Un grupo de puntos brillantes nada en la oscuridad, a veces condensándose en islotes, a veces dispersándose en ondas. No son peces ni aves: es un modelo matemático de materia activa, donde cada partícula gasta su propia energía para moverse, y además nace, muere y compite con sus vecinas por el espacio.
Los autores del nuevo trabajo comenzaron desde el micromundo: cada partícula sigue reglas aleatorias simples: empujón, giro, división o desaparición. De este caos derivaron ecuaciones para toda una nube de tales partículas, como si describieran una multitud no a través de cada persona, sino a través de la densidad y el flujo general. El truco principal es un enfoque matemático especial (la aproximación de von Mises), que permitió cerrar la cadena de ecuaciones y obtener una hidrodinámica funcional de materia activa que se reproduce.
La teoría se probó de inmediato en un ejemplo concreto: el modelo de "Escarabajos brownianos activos". Los cálculos predijeron dos tipos de inestabilidades: unas generan grumos inmóviles (como colonias bacterianas en una placa de Petri), otras generan bandadas en movimiento. Las simulaciones por computadora confirmaron: según los parámetros, el sistema pasa de una "papilla" uniforme a patrones rayados o a grupos que se mueven a través del espacio como una sola entidad.
Este enfoque no es solo una teoría abstracta. Proporciona un lenguaje común para describir sistemas vivos y cuasi-vivos muy diversos: desde biopelículas y células tumorales hasta enjambres de robots. Y la clave del orden aquí no es un director externo, sino el ritmo interno de nacimiento y muerte.
En el modelo de "Escarabajos brownianos activos", las partículas no tienen memoria ni se comunican entre sí: toda su "vida social" se reduce a ocupar espacio y, a veces, desaparecer, liberándolo para su descendencia.
Los enjambres de nanomáquinas autorreplicantes en la novela "Río" de Michael Crichton son un ejemplo puro de materia activa cuyo comportamiento se describe con ecuaciones similares.