Matemática revela conexão entre a música e uma teia de aranha
Relação entre forma e função
Cientistas descobriram uma relação matemática que mostra uma analogia precisa
entre a estrutura física da teia de aranha e a estrutura sonora de uma
música.
Isto prova, segundo eles, que a estrutura de cada uma delas tem uma relação
similar com a sua função.
Ou seja, a "lei" matemática que descreve a relação entre as proteínas que
formam a teia de aranha e suas propriedades de resistência e leveza é a mesma
que descreve a relação entre as notas musicais e o efeito que a música exerce
sobre o ouvinte.
Além das claras implicações filosóficas da descoberta, a metodologia
matemática poderá guiar os cientistas na sintetização de novos materiais.
Esses materiais poderão ser criados para atender a necessidades específicas,
por meio da repetição de padrões de estruturas menores, da mesma forma que as
proteínas são reunidas para forma a teia de aranha, ou as notas musicais são
reunidas para formar uma melodia.
Da teoria à prática
Mas o que têm em comum uma teia de aranha e uma melodia?
Para descobrir isto, os pesquisadores fizeram uma comparação passo a passo
que começou com os blocos fundamentais de cada um deles - um aminoácido e uma
onda sonora - e foi até um segmento de fio de seda e uma canção simples.
A conclusão de David Spivak, Markus Buehler e Tristan Giesa parece
surrealista.
Segundo eles, os padrões estruturais das proteínas estão diretamente
relacionados com a leveza e a resistência da teia de aranha, da mesma forma que
a "tensão sônica" das notas da canção está relacionada com a resposta emocional
induzida no ouvinte.
Ao encontrar similaridades com exatidão matemática entre coisas tão
diferentes, os pesquisadores demonstraram que sua metodologia pode ser usada
para a comparação de descobertas científicas em áreas diferentes.
O trabalho também sugere que os engenheiros poderão ampliar seu conhecimento
dos sistemas biológicos estudando a relação existente entre a forma e a função
de cada elemento.
Finalmente, e de forma mais prática, o trabalho abre a perspectiva de que, de
posse de uma necessidade - por exemplo, um material com propriedades específicas
para atender a uma determinada função - os engenheiros possam sintetizá-lo
repetindo padrões simples já encontrados na natureza.
Modificar o ambiente
A conexão entre a forma e a função de um material é estabelecida por um
mecanismo chamado "log ontológico", ou olog.
Um olog é um meio abstrato de categorizar as propriedades gerais de um
sistema - seja ele um material, um conceito matemático ou um fenômeno -
revelando as relações inerentes entre sua estrutura e sua função.
"Há indícios crescentes de que padrões similares de estruturas materiais em
nanoescala, tais como aglomerados de ligações de hidrogênio ou estruturas
hierárquicas, governam o comportamento dos materiais no ambiente natural,"
afirma Buehler.
Segundo ele, o estudo permitiu então "compilar informações sobre o
funcionamento dos materiais de forma matematicamente rigorosa e identificar os
padrões que são universais para uma grande classe de materiais."
"Seu potencial para modificar o ambiente - no projeto de novos materiais,
estruturas ou infra-estrutura - é imenso," conclui o pesquisador.
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