Modelo de sistema experimental para um fluido ativo polar [Tese].

Se ultrapassou o título bastante técnico desta tese, é um verdadeiro explorador e o seu tempo não será desperdiçado. Julien Deseigne escreveu uma tese fascinante no domínio das ciências físicas, revelando o comportamento dos organismos vivos.

Lembra-nos alguns fenómenos difíceis de explicar, como os enxames de estorninhos e os imensos cardumes de peixes que se reúnem para enganar os predadores, impedindo-os de visar as presas numa massa indistinta em constante movimento. O autor refere ainda o comportamento dos gafanhotos que se juntam em enxames e o dos humanos que se encontram nas rotundas.

Uma afinidade com a matéria

Ensina-nos que os fenómenos aparentemente distintos, próprios do mundo vivo, podem seguir leis gerais específicas das propriedades da física dos fluidos, dos vórtices e das polaridades. Para as aves, por exemplo, existe uma lei de interação com um número constante de elementos vizinhos (6 a 7), qualquer que seja a distância entre a ave e os seus vizinhos.

No caso dos gafanhotos, observou que, quando a densidade dos gafanhotos aumentava, havia uma transição de um movimento desordenado dos gafanhotos para um movimento na mesma direção. Quando este movimento coletivo aparece, o sentido de rotação dos gafanhotos muda ao longo do tempo.

Para os peões, relaciona a existência de forças consideradas repulsivas e de forças que tendem a alinhar as velocidades dos peões. Estas observações são úteis para conceber espaços públicos que reduzam os efeitos potencialmente devastadores do pânico, ou para compreender e organizar o cruzamento de Shibuya em Tóquio.

Para o autor, os movimentos colectivos surgem em sistemas onde os elementos tendem a mover-se numa determinada direção e sentido. A densidade ajudaria a controlar esse movimento: "quando aumenta, pacotes de partículas cada vez maiores movem-se na mesma direção". A hipótese é que estes movimentos são o resultado de uma interação local entre os diferentes elementos. Esta observação seria generalizada a uma gama de escalas de comprimento de metros a micrómetros, observáveis a diferentes escalas na natureza. Seria portanto menos o carácter dos seres vivos que explicaria estas formações de movimentos do que propriedades ligadas à proximidade. Para o autor, estes sistemas têm duas características principais:

• Em primeiro lugar, os movimentos colectivos emergem de interacções entre um grande número de indivíduos. No fundo, a matéria não é mais do que um conjunto de elementos que interagem entre si.
• Em segundo lugar, os indivíduos que impulsionam os movimentos colectivos são autopropulsores porque são sistemas que produzem trabalho dissipando a energia que lhes é injectada. Este facto ilustra o aspeto fundamentalmente não equilibrante desta matéria. Não tem nada a ver com um fenómeno específico dos organismos vivos.

A "matéria ativa" ou as partículas activas podem ser identificadas com base em três características:

• Uma partícula ativa gera o seu movimento produzindo trabalho a partir da energia disponível de forma homogénea em todo o sistema.
• Um movimento tem uma direção específica para a partícula, correspondente aos graus de liberdade internos da partícula.
• A partícula não está sujeita a nenhuma força resultante.

Depois de ter dado estas definições, o autor constata que outras partículas fora do mundo vivo obedecem às mesmas leis do movimento. É isto que ele pretende demonstrar na sua tese, a fim de aproximar os mundos dos elementos vivos e inanimados.

Em última análise, modela um sistema com um fluido ativo polar baseado em interacções. Para além da existência da transição ordem/desordem descrita, é particularmente interessante caraterizar a dinâmica e a estrutura dos fluidos activos (em regimes ordenados e desordenados) e comparar com o que se sabe sobre os fluidos em equilíbrio e os fluidos granulares.

E na educação?

Este tipo de investigação em física fundamental está muito indiretamente ligado a questões de formação e educação, mas estimula a reflexão sobre a organização das redes sociais e das plataformas de aprendizagem. Onde se situam as polaridades? Quais são as arestas que limitam o movimento? Que fluidez pode ser observada? Que efeitos de turbilhão podem ser observados em grupos, redes ou fóruns em linha? Como se organizam os bairros entre os elementos dos sistemas educativos? Onde se situam as fontes de energia? Como se iniciam os primeiros movimentos?

Um desvio para uma tese muito estranha às ciências da educação poderia suscitar novas questões para a conceção de sistemas de formação mais fluidos ou de plataformas de um novo tipo.

Origem

Modelo de sistema experimental para um fluido ativo polar - Julien Deseigne
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00567513