El IFISC i els sistemes Complexos

Resum i activitats:

A través d'aquest estand pretenem:

• Donar a conèixer l’IFISC: Què és, on està, qui ho forma, quina activitat desenvolupa.
• Informar del projectes, línies de investigació i resultats més rellevants al món científic nacional i internacional de l’IFISC
• Acostar el paradigma de la complexitat i introduir al visitant en la Física no lineal i els sistemes complexos a través d'experiències científiques, tallers, exposicions etc.

ACTIVITATS

Aquest estand pretén convertir-se en un espai d'aprenentatge i diversió. A través d'experiències, tallers, exposicions, s'intentarà abordar la teoria del Caos i la complexitat. La interactivitat, manipulació i experimentació estaran presents en totes les activitats que es dividiran en 3 centres d'interès.
Tot el personal de l’estand ha col·laborat en el disseny i implementació del projecte i participarà activament com a dinamitzadors científics els dies de la Fira de la Ciència.

PATRONS I i II

Jugant amb les formes: Els ferrofluids
Jugant amb les formes: Els líquids no Newtonians

Aquestes experiències mostran la formació espontània de patrons espacials i estructures localitzades, com un fenomen paradigmàtic en sistemes complexos. Entre els experiments que permeten observar la dinàmica de la formació d'aquestes estructures són particularment cridaners els experiments amb ferrofluids en presència de camps magnètics. A causa de la seva espectacularitat aquests peculiars líquids han estat utilitzats fins i tot en creacions artístiques. Aquests experiments mostren la varietat d'estructures (patrons) que es poden formar en diferents condicions (ones de Faraday, solitones, i fingers) també es mostrarà un experiment sobre el comportament d'un líquid no Newtoniano en presència de vibracions.

SINCRONITZACIÓ I

Metrònoms que adapten els seus ritmes

Generalment sincronitzar és fer que coincideixin en el temps dos o més fenòmens. La sincronització requereix la coordinació d'esdeveniments per operar un sistema al uníson. A un director d'orquestra li serveix per mantenir a l'orquestra en el temps. Però alguns sistemes poden auto-organitzar-se i donar lloc a un comportament sincronitzat
En la natura existeixen molts exemples de sistemes que se sincronitzen al transmetre informació?: els grills al cantar, les cuques de llum quan brillen, les cèl•lules del cor etc.

La interacció o acoblament entre els components del sistema és essencial perquè la sincronització ocorri: els metrònoms oscil•len alhora quan interaccionen entre si a través de la base mòbil comuna. La sincronització es deu a la compenetració entre ells i no a una força externa. Això representa un exemple de fenomen emergent.
En l'experiment observam metrònoms oscil•lant, cadascun al seu ritme. Quan els col•loquem sobre la taula mòbil comencen a moure's al uníson.

SINCRONITZACIÓ II

Imatges d’imatges.

Quan una persona o un sistema es veuen a si mateixos, estan sota l'efecte de la retroalimentació. Ara imagina que pots girar un poc una càmera que està apuntant a una pantalla que mostra la pròpia imatge de la càmera. En aquest cas en la pantalla apareixen figures que recorden a un calidoscopi. Al fer un zoom en la càmera és possible acostar-se a la imatge o també allunyar-se d'ella. La combinació d'aquests efectes és suficient per crear imatges que mostren patrons amb propietats especials. Es pot arribar a veure formes que semblen iguals sense importar amb quina magnificació les mirem. Les formes amb aquestes propietats es diuen fractals.
Aquí, hem estès l'experiment de tal manera que tenim dos càmeres, i cadascuna d'elles grava la imatge del monitor al que està connectada l'altra càmera. Els patrons que es creen són més complexos que en el cas d'una sola càmera i fins i tot varien caòticament en el temps, encara que poden ser molt similars.
Aquest és altre exemple de sincronització entre dos sistemes, i il•lustra que la sincronització pot aparèixer no només amb simples pèndols o metrònoms, sinó que també apareix en sistemes que mostren un comportament molt complex.
De vegades aquests sistemes acoblats no veuen el comportament de l'altre de forma immediata, sinó que pot haver un temps de retard en el mitjà. Aquests temps de retard intermedis poden afectar intensament al resultat de la interacció entre els sistemes, resultant en fenòmens fascinants que augmenten encara més la complexitat de les formes i patrons que es creen en el sistema.
És possible sincronitzar a pesar d'aquests retards temporals? La sorprenent resposta és "si", com es pot veure en aquest experiment, en el qual el temps de retard s'introdueix amb la funció "estafi-shift" de la gravadora d'alta definició. Aquest comportament s'utilitza avui dia en nous mètodes de comunicacions privades per a protegir la comunicació de mirades indiscretes.
L’IFISC està a l'avantguarda mundial d'aquest camp d'investigació.

SINCRONITZACIÓ III

Cuques de llum electròniques.

En aquest experiment s'il•lustrarà el fenomen d'auto-organització que apareix en una àmplia varietat de sistemes tant vius com inerts. En concret es presentarà la sincronització d'objectes oscil·lants quan aquests interaccionen feblement. Com exemple d'objecte oscil·lant s'empraran circuits electrònics que reprodueixen el comportament de les cuques de llum en la foscor. La sincronització en aquesta experiència ve intervinguda per la interacció lumínica de les cuques de llum, produint un efecte visual molt atractiu a l'observador. Aquesta experiència es recrearà en un espai tancant independent, les cuques de llum estaran en un arbre. Els visitants pondran en marxa el mecanisme de sincronització i alterar-lo.

CAOS I i II

• Un pèndol simple però caòtic
• Un pèndol doble amb moviment molt complex
• El pèndol doble

El pèndol caòtic, mostra com canvia dràsticament la trajectòria descrita per un pèndol sotmès a l'atracció d'un camp magnètic (a més de la gravetat). En aquest experiment és possible observar com dues trajectòries del pèndol divergeixen encara partint de condicions inicials molt pròximes. Aquesta dependència amb les condicions inicials, coneguda com el "efecte papallona", és un dels elements clau del comportament caòtic.

Participants:

Juan Carlos Gonzalez-Avella
Maria Moreno
Juan Fernández Gracia
Adrian Jacobo
Jade Martínez Llinás
Josep Canyelles Pericàs
Xavier Porte Parera
Neus Oliver
Eduardo Herraiz

Suport Tècnic: Rosa María Rodríguez

Responsables:

Claudio Mirasso, catedràtic de la UIB i investigador de l'IFISC
i Roberta Zambrini, Científica titular del CSIC, investigadora de l'IFISC

IFISC (UIB - CSIC)

 

Dades de contacte