A Teoria do Caos é uma área da ciência, com raízes na Física, que tenta explicar como é o desdobramento de eventos que dependem de uma condição inicial.
Um exemplo simples: imagine uma pessoa esperando o ônibus no ponto. Ela tem o objetivo de entrar no ônibus e voltar para casa. Nesse cenário, há muitas intercorrências possíveis: talvez o ônibus passe, a pessoa suba e volte para casa normalmente. Talvez chova, o ônibus quebre e a pessoa resolva pedir um carro por aplicativo. Talvez um carro passe com o rádio tocando música alta e isso inspire a pessoa a voltar andando. Talvez a pessoa pegue o ônibus errado. Existe uma gigantesca variedade de desdobramentos.
Porém, todas essas possibilidades têm algo em comum: são governadas por leis determinísticas, que são equações que descrevem como um sistema evolui no tempo de forma precisa e previsível, desde que você conheça o estado inicial. Isso inclui a força da gravidade, as Leis de Newton, as Leis do movimento planetário de Kepler, os modelos de oferta e demanda simples da economia, etc.
Pode parecer estranho associar as leis do movimento planetário a um sujeito esperando o ônibus no ponto. Mas, dentro da Teoria do Caos, todos esses elementos são tratados como importantes. E o porquê disso é o grande ponto central.
Na Teoria do Caos, todos esses elementos são tratados como importantes porque, mesmo conhecendo todos eles, o resultado ainda é imprevisível. A partir do estado inicial (o sujeito no ponto esperando o ônibus), não há como prever com exatidão o desfecho, mesmo que saibamos de todas as leis da física e outras leis aplicáveis à situação.
Isso acontece porque esse exemplo que demos é um sistema complexo. Isto é, um conjunto de elementos que interagem entre si de forma não linear, de modo que o comportamento do sistema como um todo não pode ser previsto apenas analisando os elementos isoladamente. Nem todos os elementos dentro desse sistema são governados por leis determinísticas: o pensamento humano, por exemplo, não é.
Para que serve a Teoria do Caos?
A Teoria do Caos foi proposta para ajudar a entender diversos sistemas complexos do cotidiano: a meteorologia, a ecologia, a neurociência, os mercados financeiros, os sistemas de partículas em colisão na física experimental e muitos outros.
Os batimentos cardíacos de uma pessoa são um ótimo exemplo de um sistema complexo sujeito à Teoria do Caos: há variáveis demais em ação para prever com exatidão como o coração de alguém vai bater dentro de um minuto, uma hora ou um dia. Esse é um exemplo do universo “micro”, digamos assim.
Agora, vamos para um exemplo “macro”: o Problema dos Três Corpos na astronomia. Se dois corpos celestes em uma galáxia interagem apenas por meio da gravidade, então podemos usar as Leis de Newton (que são determinísticas) para descrever exatamente como esses dois objetos se moverão ao longo do tempo. Mas, se adicionarmos um terceiro corpo celeste nessa interação gravitacional, as Leis de Newton não permitem mais uma solução exata.
“A maioria dos processos que ocorrem no Universo é essencialmente caótica”, afirma o astrônomo Alastair Gunn à BBC Science Focus. “A aceleração de partículas carregadas, a criação de raios cósmicos, a estrutura dos campos magnéticos, as reações nucleares dentro das estrelas, as reações químicas no espaço interestelar e muitos outros fenômenos dependem criticamente das condições iniciais. Em última análise, seria justo dizer que o próprio Universo é caótico e, portanto, imprevisível”, argumenta ele.
O efeito borboleta
No final do século 19, o matemático francês Henri Poincaré estudou o Problema dos Três Corpos, que consiste em prever a interação de três objetos sob a gravidade de acordo com as Leis de Newton. Poincaré mostrou que não existe uma solução exata em forma de funções matemáticas simples — em vez disso, escreveu um longo texto explicando por que pequenas alterações nas condições iniciais do sistema poderiam gerar grandes diferenças nos resultados finais. Esse trabalho foi fundamental para compreender que sistemas determinísticos podem ser praticamente imprevisíveis, um conceito central da Teoria do Caos.
Essa ideia foi posteriormente desenvolvida na década de 1960 pelo meteorologista americano Edward Lorenz. Ele estava estudando uma simulação em um modelo meteorológico simples da Terra em seu computador. Ao fazer a simulação pela primeira vez, ele obteve uma série de resultados. Ao tentar pela segunda vez, fez uma pequena mudança: arredondou um dos valores inseridos de 0,506127 para 0,506. Uma diferença minúscula, de milésimos. Para sua surpresa, obteve resultados bastante diferentes.
A princípio, isso parecia errado. Como ele poderia estar obtendo resultados diferentes se estava inserindo os mesmos dados, com exceção dessa pequena alteração, e se quem os estava processando era um computador?
Foi a partir daí que ele desenvolveu a teoria do Efeito Borboleta, que diz que pequenas alterações no estado inicial podem levar a desfechos completamente distintos no final. Em 1972, ele apresentou a ideia ao grande público em uma conferência da Associação Americana para o Avanço da Ciência, onde proferiu uma palestra intitulada "Previsibilidade: o bater de asas de uma borboleta no Brasil pode desencadear um tornado no Texas?". O bater das asas da borboleta é uma metáfora para essa pequena alteração possível no estado inicial.
Foi o Efeito Borboleta que abriu caminho para os estudos sobre Teoria do Caos, que se intensificaram a partir dos anos 1960. Em parte, a Teoria do Caos surgiu para desafiar as ideias científicas anteriores, propostas por Isaac Newton e pelo astrônomo francês Pierre-Simon Laplace, que argumentavam que a ciência pode prever com precisão os resultados futuros (determinismo universal, um conceito mais filosófico do que prático).
Agora sabemos: não, a ciência não tem esse poder. Porque o Universo está repleto de sistemas caóticos, de modo que ele mesmo pode ser considerado um. Se você não consegue fazer uma previsão absolutamente precisa, que chegue com exatidão à infinita casa decimal, então o determinismo universal não se aplica. O Universo é caótico. E é por isso que a previsão do tempo vive errando.
