A Natureza não tem que obedecer às nossas ideias e as nossas intuições podem estar completamente erradas. A teoria tem pois de ser confrontada com observações para que possamos responder à questão:
As pilhas de areia autoorganizam-se realmente num estado crítico?
Uma das experiências mais famosas realizada por Frette e colaboradores, com o propósito de estudar as pilhas de areia, é a das pilhas de arroz. Os grãos de arroz têm a enorme vantagem de serem suficientemente grandes para se poder seguir visualmente o movimento de cada grão.
A experiência consiste em confinar a pilha de arroz entre duas placas de vidro paralelas e verticais distando cerca de 80% do comprimento dos grãos de arroz, para que estes possam ser observados a olho nu ou gravados por uma câmara de vídeo e analisados por computador. Na experiência um dos lados verticais está obstruído por uma haste metálica, assim como a base tendo esta última comprimento L, onde L = 16, 33, 66 ou 105 comprimentos de grãos de arroz. Para cada comprimento L deixam-se cair os grãos de arroz do lado obstruído à razão de 20 por minuto. Quando se atinge o regime estacionário, a câmara e o computador começam a monitorizar o movimento dos grãos, coligindo imagens a cada 15 segundos durante 42 horas. A figura da direita mostra a sobreposição de duas dessas imagens consecutivas, onde a cinzento estão representados os grãos de arroz que estão na primeira imagem, mas já não estão na segunda e a preto os outros.
Para cada duas imagens consecutivas o tamanho E da avalanche foi definido como sendo a soma das áreas a cinzento e a abundância relativa p(L,E) em função do tamanho de avalanche E foi registrada no gráfico seguinte, onde o aumento do comprimento dos tracejados corresponde ao aumento dos valores de L. A esperada lei de potência entre a abundância relativa e o tamanho das avalanches foi verificada.
Um outro exemplo de avalanches (de areia) é o da formação de rochas sedimentares, chamadas turbiditos, nos fundos oceânicos. O mecanismo da sua formação é o seguinte:
Este tipo de rocha pode ser observado, por exemplo, na praia da Foz, Setúbal, cf. imagem seguinte.
Medindo a espessura das camadas, espessura esta que varia entre alguns centímetros e vários metros, podemos estimar o tamanho da avalanche que lhe deu origem. Foi precisamente isto que o grupo de Daniel Rothman, MIT, fez para uma formação de turbiditos em Kingson Peak, Vale da Morte, tendo obtido o seguinte gráfico entre o tamanho das avalanches h e a frequência das avalanches de tamanho maior que h:
O gráfico apresenta uma lei de potência, a assinatura da autoorganização crítica.
Em 1992 o grupo de Bretz, na Universidade do Michigan, realizou experiências com areia verdadeira. As experiências consistiram em filmar com uma câmara de vídeo as avalanches, digitalizar os filmes e calcular o tamanho das avalanches. Os resultados mostraram que alguns sistemas realmente exibem leis de potência, enquanto outros não.