Pesquisadores da USP, em colaboração internacional, demonstraram experimentalmente um novo comportamento coletivo em hiper-redes: a sincronização não surge entre pares de elementos, mas apenas quando três componentes interagem simultaneamente. O estudo, publicado na Nature Communications, desafia um paradigma científico vigente há mais de 400 anos.
O fenômeno da sincronização — quando sistemas com ritmos semelhantes tendem a se ajustar até se moverem em uníssono — foi descrito pela primeira vez pelo físico Christiaan Huygens no século XVII. Desde então, acreditava-se que a sincronização emergia de interações entre pares. No entanto, a nova pesquisa mostra que, em certos sistemas, a sincronização só ocorre a partir de interações triplas.
“Algumas interações dependem simultaneamente de três ou mais componentes, e não podem ser reduzidas à soma de interações par a par”, explica Tiago Pereira, professor do ICMC-USP e coautor do estudo. “A relação entre chuvas na Índia e o El Niño, por exemplo, também depende da atividade vulcânica como terceiro mediador.”
Para confirmar a descoberta, a equipe realizou experimentos com osciladores eletroquímicos — pequenos eletrodos de níquel em solução ácida. Introduzindo perturbações que impediam a sincronização entre pares, os pesquisadores observaram que o sistema desenvolvia espontaneamente sincronização apenas entre grupos de três elementos.
“O experimento mostrou que o comportamento coletivo não estava escondido em conexões tradicionais entre pares, mas era produzido exclusivamente pela interação simultânea de três componentes”, destaca Pereira. O resultado abre novas perspectivas para áreas como neurociência, climatologia e sistemas tecnológicos.
Na neurociência, o modelo pode ajudar a entender como diferentes regiões do cérebro coordenam suas funções, especialmente em fenômenos como crises epilépticas. Na climatologia, oferece uma nova forma de representar interações simultâneas entre variáveis como temperatura, pressão e umidade em eventos extremos. O estudo contou com financiamento da Fapesp, CNPq e Instituto Serrapilheira, e os dados estão disponíveis publicamente.
