Estas joias foram criadas usando a teoria do caos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/01/2023

Joias fractais únicas e belas, aqui concretizadas em bronze, foram projetadas seguindo o famoso efeito borboleta da teoria do caos.
[Imagem: Francesca Bertacchini et al. - 10.1063/5.0130029]

Joias fractais

O exemplo mais usado para demonstrar a teoria do caos é o chamado efeito borboleta, em que o bater das asas de uma borboleta pode dar início a uma cadeia de eventos que, mais tarde, poderá dar origem a uma tempestade no outro lado da Terra.

A noção mais geral é que um sistema caótico tem grande sensibilidade a alterações em seus parâmetros iniciais, ou seja, mesmo pequenas mudanças nas condições iniciais do sistema podem ter grandes efeitos ao longo do tempo.

Três pesquisadores da Universidade da Calábria, na Espanha, usaram agora esse princípio em uma aplicação inusitada: Construir joias únicas de rara beleza, com um toque essencialmente "natural", já que é o próprio caos do processo o responsável pelo design final de cada peça.

A ideia consiste em transformar em joias as estruturas fractais retorcidas, tipicamente geradas por processos caóticos. Depois de desenvolver a geometria fractal em computador, as joias então podem ser construídos por impressão 3D.

Algoritmo de geração das joias seguindo a teoria do caos demonstrada por um circuito de Chua.
[Imagem: Francesca Bertacchini et al. - 10.1063/5.0130029]

Circuito de Chua

As formas das joias são elaboradas por meio de circuito de Chua, um sistema eletrônico simples que foi a primeira prova física, matemática e experimental do caos.

Diferente de um circuito comum, que produz uma corrente oscilante, o circuito de Chua resulta em oscilações que nunca se repetem - ele foi desenvolvido em 1983 pelo cientista filipino Leon Ong Chua.

Tudo o que equipe teve que fazer foi ajustar os parâmetros para gerar formas diferentes, que nunca se repetem, e então selecionar aquelas consideradas mais belas.

"Essas configurações caóticas, conhecidas como atratores estranhos, são estruturas complexas que nunca haviam sido observadas antes," disse Eleonora Bilotta, membro da equipe. "As representações de tais estruturas são incrivelmente belas, mudando continuamente quando o ponto de vista muda. As joias parecem ser a melhor maneira de interpretar a beleza das formas caóticas."

Mesmo a impressão 3D dos protótipos das joias fractais exige um trabalho preparatório.
[Imagem: Francesca Bertacchini et al. - 10.1063/5.0130029]

Fabricação de joias por impressão 3D

Fabricar as joias inéditas, passando-as do projeto gráfico para um objeto concreto, contudo, foi bem mais difícil.

No início, a equipe tentou trabalhar com ourives talentosos para criar protótipos dos padrões de arco e torção. Mas as formas caóticas mostraram-se muito difíceis de fabricar pelos métodos tradicionais.

Eles passaram então para a manufatura aditiva, usando impressoras 3D precisas o suficiente para criar a estrutura e os detalhes de cada peça. Ao imprimir protótipos das joias em 3D, a equipe criou um contra-molde, que então os ourives passaram a usar como molde para replicar as peças.

Mas também não basta colocar o desenho no software da impressora. Antes é necessário construir um aparato de suporte que dê estabilidade para as curvaturas precisas de cada peça. Mas o resultado parece valer a pena.

"Ver as formas caóticas transformadas em joias reais, polidas, brilhantes e físicas foi um grande prazer para toda a equipe. Tocá-las e usá-las também foi extremamente emocionante," disse Bilotta. "Achamos que é a mesma alegria que um cientista sente quando sua teoria toma forma ou quando um artista termina uma pintura."

Outras joias criadas pelo processo caótico.
[Imagem: Francesca Bertacchini et al. - 10.1063/5.0130029]

Ciência e arte

A equipe pretende usar seu projeto também como ferramenta educacional, proporcionando aos alunos a possibilidade de desenvolver seus conhecimentos científicos e a criatividade artística.

Ao construir o circuito de Chua, eles podem manipular o caos e descobrir a extrema sensibilidade às condições iniciais. E, ao projetar as joias antes de enviá-las para impressão, os estudantes podem ajustar os parâmetros para gerar formas diferentes de acordo com o gosto pessoal.

Os pesquisadores estão trabalhando agora em técnicas para explorar representações do caos usando esferas em vez de linhas. Eles também pretendem criar imagens de padrões caóticos e desenvolveram uma exposição que pode ser adaptada para museus.

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