seu caminho e posição final.

Um paralelo na mecânica celeste é o chamado problema dos três corpos, com três corpos no espaço como a recente série da Netflix. Considere dois corpos no espaço: a Terra e a Lua. A mecânica newtoniana nos permite prever perfeitamente os movimentos orbitais desses dois corpos. No entanto, quando acrescentamos um terceiro corpo, o Sol, descobrimos um nível de complexidade que desafia a previsibilidade newtoniana. As interações gravitacionais entre estes três corpos criam um sistema dinâmico e não linear onde pequenas variações nas condições iniciais, por exemplo, pequenas variações nas distâncias ou velocidades de qualquer corpo, podem levar a resultados muito diferentes; as posições de longo prazo dos três órgãos tornam-se praticamente impossíveis de prever.

Em termos matemáticos e científicos mais amplos, “caos” refere-se a sistemas que parecem aleatórios, mas que são inerentemente deterministas. Comumente conhecida como efeito borboleta, a teoria do caos pode destruir nossa noção comum de causa e efeito. Sugere que prever o futuro a longo prazo é incrivelmente complexo porque mesmo acontecimentos minúsculos e aparentemente irrelevantes podem ter consequências significativas.

O termo “efeito borboleta” é frequentemente atribuído ao meteorologista Edward Lorenz, que usou o exemplo agora familiar para descrever o caos: uma borboleta batendo as asas no Brasil poderia desencadear uma cadeia de eventos que levaria a um furacão no Texas três semanas depois. Este cenário aparentemente estranho sublinha a natureza contra-intuitiva da teoria do caos. Embora a ideia de que pequenas causas tenham grandes efeitos possa parecer familiar, a teoria do caos desafia os nossos pressupostos comuns sobre como o mundo funciona. A lição surpreendente não é que pequenos acontecimentos possam ter consequências significativas, mas sim a profunda dificuldade em prever essas consequências.

Assim como a falta de um prego leva à perda de um reino, será que o movimento de um inseto distante poderia desencadear eventos catastróficos? A resposta, talvez surpreendentemente, depende da perspectiva – como escolhemos olhar para o mundo e como entendemos causa e efeito.

Antes de considerarmos as duas perspectivas distintas, é fundamental notar que o efeito borboleta é uma metáfora para uma teoria, nomeadamente, o caos – a ideia de que pequenas mudanças nas condições podem ter efeitos grandes e inesperados.

A natureza caótica dos sistemas não lineares impacta mais do que apenas a matemática. Por exemplo, pequenas mutações genéticas ou alterações ambientais na evolução biológica podem levar a mudanças evolutivas significativas ao longo do tempo. O caminho da evolução não é linear ou previsível; em vez disso, está cheio de reviravoltas inesperadas, como o movimento de uma pedra montanha abaixo. Da mesma forma, em economia, os mercados funcionam como sistemas complexos e não lineares. Rumores sobre uma empresa ou pequenas alterações nas taxas de juro podem funcionar como gatilhos, desencadeando mudanças substanciais e imprevistas. A crise financeira de 2007-08 constitui um lembrete preocupante de que pequenas perturbações num sector podem provocar um colapso global.

Costumava-se pensar que os acontecimentos que mudaram o mundo eram coisas como grandes bombas, políticos maníacos, enormes terremotos ou grandes movimentos populacionais, mas agora percebeu-se que esta é uma visão muito antiquada sustentada por pessoas totalmente fora de sintonia e contato com o pensamento moderno. As coisas que realmente mudam o mundo, de acordo com a teoria do Caos, são as pequenas coisas.Todas as coisas importam. Mas será que o movimento de uma borboleta, pesando aproximadamente o mesmo que uma moeda de um centavo, pode causar uma tempestade considerável? A resposta é bastante complexa. A resposta é sim e não – sim, da perspectiva da física clássica, e não, da nossa perspectiva como agentes humanos.

Se quase tudo influencia todo o resto, a palavra “causa” começa a perder o seu significado.

A filósofa Alyssa Ney resume o ponto acima com notável clareza. Em 'Physical Causation and Difference-Making' (2009), Ney escreve , assumindo que olhamos para a física para fundamentar ou compreender a causalidade: “ há muitas relações causais neste mundo, talvez muito mais do que normalmente supomos. Os campos de nossas melhores teorias físicas estão espalhados por todo o universo e interagem com tudo ao seu alcance. Eles ligam pequenos eventos como a sua saída de casa esta manhã com aqueles mais significativos que aconteceram no Iraque um pouco mais tarde e com outros mais distantes. Não é bem verdade nesta imagem que “tudo causa tudo”, mas as coisas chegam perto disso.”

Nossas ações são simultaneamente vinculadas ao determinismo das leis físicas e enriquecidas com intenção.Quando mudamos a nossa perspectiva da física para a agência e a criação de diferenças, chegamos à avaliação mais intuitiva do efeito borboleta. Do nosso ponto de vista, a borboleta não é a causa da tempestade porque não podemos afetar as tempestades manipulando as borboletas. E embora a borboleta possa ter efeito sobre uma tempestade, ela não faz diferença na ocorrência de tempestades de uma forma que possamos prever ou controlar. Explorar a dicotomia entre as perspectivas da física e da agência humana revela um paradoxo: as nossas ações são simultaneamente vinculadas pelo determinismo das leis físicas e enriquecidas com intenção, propósito e significado.