La sincronización, en la que dos sistemas diferentes oscilan de manera idéntica, subyace a numerosos fenómenos colectivos observados en la naturaleza, proporcionando un ejemplo de comportamientos emergentes que van desde el unísono acústico de los coros de cricket hasta el comportamiento del cerebro humano.
¿Pueden los sistemas caóticos también sincronizarse entre sí? ¿Cómo surgen la sincronización y la autoorganización de sistemas que no tenían estas propiedades para empezar? Caracterizar y comprender la transición del desorden a la sincronía es de fundamental importancia para comprender el surgimiento desincronización y autoorganización en la naturaleza.
en un nuevo estudio publicado en Revisión física E , físicos de la Universidad Bar-Ilan en Israel, junto con colegas de España, India e Italia, analizaron el sistema Rossler, un sistema caótico bien conocido que los físicos han estudiado a fondo durante casi 40 años. Mirando este sistema desde una nueva perspectivaperspectiva, descubrieron nuevos fenómenos que se han pasado por alto hasta ahora.
Por primera vez, los investigadores pudieron medir el proceso de grano fino que lleva del desorden a la sincronía, descubriendo un nuevo tipo de sincronización entre sistemas caóticos. A este nuevo fenómeno lo llaman sincronización topológica. Tradicionalmente, la sincronización se ha examinado comparandoEl curso temporal de la actividad de los dos sistemas. La sincronización topológica, en cambio, examina la sincronización comparando las estructuras de los sistemas. Por tanto, el sistema caótico se examina a nivel de su estructura, adoptando un enfoque más global para determinar el proceso de sincronización.
"Los sistemas caóticos, aunque impredecibles, todavía tienen una organización global sutil llamada atractor extraño", dice Nir Lahav, del Departamento de Física de la Universidad de Bar-Ilan, autor principal del estudio. "Cada sistema caótico atrae su propio atractor extraño único.Sincronización topológica queremos decir que dos atractores extraños tienen la misma organización y estructuras. Al comienzo del proceso de sincronización, áreas pequeñas de un atractor extraño tienen la misma estructura que el otro atractor, lo que significa que ya están sincronizadas con el otro atractor.Al final del proceso, todas las áreas de un atractor extraño tendrán la estructura del otro y se habrá alcanzado la Sincronización Topológica completa ".
El descubrimiento de la Sincronización Topológica revela que, a diferencia de lo que se suponía anteriormente, los sistemas caóticos se sincronizan gradualmente a través de estructuras locales que, sorprendentemente, se inician en las áreas dispersas del sistema y solo luego se extienden a las áreas más pobladas.áreas dispersas, la actividad es menos caótica que en otras áreas y, como resultado, es más fácil que estas áreas se sincronicen en relación con las que son mucho más erráticas.
"Para entender por qué esto es sorprendente, piense en este escenario: dos grupos de amigos se encuentran en una fiesta. En cada grupo podemos encontrar extrovertidos, que se conectan fácilmente con extraños, e introvertidos, con los que es más difícil conectarse conun nuevo grupo ", explica Lahav." Asumiríamos que las primeras conexiones ocurrirían entre los extrovertidos y sólo más tarde los introvertidos crearían conexiones. Sería muy sorprendente ver que esto suceda al revés. Pero esto es exactamente lo que pensamosencontrados en nuestros resultados. Asumimos que las áreas densas del sistema, donde se encuentra la mayor parte de la actividad, se sincronizarían primero entre sí como los extrovertidos, pero en realidad descubrimos que las áreas de baja densidad eran las primeras en sincronizarlos introvertidos. "
Esta novedad conceptual se refiere no solo a nuestra comprensión fundamental de la sincronización, sino que también tiene implicaciones prácticas directas sobre los límites de previsibilidad de los sistemas caóticos. De hecho, gracias a esta sincronización local recién definida, los investigadores muestran que el estado de un sistema puedeinferirse de las mediciones del otro, incluso en ausencia de sincronía global. Podemos predecir dónde aparecerán las áreas sincronizadas en el acoplamiento de la semana, mucho antes de la sincronización completa.
Los investigadores están aplicando actualmente sus hallazgos para tratar de descubrir cómo la autoorganización puede surgir en otros sistemas complejos de la naturaleza, como el cerebro humano.
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Materiales proporcionados por Universidad de Bar-Ilan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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