The curl of a chameleon’s tail, the spiral of a pinecone’s scales and the ripples created by wind moving grains of sand all have the power to catch the eye and intrigue the mind. Quando Charles Darwin propôs pela primeira vez a teoria da evolução por selecção natural em 1859, encorajou os entusiastas da ciência a encontrar razões para os padrões naturais vistos em bestas da terra, aves do ar e criaturas do mar. A plumagem do pavão, as manchas de um tubarão devem todos servir algum propósito adaptativo, eles avidamente supunham.
Já uma pessoa viu tudo isso como “entusiasmo fugitivo”, escreve o cientista e escritor inglês Philip Ball em seu novo livro, Patterns in Nature: Porque é que o Mundo Natural parece o que parece. O zoólogo escocês D’Arcy Wentworth Thompson foi pressionado a publicar seu próprio tratado em 1917, explicando que até mesmo a criatividade da natureza é constrangida por leis geradas por forças físicas e químicas. As idéias de Thompson não entram em conflito com a teoria de Darwin, mas elas apontam que outros fatores estavam em jogo. Enquanto a seleção natural pode explicar o porquê das listras de um tigre – uma estratégia para se misturar com as sombras nos campos e na floresta – a forma como as substâncias químicas se difundem através do desenvolvimento do tecido pode explicar como o pigmento acaba em faixas de escuridão e luz, bem como porque padrões semelhantes podem surgir em uma anêmona marinha.
Em Patterns in Nature, Ball traz sua própria formação como físico e químico para suportar, bem como mais de 20 anos de experiência como editor da revista científica Nature. Seu primeiro livro, publicado em 1999 (The Self-Made Tapestry), e uma trilogia, publicada em 2009 (Nature’s Patterns: Shapes, Flow, Branches), exploram o tema dos padrões naturais, mas nenhum deles tem visuais tão ricos quanto o seu último.
As fotografias vívidas do livro são vitais, explica Ball, porque alguns dos padrões só podem ser plenamente apreciados através da repetição. “É quando você vê vários deles lado a lado em detalhes gloriosos que você começa a ter uma noção de como a natureza pega um tema e corre com ele”, ele diz.
As explicações que a Ball oferece são simples e graciosas, como quando ele explica como um pedaço de chão embebido pode secar em uma paisagem rachada. “A camada seca na superfície tenta encolher em relação à camada ainda úmida abaixo, e o solo se torna atado com tensão ao longo de todo o tempo”, ele escreve.
Yet ele também oferece detalhes suficientes para intrigar tanto cientistas quanto artistas. As fotografias impressionantes foram curadas pelos designers da Marshall Editions, uma editora do Quarto Group em Londres, que licenciou o livro à University of Chicago Press.
Ball falou com Smithsonian.com sobre seu livro e inspirações.
O que é exatamente um padrão?
Eu o deixei um pouco ambíguo no livro, de propósito, porque parece que o conhecemos quando o vemos. Tradicionalmente, pensamos em padrões como algo que se repete uma e outra vez no espaço de uma forma idêntica, como um padrão de papel de parede. Mas muitos padrões que vemos na natureza não são bem assim. Nós sentimos que há algo regular ou pelo menos não aleatório neles, mas isso não significa que todos os elementos sejam idênticos. Eu acho que um exemplo muito familiar disso seriam as riscas da zebra. Todos podem reconhecer isso como um padrão, mas nenhuma risca é como qualquer outra risca.
Acho que podemos fazer um argumento para dizer que qualquer coisa que não seja puramente aleatória tem um tipo de padrão. Deve haver algo nesse sistema que o tenha afastado dessa pura aleatoriedade ou no outro extremo, da pura uniformidade.
Por que você decidiu escrever um livro sobre padrões naturais?
No início, foi o resultado de ter sido um editor na Nature. Lá, eu comecei a ver muito trabalho vindo através da revista – e através da literatura científica de forma mais ampla – sobre este tópico. O que me chamou a atenção foi que é um tópico que não tem nenhum tipo de limite disciplinar natural. As pessoas interessadas neste tipo de questões podem ser biólogos, podem ser matemáticos, podem ser físicos ou químicos. Isso atraiu-me. Eu sempre gostei de assuntos que não respeitam esses limites tradicionais.
Mas acho que também foi o visual. Os padrões são tão marcantes, bonitos e notáveis.
Então, subjacente a esse aspecto está a questão: Como é que a natureza sem qualquer tipo de planta ou desenho junta padrões como este? Quando fazemos padrões, é porque o planejamos dessa forma, colocando os elementos no lugar. Na natureza, não há planejador, mas de alguma forma as forças naturais conspiram para trazer algo que parece muito bonito.
Você tem um exemplo favorito de um padrão encontrado na natureza?
Talvez um dos mais familiares mas realmente um dos mais notáveis é o padrão do floco de neve. Todos eles têm o mesmo tema – esta simetria hexagonal sextuplicada e, no entanto, parece haver apenas uma variedade infinita dentro destes flocos de neve. É um processo tão simples que entra na sua formação. É o congelamento do vapor de água a partir do ar húmido. Não há nada mais que isso, mas de alguma forma cria este padrão incrivelmente intrincado, detalhado e bonito.
Um outro sistema que encontramos a crescer repetidamente em lugares diferentes, tanto no mundo vivo como no mundo não vivo, é um padrão que chamamos de estruturas Turing. Eles têm o nome de Alan Turing, o matemático que lançou as bases para a teoria do cálculo. Ele estava muito interessado em como os padrões se formam. Em particular, ele estava interessado em como isso acontece em um ovo fertilizado, que é basicamente uma célula esférica que de alguma forma se transforma em algo tão complicado como um humano quanto ele cresce e se divide.
Turing chegou a uma teoria que foi basicamente uma explicação de como um monte de produtos químicos que estão apenas flutuando no espaço pode interagir como para criar diferenças de um pedaço de espaço para o outro. Desta forma, as sementes de um padrão irão emergir. Ele expressou esse processo em termos matemáticos muito abstratos.
Agora, parece que algo assim pode ser responsável pelos padrões que se formam sobre as peles de animais e alguns padrões que vemos nos insetos também. Mas também aparece em alguns sistemas bem diferentes, em dunas e ondulações de areia que se formam depois do vento ter soprado areia.
No seu livro, você menciona o fato de que a ciência e a matemática ainda não explicaram completamente alguns desses padrões. Você pode dar um exemplo?
Nós só entendemos realmente como os flocos de neve obtêm essas formações ramificadas desde os anos 80, embora as pessoas tenham estudado e pensado sobre essa questão por várias centenas de anos. No entanto, mesmo agora é um pouco misterioso porque cada braço dos flocos de neve pode ser praticamente idêntico. É quase como se um braço pudesse se comunicar com os outros para garantir que eles cresçam de uma maneira especial. Isso ainda é surpreendente.
Novas formas de padrões estão sendo descobertas quase tão rápido quanto podemos encontrar explicações. Há estranhos padrões de vegetação em regiões semi-áridas do mundo onde há manchas de vegetação separadas por manchas de solo descoberto. Eles também parecem ter um mecanismo de viragem, mas esse entendimento também é muito recente.
O que você espera que os leitores encontrem no livro?
Quando comecei a olhar para este assunto, comecei a ver padrões em todos os lugares. Lembro-me quando eu estava a meio caminho de escrever o meu primeiro livro em 1999 e estava numa praia no País de Gales, de repente percebi que em todo o lado havia padrões. Nas nuvens e no céu havia padrões diferentes, havia padrões de ondas e assim por diante, no mar. Na água que corria através da areia, havia um tipo diferente de padrão. Mesmo os próprios penhascos não eram puramente aleatórios.
Então, você começa a ver padrões ao seu redor. Espero que as pessoas descubram que isto lhes está a acontecer e que apreciem a quantidade de estrutura que nos rodeia. Há apenas esplendor e alegria nisso.