Universalidade

O paradigma das transições de fase contínuas é a transição do estado paramagnético do ferro para o estado ferromagnético, à temperatura de Curie, Tc = 1043 K. O spin de cada átomo de ferro tem uma orientação particular, correspondente à direcção do seu campo magnético local. Acima de Tc, os spins apontam em direcções diferentes e os seus campos magnéticos cancelam-se. Esta configuração desordenada é causada pelo movimento térmico aleatório dos spins. Quanto mais alta for a temperatura, mais difícil é para qualquer arranjo ordenado de spins manter-se. Contudo, quando a temperatura baixa, os spins alinham-se espontaneamente. Em vez de se cancelarem uns aos outros, os campos magnéticos individuais adicionam-se, produzindo um campo magnético macroscópico.

A teoria prevê que os fluidos e os ímans (uniaxiais) têm exactamente o mesmo comportamento crítico. Esta previsão foi confirmada através de experiências sofisticadas e é um dos triunfos da Física Teórica do século XX. A universalidade é também aplicável às transições de fase em fluidos complexos: polímeros e soluções poliméricas, microemulsões, cristais líquidos, fluidos em materiais porosos, geles e espumas.

Grandes flutuações, susceptibilidade extrema a perturbações externas e estrutura em todas as escalas são as características de todos os sistemas críticos.

Tapessaria de Bayeux representado Guilherme o Conquistador a cavalo.Iluminura de uma carroça puxada por cavalos do livro de salmos de Geoffrey Lutrell, circa 1320-1340.Iluminura de uma cena da caça ao lobo a cavalo do livro de Gaston de Phebus De Foix (1331-91). Ford modelo N Runabout 1906.Carro a vapor pertencente ao Colégio de Engenharia da New Mexico State University.ferraricarro Fresco de um barco à vela egípcio. Cena proveniente da câmara funerária de Menna 1422-1411 a.C..trirremeGravura com naus proveniente do livro Viagens ao Brasil de Theodore de Bry 1592.Barco a vapor do rio Mississipi.
Classes de universalidade: cavalos, carros e barcos.

A universalidade do comportamento crítico motivou a busca dos aspectos das interacções microscópicas importantes na determinação dos expoentes críticos e das funções de escala. Respostas a estas questões foram dadas por aplicações da teoria do grupo de renormalização. Os resultados destes estudos mostraram que quando a escala muda, as equações que descrevem o sistema mudam de tal forma, que no limite termodinâmico apenas alguns aspectos do sistema são relevantes. A descoberta desta universalidade implica a existência de mecanismos profundos, geralmente simples, responsáveis pelo comportamento dos sistemas críticos. Ideias como estas, guiaram os físicos em problemas de investigação interdisciplinares e puseram em evidência semelhanças entre problemas e disciplinas aparentemente muito diferentes.

Hoje, descobertas feitas no contexto dos fenómenos críticos são aplicadas em áreas das ciências naturais, onde os efeitos cooperativos têm um papel decisivo: A física de polímeros usa ideias e métodos da teoria de fenómenos críticos, a teoria da percolação (fenómenos críticos geométricos) é aplicada à descrição das transições vítreas e dos geles, e existem analogias surpreendentes entre as transições de fase no equilíbrio e os processos de autoorganização fora do equilíbrio (incluindo sistemas não físicos). O mundo à nossa volta está repleto de fenómenos onde a linguagem das transições de fase termodinâmicas, dinâmicas ou geométricas parece ser a mais adequada.