En algunos sistemas físicos, incluso los elementos bastante distantes entre sí pueden sincronizar sus acciones. A primera vista, el fenómeno parece misterioso. Usando una red de osciladores electrónicos simples interconectados como un anillo, Investigadores del Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia en Cracovia han demostrado que la sincronización remota puede, al menos en ciertos casos, explicarse con bastante claridad.

El físico más fascinante, Los procesos químicos y biológicos son probablemente aquellos en los que "algo" proviene de "nada". Por ejemplo, ¿Por qué los anillos concéntricos aparecen repentinamente en una capa aparentemente homogénea de líquido? como en el caso de la reacción de Belousov-Zhabotinsky? ¿Por qué una hidra puede tener muchos tentáculos? siempre organizado con tanta regularidad? ¿Por qué en una red de una docena de osciladores electrónicos simples conectados en un anillo, ¿Algunos elementos remotos de repente comienzan a operar al mismo ritmo? En la raíz de fenómenos similares en sistemas tan diferentes, hay universales, aunque todavía mal entendido, mecanismos de sincronización de la actividad de los componentes de un sistema. Los matices de uno de estos mecanismos acaban de ser explicados por científicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (IFJ PAN) en Cracovia. en estrecha colaboración con colegas de la Universidad de Palermo y la Universidad de Catania en Italia.

La sincronización que conduce al nacimiento de la forma (que representa una forma de morfogénesis) puede ocurrir en sistemas de diversa naturaleza, y varios mecanismos pueden ser responsables de su aparición. Una metáfora de una situación representativa es que en un grupo bastante uniforme de invitados que no se conocen entre sí en una gran fiesta, grupos claramente visibles de intereses similares se forman rápidamente, dentro del cual la gente pasa la mayor parte del tiempo hablando entre sí. Este tipo de fenómeno, el resultado de características específicas de ciertos elementos o que surgen de eventos accidentales, se conoce como sincronización de clústeres. Está presente en muchos sistemas físicos, por ejemplo, entre las neuronas del cerebro humano.

"En nuestra última investigación, hemos estado tratando con una instancia de un tipo de sincronización relacionado, sincronización remota. Esto es cuando elementos o grupos de elementos que no están conectados directamente entre sí sincronizan su actividad, pero hágalo sin arrastrar los otros elementos a través de los cuales se propaga la información de sincronización. Se parece a una situación en la que dos personas intercambian información entre sí a través de un mensajero, pero el mensajero no solo no puede leer el contenido de los mensajes, pero a menudo es bastante ajeno a la existencia de un mensaje oculto, "explica el Dr. Ludovico Minati (IFJ PAN), el autor principal de la publicación en la reconocida revista científica Caos .

Se han descrito varios casos de sincronización remota hasta la fecha, y se considera que la sincronización remota ocurre entre áreas del cerebro distantes entre sí, entre fenómenos meteorológicos en diferentes continentes, e incluso entre elementos de circuitos electrónicos. En 2015, Dr. Minati, luego en la Universidad de Trento, describió un ejemplo de este tipo de sincronización en redes construidas con solo una docena de osciladores electrónicos simples conectados en serie como un anillo. Entonces se notó que los osciladores individuales intentaban sincronizarse no solo con sus vecinos más cercanos en el anillo, pero también con algunos más lejanos, mientras que al mismo tiempo permanece menos desincronizado con otros ubicados a una distancia intermedia.

"Observamos este efecto con verdadera fascinación, porque ocurrió en un dispositivo mucho más pequeño, pero sobre todo, radicalmente más simple que el cerebro. El fenómeno se describió en detalle. Desafortunadamente, no pudimos comprender completamente su naturaleza. Solo hemos presentado una explicación satisfactoria en nuestra última publicación, "dice el Dr. Minati.

Investigadores del PAN de la FIP estudiaron anillos de osciladores de manera experimental y con el uso de simulaciones por computadora. La observación de que la información tiene que propagarse en los anillos utilizando no una sino tres frecuencias resultó ser un gran avance (en este sentido, el fenómeno se asemeja a la modulación de amplitud utilizada en la tecnología de radio). Cada oscilador no solo generó su propia señal de naturaleza caótica, pero también reaccionó a señales provenientes de osciladores cercanos, y los transfirió a las otras dos bandas. Dependiendo de su fase en un oscilador dado, estas señales se amplificaron o debilitaron de una manera que se asemeja a un efecto de interferencia. En consecuencia, los investigadores observaron patrones que recuerdan a las bandas de difracción bien conocidas de la óptica. Aparecieron fluctuaciones de la intensidad de sincronización que dieron lugar a la "lejanía" entre osciladores en los que se produjeron interferencias constructivas o destructivas.

Para comprender mejor la naturaleza de la sincronización observada, los físicos de Cracovia sometieron los anillos osciladores a pruebas adicionales. Se probó la sensibilidad de la sincronización al ruido de alta intensidad introducido en varios sitios de los sistemas, y se simuló un número variable de osciladores en el anillo junto con los efectos que aparecen en su apertura. El análisis de los resultados permitió determinar que en los anillos osciladores estudiados, La sincronización remota no es tanto una característica global de todo el sistema, ya que es el resultado de las interacciones locales de los osciladores individuales con su entorno. Al mismo tiempo, Los investigadores también investigaron si la sincronización remota podría usarse para transferir una señal introducida en el sistema desde el exterior. El resultado, sin embargo, fue negativo.

"Comprender los mecanismos asociados con la ocurrencia de interdependencias complejas entre elementos en sistemas de diversa naturaleza es un gran desafío en la ciencia no lineal. Aún tenemos una comprensión limitada de los mecanismos responsables de la mayoría de los tipos de sincronización remota. Un conocimiento más completo de similares procesos tendrían una importancia teórica y práctica considerable. ¿Quién sabe? Tal vez podríamos predecir mejor, por ejemplo, comportamientos colectivos en varias redes sociales o incluso mercados financieros, "dice el profesor Stanislaw Drozdz (IFJ PAN, Universidad Tecnológica de Cracovia).