KING'S COLLEGE/ MARK MITCHISON
MADRID 15 set. (EUROPA PRESS) -
Um conjunto de equações matemáticas recém-descoberto descreve como transformar qualquer sequência de eventos aleatórios em um relógio, de acordo com cientistas do King's College de Londres.
O artigo foi publicado na revista Physical Review X.
Os pesquisadores sugerem que essas fórmulas poderiam nos ajudar a entender como as células do nosso corpo medem o tempo e a detectar os efeitos da mecânica quântica no mundo em geral.
O estudo desses processos de cronometragem poderia ter implicações de longo alcance, ajudando-nos a entender as proteínas com movimentos rítmicos que dão errado em doenças do neurônio motor ou os receptores químicos que as células usam para detectar toxinas prejudiciais.
Einstein disse que "o tempo é o que um relógio mede" e, embora um relógio de pulso diga as horas porque marca o tempo em intervalos regulares, os eventos que não seguem um padrão predeterminado também podem ser usados para medir o tempo.
Por exemplo, alguns processos consistem em "saltos" inerentemente aleatórios em momentos irregulares. Se cada salto depender apenas do salto anterior, o processo é chamado de Markoviano. Exemplos podem ser observados em toda a natureza, desde a flutuação dos preços das ações até a batida de um coração.
Ao analisar esses saltos, os cientistas podem estimar o tempo decorrido e definir o limite matemático mais rigoroso até o momento para a precisão desse "relógio".
Se o relógio se comportar de forma diferente do que as equações sugerem, então não se trata de um processo Markoviano clássico e pode haver efeitos quânticos subjacentes no sistema. Da mesma forma, os relógios que utilizam a física quântica não são restringidos pelo limite, o que explica por que as tecnologias quânticas, como os relógios atômicos, podem ter um desempenho melhor do que qualquer relógio clássico, como os de uso comum.
O Dr. Mark Mitchison, professor sênior de Proleptic no Departamento de Física da King's e principal autor, explica em um comunicado: "Nosso objetivo era descobrir os ingredientes mínimos necessários para construir um relógio. Por exemplo, você conseguiria medir o tempo com precisão mesmo se estivesse preso em uma ilha deserta? Encontramos equações que indicam como criar um "relógio" contando eventos aleatórios ao nosso redor, como ondas quebrando na praia ou batimentos cardíacos.
Esse acaba sendo o melhor relógio possível que pode ser criado pela contagem de eventos markovianos em um sistema regido pela física clássica. Portanto, se você encontrar um sistema que não segue o padrão esperado, pode ter certeza de que algo mais está acontecendo, como o comportamento quântico subjacente.
A equipe também espera que esses procedimentos matemáticos possam ser usados para estudar como os sistemas biológicos funcionam de forma eficiente na presença de flutuações aleatórias. Por exemplo, a proteína motora kinesina transporta outras proteínas dentro da célula, movendo-se ao longo de minúsculos microtúbulos que atravessam a célula usando dois pés para dar passos direcionados ao longo do tubo.
Essas máquinas moleculares convertem energia térmica aleatória em movimentos regulares e repetidos, como o tique-taque de um relógio. Elas também são essenciais para a função biológica: o mau funcionamento da cinesina foi associado à doença do neurônio motor.
MÁQUINAS MOLECULARES FUNCIONANDO COMO RELÓGIOS
O Dr. Mitchison disse: "Pensar em máquinas moleculares como 'relógios' nos permite entender como alguns processos naturais geram espontaneamente ordem a partir do caos. Vemos isso acontecer em muitas escalas diferentes em nosso universo, desde organismos biológicos e ecossistemas até o mundo microscópico.
Ao estabelecer um limite fundamental para o funcionamento dos relógios na física clássica, também entendemos melhor o que torna os relógios quânticos diferentes.
O tempo é a base de muitos mistérios não resolvidos na física quântica: por que ele parece fluir em apenas uma direção, por que nos lembramos apenas do passado e não do futuro, e o tempo é quantizado em fragmentos discretos, assim como a energia? Ao refletir sobre os recursos dos relógios, esperamos responder a algumas dessas perguntas sobre a própria natureza do tempo.
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