Sistema experimental modelo para un fluido activo polar [Tesis].

Si ha superado el título más bien técnico de esta tesis, es un auténtico explorador, y su tiempo no tendrá desperdicio. Julien Deseigne ha escrito una tesis fascinante en el ámbito de las ciencias físicas, revelando el comportamiento de los organismos vivos.

Nos recuerda algunos fenómenos difíciles de explicar, como los enjambres de estorninos y los inmensos bancos de peces que se reúnen para engañar a los depredadores impidiéndoles apuntar a sus presas en una masa indistinta en constante movimiento. También señala el comportamiento de los saltamontes que se reúnen en enjambres y el de los humanos que se reúnen en rotondas.

Afinidad con la materia

Nos enseña que lo que parecen ser fenómenos distintos propios del mundo de los seres vivos bien pueden seguir leyes generales propias de las propiedades de la física de los fluidos, los fenómenos de vórtice y las polaridades. Para los pájaros, por ejemplo, existe una ley de interacción con un número constante de elementos vecinos (de 6 a 7), sea cual sea la distancia entre el pájaro y sus vecinos.

En el caso de los saltamontes, observó que cuando aumentaba la densidad de saltamontes, se pasaba de un movimiento desordenado de los saltamontes a un movimiento en la misma dirección. Cuando aparece este movimiento colectivo, el sentido de giro de los saltamontes cambia con el tiempo.

Para los peatones, se relaciona la existencia de fuerzas consideradas repulsivas y fuerzas que tienden a alinear las velocidades de los peatones. Estas observaciones son útiles para diseñar espacios públicos que reduzcan los efectos potencialmente devastadores del pánico, o para comprender y organizar la intersección de Shibuya, en Tokio.

Para el autor, los movimientos colectivos surgen en sistemas donde los elementos tienden a moverse en una dirección y sentido determinados. La densidad ayudaría a controlar este movimiento: "cuando aumenta, paquetes cada vez más grandes de partículas se mueven en la misma dirección". La hipótesis es que estos movimientos son el resultado de la interacción local entre los distintos elementos. Esta observación se generalizaría a una serie de escalas de longitud que van de los metros a los micrómetros, observables a diferentes escalas en la naturaleza. Por tanto, no sería tanto el carácter de los seres vivos lo que explicaría estas formaciones de movimientos como las propiedades ligadas a la proximidad. Para el autor, estos sistemas presentan dos características principales:

• En primer lugar, los movimientos colectivos surgen de las interacciones entre un gran número de individuos. Al fin y al cabo, la materia no es más que un conjunto de elementos que interactúan entre sí.
• En segundo lugar, los individuos que impulsan los movimientos colectivos se autopropulsan porque son sistemas que producen trabajo disipando la energía que se les inyecta. Esto ilustra el aspecto fundamentalmente no equilibrante de esta materia. No se trata de un fenómeno específico de los organismos vivos.

La "materia activa" o las partículas activas pueden identificarse en función de tres características:

• Una partícula activa genera su movimiento produciendo trabajo a partir de la energía disponible homogéneamente en todo el sistema.
• Un movimiento tiene una dirección propia de la partícula, correspondiente a los grados de libertad internos de la partícula.
• La partícula no está sometida a ninguna fuerza resultante.

Una vez dadas estas definiciones, el autor señala que otras partículas ajenas al mundo vivo obedecen a las mismas leyes del movimiento. Esto es lo que se propone demostrar en su tesis para aproximar los mundos de los elementos vivos e inanimados.

En última instancia, modela un sistema con un fluido activo polar basado en interacciones. Más allá de la existencia de la transición orden/desorden descrita, resulta especialmente interesante caracterizar la dinámica y la estructura de los fluidos activos (en los regímenes ordenado y desordenado) y compararlas con lo que se sabe sobre los fluidos en equilibrio y los fluidos granulares.

¿Y en la enseñanza?

Este tipo de investigación en física fundamental está muy indirectamente vinculada a las cuestiones de formación y educación, pero estimula la reflexión sobre la organización de las redes sociales y las plataformas de aprendizaje. ¿Dónde se sitúan las polaridades? ¿Cuáles son los bordes que limitan el movimiento? ¿Qué fluidez puede observarse? ¿Qué remolinos se observan en los grupos, las redes o los foros en línea? ¿Cómo se organizan las vecindades entre los elementos de los sistemas educativos? ¿Dónde se sitúan las fuentes de energía? ¿Cómo se inician los primeros movimientos?

Un desvío hacia una tesis muy ajena a las ciencias de la educación bien podría plantear nuevas preguntas para el diseño de sistemas de formación más fluidos o plataformas de nuevo tipo.

Fuente

Sistema experimental modelo para un fluido activo polar - Julien Deseigne
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00567513