A frase “não há dois flocos de neve exactamente iguais” faz maravilhas no coração das crianças em todo o lado – mas o que diz a ciência sobre este truísmo frequentemente repetido? Em suma, essa escala é importante quando se diz que dois objectos podem ser semelhantes.
Ao nível visual, com equipamento de laboratório caro, pode-se criar flocos de neve que parecem praticamente idênticos. A nível molecular, a chance de dois flocos de neve idênticos é tão baixa que é considerada impossível.
Como se formam os flocos de neve?
Em seu site, Kenneth G. Libbrecht, presidente do departamento de Física do Instituto de Tecnologia da Califórnia e um conhecido fotógrafo de flocos de neve, explica que dentro de uma nuvem, pequenas mudanças no microambiente em torno de um floco de neve influenciam sua forma. Isso porque essas mudanças forçam o floco de neve a se deslocar entre dois processos diferentes de cristalização – faceting e branching.
Faceting, o mais simples dos dois processos, produz prismas de seis lados graças à estrutura atômica das moléculas de água congelada. A formação destes prismas hexagonais dá aos flocos de neve a sua famosa simetria de seis lados.
Prismas hexagonais simples produzidos por faceting. Crédito: snowflakes.com.
Branching produz as características caóticas que se afastam dos crescentes prismas hexagonais; a ramificação acontece porque os cantos desses prismas atraem vapor de água cristalizante mais rapidamente do que as superfícies planas:
Basic exemplo de ramificação. Crédito: flocos de neve.com.
O deslocamento repetido entre esses dois modos de crescimento dos cristais acaba por determinar as características de um floco de neve, explica a Libbrecht:
Enquanto ele cai através das nuvens, os cristais experimentam temperaturas e umidades sempre variáveis, e cada mudança faz com que os braços cresçam um pouco diferente. A forma exata do cristal de neve final é determinada pelo caminho preciso que ele tomou através das nuvens. Mas os seis braços tomaram todos o mesmo caminho, e assim cada um experimentou as mesmas mudanças ao mesmo tempo.
Can Two Snowflakes Look Like Like Each Other?
Usando condições de temperatura e umidade precisamente controladas em seu laboratório Caltech, a Libbrecht criou muitos “flocos de neve designer”, e pode até mesmo controlar a forma final até certo ponto. Usando essa tecnologia, ele gerou o que ele chama de “flocos de neve gêmeos idênticos” assim:
Leibrich disse por e-mail que ele descreve esses flocos de aparência semelhante como “gêmeos idênticos” porque, como os gêmeos humanos, “eles são claramente muito parecidos na aparência, mas não são *exatamente* idênticos”. Embora qualitativamente parecidos, essa semelhança se decomporia quando se começa a olhar numa escala cada vez menor. Libbrecht disse:
Visualmente, sob o microscópio, você poderia dizer que eles são essencialmente idênticos. Mas se você olhar para o nível molecular, eles estão longe de ser idênticos. Portanto, se você quiser falar sobre flocos de neve idênticos, você tem que definir exatamente o que você quer dizer com idênticos.
É, portanto, concebível que dois flocos de neve pareçam idênticos, mas isso está longe de ser idêntico em nível molecular. O conceito de dois flocos de neve serem “iguais”, então, depende de como o termo é definido.
O que está acontecendo no nível molecular?
No nível molecular, a probabilidade de que dois flocos se formem de forma idêntica é matematicamente impossível dado o número efetivamente infinito de maneiras de criar um floco de neve, Liebrich nos disse:
O número de maneiras possíveis de organizar os ramos e ramos laterais é muito, muito, muito maior do que até mesmo o número total de flocos de neve que já caíram na Terra.
Para além da impossibilidade de dois microambientes completamente idênticos para dois flocos de neve crescerem fora do laboratório, os blocos de construção química que compõem o floco de neve também não são provavelmente 100 por cento idênticos. Isso porque na natureza há uma pequena fração de isótopos de oxigênio e hidrogênio que são ligeiramente mais pesados do que a sua forma mais comum. A ideia de que as moléculas anómalas de água constituídas por estes átomos mais pesados poderiam existir no mesmo local em dois flocos diferentes é tanto impossível de demonstrar como pouco razoável de assumir.
O que significa sequer ser idêntico?
A questão de saber se dois objectos podem ser literalmente idênticos é uma com uma história rica tanto em filosofia como em física teórica. Muitos filósofos sustentam que a questão dos flocos de neve idênticos é inútil, pois não há dois objectos – mesmo átomos – que possam ser verdadeiramente idênticos.
Esta afirmação é popularmente referida como “Leibniz’s Law” e tem sido uma questão filosófica vigorosamente debatida, sob várias formas, durante séculos. Embora o conceito se aplique a qualquer coisa considerada um objecto, os flocos de neve fornecem uma forma atraente de ilustrar a implausibilidade de objectos verdadeiramente indistinguíveis porque, apesar de todos eles serem construídos a partir de moléculas de água, cada floco de neve produz individualmente padrões extremamente intrincados e complexos.
A semelhança visual entre os flocos de neve só pode ser alcançada superficialmente sob condições laboratoriais extremamente controladas. Como tal, classificamos a afirmação de que não há dois flocos de neve exactamente iguais como verdadeiros.