'Funis' ocultos permitem que sistemas complexos passem entre estados estáveis

Muitos sistemas na natureza podem se estabelecer em vários estados estáveis ​​diferentes, com o estado final dependendo das condições iniciais. Contudo, as fronteiras que separam estes estados são muitas vezes muito mais complicadas do que parecem à primeira vista.

Através de uma nova investigação publicada na Physical Review Letters, investigadores na Irlanda e na Alemanha, liderados por Serhiy Yanchuk da University College Cork, mostraram que estas fronteiras podem conter caminhos estreitos e ocultos, permitindo que os sistemas alcancem. Desde sinais no cérebro até padrões climáticos da Terra, muitos sistemas complexos na natureza podem existir em mais de um estado estável, uma propriedade conhecida como “multiestabilidade”.

O estado em que tal sistema eventualmente se estabelece pode variar dependendo de suas propriedades subjacentes, mas também depende fortemente de onde começou. Isto levanta questões importantes sobre a resiliência: se uma perturbação afastar um sistema do seu estado actual, irá regressar ou cairá num estado completamente diferente? .

No clima da Terra, por exemplo, as rápidas mudanças climáticas estão associadas a mudanças muito mais lentas nos oceanos e nas camadas de gelo. Com base nesta ideia, a equipe de Yanchuk desenvolveu novos modelos de sistemas multiestáveis ​​contendo processos rápidos e lentos.

A equipe de Yanchuk encontrou esses funis em vários sistemas diferentes, desde o modelo mais simples possível com dois estados concorrentes até redes complexas de até 10 osciladores interligados. Em última análise, as conclusões constituem um alerta contra a retirada de conclusões sobre resiliência ou "pontos de inflexão" apenas a partir de modelos simplificados, incluindo aqueles utilizados para avaliar os possíveis impactos das alterações climáticas.

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