A popular série da Netflix 3 Body Problem, lançada em março de 2024, aprofunda-se em muitos tópicos com os quais os pesquisadores da Faculdade de Ciências lidam diariamente. Realidades virtuais, dimensões extras e nanofibras avançadas tecem todo o enredo. No entanto, o problema dos três corpos está liderando. O que exatamente envolve essa questão complexa e ela tem significado no mundo real? Os candidatos a doutorado em física teórica, Mick van Vliet e Arno Hoefnagels, lançam luz sobre essas questões.
Na série 3 Body Problem, o planeta Trisolaris passa por períodos de mudanças climáticas extremas, com calor e frio severos tornando a vida quase impossível. O momento dessas mudanças climáticas extremas é imprevisível, forçando os habitantes de Trisolaris a procurar desesperadamente por um novo lar: um planeta que eles possam colonizar.
As condições extremas em Trisolaris são causadas pela galáxia única em que ele reside. O planeta orbita dentro de um sistema de três sóis, cujas forças gravitacionais alteram constantemente as órbitas uns dos outros. Em um sistema de dois corpos, prever as órbitas dos corpos celestes é simples. No entanto, com três corpos celestes, como no sistema Trisolaris, a tarefa se torna extraordinariamente complexa. É quase impossível prever o movimento dos sóis com precisão, tornando difícil determinar quando Trisolaris estará perto de um sol – resultando em calor extremo – ou longe, causando temperaturas congelantes massivas. Esse fenômeno é conhecido como o problema dos três corpos.
Enquanto dois objetos podem orbitar um ao outro de forma estável e previsível, três objetos se comportam de forma errática, voando em todas as direções
Mick van Vliet, candidato a doutorado no Instituto de Física Teórica
Comportamento errático
O problema dos três corpos não é uma invenção; ele existe no mundo real também, como um problema clássico da física que existe há muito tempo. Mas por que é tão complicado? De acordo com Van Vliet, a complexidade surge da natureza caótica das órbitas dos corpos celestes envolvidos. “Enquanto dois objetos podem orbitar um ao outro de forma estável e previsível, três objetos se comportam de forma errática, voando em todas as direções”, ele explica. “Mesmo uma mudança minúscula na posição, velocidade ou massa de um dos objetos pode levar a enormes mudanças em seus caminhos eventuais”, acrescenta Hoefnagels.
Há uma solução teórica para o problema dos três corpos, desenvolvida pelo matemático finlandês Karl Sundman no início do século XX. Sundman demonstrou que é possível calcular a solução somando uma série infinita de termos. Isso significa que a solução é uma fórmula intrincada composta de infinitamente muitas fórmulas menores. No entanto, Hoefnagels hesita em chamar isso de uma solução verdadeira. “Para obter resultados úteis, você precisaria calcular um número astronômico desses termos: cerca de 108.000.000. Isso está além da capacidade até mesmo dos computadores mais poderosos. Para colocar em perspectiva, o número estimado de partículas no universo é de cerca de 1080.”
Ecossistemas e clima
Cientistas continuam a explorar o problema dos três corpos para obter uma melhor compreensão dele. Por exemplo, pesquisadores estão buscando fórmulas mais simples com menos termos. Essa busca é particularmente importante para astrônomos que estudam os movimentos de corpos celestes. No entanto, há outra razão convincente para investigar esse problema mais a fundo. “Um sistema de três corpos é um dos exemplos mais simples de um sistema caótico, onde diferentes partes interagem de maneiras complexas”, diz Van Vliet. “Isso o torna um ambiente ideal para estudar a teoria do caos, o que pode nos ajudar a entender melhor outros sistemas caóticos, como ecossistemas, clima e dinâmica de fluidos.”
Eu aprecio que os cientistas da série sejam retratados como personagens comuns e multidimensionais, em vez dos estereótipos de “cientistas enfadonhos” frequentemente vistos na mídia.
Arno Hoefnagels, candidato a doutorado no Instituto de Física Teórica
Caótico versus manso
De certa forma, a pesquisa de doutorado de Van Vliet está relacionada ao problema dos três corpos. Ele investiga os aspectos matemáticos das teorias físicas, como a teoria quântica de campos e a teoria das cordas, focando em sistemas que podem ser descritos com equações simples. Esses sistemas são mansos. Em contraste, sistemas complexos como sistemas de três corpos são caóticos e não podem ser capturados por uma fórmula simples.
Por outro lado, a pesquisa de Hoefnagels não está relacionada ao problema dos três corpos. Ele também examina os aspectos matemáticos da teoria quântica de campos, mas atualmente está se concentrando em entender as partículas e interações envolvidas na criação do universo. “Estou desenvolvendo técnicas que tornam mais fácil derivar resultados físicos da teoria. Isso é muito complicado, mas, felizmente, os cálculos são mansos”, ele diz brincando.
Personagens multidimensionais
O que esses dois jovens cientistas acham da série 3 Body Problem? “Eu aprecio que os cientistas sejam retratados como personagens comuns e multidimensionais, em vez dos estereótipos de 'cientistas enfadonhos' frequentemente vistos na mídia”, diz Hoefnagels. Van Vliet concorda e acrescenta que ele particularmente gosta da mistura de física e criatividade. “O enredo explora conceitos científicos modernos enquanto está enraizado em um antigo problema de física”, ele diz. “A série usa fenômenos físicos para contar uma história envolvente, e faz isso excepcionalmente bem.”
