24.5.11

O Ilya Prigogine, το χαος και η ταση προς πολυπλοκοτητα


Την εξέλιξη της φύσης την εξετάζουμε συνήθως σε μια "οριζόντια" κατεύθυνση. Πως γεννήθηκε το σύμπαν, πως θα εξελιχθεί, τι κατάληξη θα έχει, αν θα συνεχίσει να διαστέλλεται κλπ. Σ’ αυτή την οπτική, η έμβια ύλη παίζει έναν εντελώς δευτερεύοντα ρόλο, στην ουσία είναι ένα μάλλον τυχαίο φαινόμενο στην ανάπτυξη του σύμπαντος που δεν έχει νόημα να εξετάζουμε την παρέμβαση του σ’ αυτήν την εξέλιξη. Το φαινόμενο της ζωής που μπορούμε και παρατηρούμε είναι περιορισμένο πάνω στη γη, ένα απειροελάχιστο τμήμα του σύμπαντος και φυσικό είναι να μην υπολογίζεται σαν παράγοντας αυτής της εξέλιξης.
Υπάρχει και η "κάθετη", ας την πούμε, εξέλιξη. Η τάση προς την πολυπλοκότητα.

Από το υποατομικό επίπεδο που υπάρχουν διάφορες υποθέσεις για τη μορφή που έχει, στη συγκρότηση αυτών που ονομάζουμε σωματίδια που συγκροτούν το άτομο, πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια κλπ και στη συνέχεια στη συγκρότηση των μορίων.  Μια κατηγορία μορίων μπορεί να σχηματίσει στη συνέχεια έμβιους οργανισμούς όπως τα κύτταρα, τα οποία σχηματίζουν πολυκύτταρους οργανισμούς, για να φθάσουμε σε πιο σύνθετους έμβιους οργανισμούς που εμφανίζουν νόηση. Στη γη η ζωή όπως την ξέρουμε, στο απόγειο της εξέλιξης της, δημιούργησε τον άνθρωπο και τις ανθρώπινες κοινωνίες, που αποτελούνε ένα ακόμη πιο πολύπλοκο στάδιο εξέλιξης. Στην έμβια ύλη φαίνεται χαρακτηριστικότερα αυτή η τάση προς την πολυπλοκότητα η οποία παίρνει γεωμετρικό κατά κάποιο τρόπο χαρακτήρα αλλά και οι κλίμακες του χρόνου που παρατηρείται αυτή η εξέλιξη είναι πιο προσιτοί στα ανθρώπινα δεδομένα. Η φύση δηλαδή είναι οργανωμένη σε διαφορετικά επίπεδα που το κάθε νέο επίπεδο που προέκυπτε είχε άλλης τάξης μεγέθους ποσότητα πληροφορίας.
Όσο αυξάνεται το επίπεδο πολυπλοκότητας άρα και της πληροφορίας που περιέχεται σε ένα σύστημα, υπεισέρχεται σε μεγαλύτερο βαθμό το τυχαίο στην εξέλιξη του.
Οι ανθρώπινες κοινωνίες για παράδειγμα, έχουν πολύ μεγαλύτερη τυχαιότητα στην ανάπτυξή τους απο ότι ο κάθε ξεχωριστός άνθρωπος, επειδή έχουν ποσότητα πληροφορίας εντελώς άλλου μεγέθους απο αυτόν. Όπως και ένας άνθρωπος έχει πολύ μεγαλύτερη τυχαιότητα στην εξέλιξη του απ' ότι ένας ατελέστερος οργανισμός. Κατά τον ίδιο τρόπο και αυτός σε σχέση με ένα χημικό μόριο κοκ. Σε ένα επίπεδο της βιολογικής εξέλιξης δημιουργείται και αυτό που ονομάζεται ελεύθερη βούληση που συμμετέχει ως παράγοντας διαμόρφωσης των εξελίξεων. Όσο διαμορφώνονται μεγαλύτερα σύνολα που αλληλοεπηρεάζονται, τόσο αυξάνει και η τυχαιότητα στην εξέλιξη. Για παράδειγμα, η πανανθρώπινη κοινωνία που διαμορφώνεται σταδιακά, θα έχει έναν βαθμό τυχαιότητας μεγαλύτερο απ’ ότι έχουν μικρότερες κοινωνικές συγκροτήσεις, κράτη, ιδεολογίες, θρησκείες κλπ.
 
Αν το φαινόμενο της ζωής είναι ένα συμπαντικό φαινόμενο και κατά πάσα πιθανότητα είναι, επειδή η τάση προς την πολυπλοκότητα είναι απ’ ότι φαίνεται γενική τάση και επειδή στη φύση κάτι που μπορεί να γίνει μια φορά μπορεί να γίνει και άπειρες, τότε δεν μπορούμε να ξέρουμε τι μορφές θα πάρει στο απώτερο μέλλον αυτή η εξέλιξη.

Ένα ενδιαφέρον ζήτημα εδώ είναι η σχέση αυτής της τάσης προς την πολυπλοκότητα, με την εντροπία. Όσο πιο πολύπλοκο είναι ένα σύστημα τόσο περισσότερες πληροφορίες περιέχει, άρα και τόσο περισσότερη εντροπία, αταξία αποβάλει στο περιβάλλον του, μικρότερης πολυπλοκότητας άρα και μεγαλύτερης εντροπίας. Δηλαδή σε όλα τα επίπεδα γίνεται μια μεταβίβαση της εντροπίας, δηλαδή της αταξίας προς τα "κάτω", σε επίπεδα μικρότερης πολυπλοκότητας άρα και μεγαλύτερης εντροπίας.
Μέχρι που όμως; Την ενεργειακή θάλασσα του υποκβαντικού πεδίου όπως την ονομάζουν, στην οποία ίσως υπάρχει μόνο αταξία;

Συνολικά όμως η εντροπία φαίνεται να αυξάνεται, παρ’ όλο που η οργάνωση της ύλης σε πιο πολύπλοκες μορφές, φαίνεται να την αρνείται. Κάτι δηλαδή σαν νησίδες οργάνωσης μέσα σε μια θάλασσα αταξίας, που μεταπίπτουν σ’ αυτήν αλλά και ξαναδημιουργούνται. Ο βραβευμένος με το Νόμπελ Χημείας Ilya Prigogine(Βέλγος φυσικοχημικός, ρωσικής καταγωγής , που το 1977 πήρε το Νόμπελ Χημείας) έδειξε πως σε διαδικασίες χαοτικές μπορεί και προκύπτει τάξη. Είναι ένα γενικό φαινόμενο που αφορά όχι μόνο τη ζωή αλλά όλη τη φύση. Έδειξε δηλαδή με ποιο τρόπο υπάρχει η τάση για πολυπλοκότητα μέσα σε χαοτικά συστήματα, όταν ξεπεράσουν κάποια όρια ισορροπίας, σε κριτικές καταστάσεις, όπου τότε μπορεί και εμφανίζεται οργάνωση. Η οργάνωση της ύλης και της άβιας αλλά και της έμβιας, είναι νησίδες θερμοδυναμικής σταθερότητας που προκύπτουν από την κίνηση σε ένα χαοτικό σύστημα. Νησίδες οργάνωσης του χάους, με τάση προς μία όλο και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, ίσως σαν έναν τρόπο διατήρησης του ποσού της πληροφορίας που πετυχαίνουν, απέναντι στην πίεση να την χάσουν. Η πίεση αυτή είναι αποτέλεσμα της αύξησης της εντροπίας δηλαδή του βαθμού αταξίας του συστήματος και αφορά αυτό που ονομάστηκε δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα. Αυτό δεν αφορά μόνο τη βιολογία αλλά όλη τη φύση. Η φύση είναι ενιαία και δρα με την ίδια λογική παντού. Η μετάβαση από αυτό που ονομάζουμε άβια ύλη στην έμβια, είναι σταδιακή και είναι η πολυπλοκότητα των συστημάτων που δημιουργούνται και το πολύ μεγαλύτερο ποσό πληροφορίας που πρέπει να διατηρήσουν, που δημιουργούν τα χαρακτηριστικά της.
Ενδιαφέρουσα είναι η αντίληψή του για το χρόνο. Προϋποθέτοντας την ασυμμετρία ως προς τον χρόνο, δηλαδή το βέλος του χρόνου είναι προς μία κατεύθυνση, αυτό που μπορεί να γεννήσει τόσο την τάξη όσο και το χάος είναι η μη γραμμικότητα.
Το θέμα του χρόνου παίζει καθοριστικό ρόλο στη θεωρία του Ilya Prigogine. Επειδή το κάθε τι έχει μια ιστορία που είναι αποτέλεσμα άπειρων τυχαίων παραγόντων και με αυτή την έννοια είναι αδύνατον να επαναληφθεί ξανά, γι αυτό ο χρόνος είναι προς μια μόνο κατεύθυνση. Ο χρόνος δεν είναι ουδέτερο μέγεθος, με το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον σε μια γραμμική σχέση, όπως πίστευε ο Νεύτωνας αλλά και ο Αϊνστάιν. Αυτό που έχει σημασία είναι το παρόν που δημιουργεί συνεχώς μη αντιστρεπτές καταστάσεις, ακριβώς επειδή προκύπτει κάθε στιγμή  από άπειρους τυχαίους παράγοντες. Με αυτή την έννοια και το σύμπαν δεν είναι δεδομένο, είναι ένα ανοιχτό, συνεχές γίγνεσθαι.
Σε αντίθεση με τα γραμμικά συστήματα που αναπτύσσονται ομαλά και είναι προβλέψιμα στην εξέλιξη τους, στα μη γραμμικά δυναμικά συστήματα  λόγω της ύπαρξης πολλών μεταβλητών,  η εξέλιξη είναι μη προβλέψιμη και μπορεί να προκύψει τόσο το αιτιοκρατικό χάος όσο και η αυτοοργάνωση.
Οι αλληλεξαρτήσεις διαφορετικών παραγόντων μπορούν να οδηγήσουν σε απρόσμενες συμπεριφορές. Μια μικρή αλλαγή στην αρχή μιας διαδικασίας, μπορεί να διαχωρίσει δύο παράλληλα φαινόμενα, σε εκθετικές διαφορές. Ή η επίδραση ενός παράγοντα να ωθήσει την διαδικασία προς τη μια ή την άλλη εξέλιξη. Επίσης να οδηγήσει σε σταθερά μορφώματα στο χώρο τα οποία να μην αλλάζουν με τον χρόνο. Όσον αφορά τα βιολογικά συστήματα, η σταθερότητα τους είναι ανάλογη με τη σταθερότητα της θερμοδυναμικής κατάστασης και την ομοιόσταση που δημιουργείται. Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τις μορφές της άβιας ύλης που μπορούν να δημιουργηθούν από καταστάσεις αταξίας όταν ξεπερασθούν κάποια όρια ισορροπίας.
Άλλαξε δηλαδή την παραδοσιακή ερμηνεία του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής, που προέβλεπε συνεχή αύξηση της αταξίας, εντροπίας, μέσα σε ένα σύστημα.

Μέσα στην αταξία μπορούν και δημιουργούνται, σε κρίσιμες συνθήκες εκτός ισορροπίας, νησίδες τάξης, δηλαδή αυξημένης πληροφορίας, άρα μειωμένης εντροπίας, οι οποίες είναι σε συνεχή ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, ανταλλάσοντας την τάξη που πετυχαίνουν με την αποβολή αταξίας σ’ αυτό, το οποίο γι αυτό το λόγο είναι μεγαλύτερης εντροπίας. Δημιουργείται αυτό που ονομάζεται μη γραμμική εξέλιξη που οδηγεί στην εμφάνιση νέων δομών και είναι ένα γενικό φαινόμενο στη φύση σε όλα τα επίπεδα της. Φαίνεται επίσης ότι αυτές οι μορφές που δημιουργούνται, λόγω των αυξημένων απαιτήσεων στην ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, οδηγούνται σε όλο και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, για την εξασφάλιση των όλο και μεγαλύτερων απαιτήσεων για τη διατήρηση της ομοιοστασίας τους.
Και αυτό σε τελευταία ανάλυση είναι και το αίτιο της αλλαγής και της εξέλιξης των μορφών της ύλης. (Στην έμβια ύλη την εξέλιξη την βλέπουμε σαν δημιουργία όλο και πιο πολύπλοκων ειδών, απο τα απλά χημικά μόρια στη δημιουργία των μονοκύτταρων οργανισμών και απο αυτούς στους πολυκύτταρους σαν απάντηση καλύτερης προσαρμογής στις περιβαλλοντικές πιέσεις, στην ουσία να εξασφαλίσουν την ποσότητα πληροφορίας που έχουν ώστε να διατηρηθούν σαν τέτοιες μορφές. Όταν δεν το καταφέρνουν αντικαθίστανται απο εκείνες που μπορούν και το κάνουν. Όταν μέσω της ανάπτυξης νοημοσύνης υπάρξει η δυνατότητα μάθησης, τότε μέσω της κατάλληλης μεταβολής τους μπορούν και αυξάνουν τις δυνατότητες προσαρμογής και επιβίωσής τους).
Δηλαδή η οργάνωση της ύλης και της άβιας αλλά και της έμβιας, είναι νησίδες θερμοδυναμικής σταθερότητας που προκύπτουν από την κίνηση σε ένα χαοτικό σύστημα. Νησίδες οργάνωσης του χάους.
 Οι δομές που δημιουργούνται, αποτελούν άλλη ποιότητα από το άθροισμα των μερών τους και έτσι δεν μπορούν να αναχθούν στο άθροισμα τους. Η δομή που δημιουργείται αποκτά μια αυτονομία που μπορεί να αλλάξουν πολλά από τα μέρη της αλλά να διατηρεί τα βασικά της χαρακτηριστικά.

Επίσης επειδή οι δομές αυτές έχουν δυναμικό χαρακτήρα, κάτω από την επίδραση αυτών των εσωτερικών αλληλουχιών, τείνουν να περάσουν στην ανώτερη δυνατή κατάσταση ισορροπίας. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που εξηγεί ως ένα βαθμό και την τάση να επικρατούν στη φύση κάποιες αναλογίες και αρμονίες με τις οποίες επιτυγχάνεται η ανώτερη δυνατή κατάσταση ισορροπίας και η μικρότερη πιθανόν δυνατή κατανάλωση ενέργειας. Μια οικονομία δηλαδή αυτών των συστημάτων που προκύπτουν. Αυτές τις αναλογίες και τις αρμονίες που τείνουν να πάρουν οι σχέσεις στη φύση, που είναι αποτέλεσμα των εσωτερικών αλληλουχιών των δυναμικών συστημάτων που προέκυπταν και αναπτύσσονταν, εκφράζουν οι αριθμοί και οι σχέσεις μεταξύ τους.
Αυτές τις σχέσεις των αριθμών αναζήτησε πρώτος ο Πυθαγόρας, τοποθετώντας τους στο κέντρο του σύμπαντος.  Η αναζήτηση αυτών των αρμονικών σχέσεων αποτέλεσε όπως ξέρουμε βασικό στοιχείο της αρχαίας Ελληνικής φιλοσοφίας αλλά και της τέχνης. Για παράδειγμα η λεγόμενη ‘’χρυσή τομή’’, που αποτέλεσε βασικό στοιχείο των αναλογιών της κατασκευής πολλών ναών της αρχαιότητας, αποτελεί μια διαδεδομένη αναλογία πολλών φυσικών μορφών.
                                                                                                       Δ. ΠΕΤΡΙΔΗΣ

1 σχόλιο:

Nikolaos Skordilis είπε...

Πολύ ενδιαφέρον κείμενο. Ας προσθέσω στην μνεία στον Prigogine τις θεωρίες των Vladimir Vernadski και Pier Teilhard de Chardin, πάνω στα διαφορετικά στάδια της εξέλιξης της Γης. Όπως αναφέρουν το πρώτο στάδιο ήταν η γεώσφαιρα, από την οποία "αναδύθηκε" η βιόσφαιρα, μία ανώτερη ιδιότητα. Παράλληλα προέβλεψαν ότι το επόμενο στάδιο θα είναι η "νοόσφαιρα", μία ακόμη ανώτερη ιδιότητα.

H νοόσφαιρα πίστευαν ότι θα προέκυπτε αυθρόρμητα μετά την πλήρωση κάποιων ποιοτικών και ποσοτικών κριτηρίων, ο De Chardin έδωσε μία θεολογική χροιά σε αυτό. Πίστευε ότι η νοόσφαιρα θα οδηγούσε στο Σημείο Ωμέγα, το άκρον άωτον(;) της εξέλιξης του ανθρώπου και επί της ουσίας η συνένωσή του με τα θεία.

Σήμερα έχει περισσότερο προκριθεί η θεωρία της Μοναδικότητας (Singularity), που είναι στο περίπου μία τεχνολογική εκδοχή της Νοόσφαιρας, και η παρεμφηρής θεωρία του τρανσχιουμανισμού (transhumanism). Δεν ξέρω τι ακούγεται λιγότερο ακραίο, το ότι θα γίνουμε όλοι υπεράνθρωπα cyborgs (σύμφωνα με τον τρανσχιουμανισμό) ή το ότι θα συνδεθούμε όλοι νοητικά και μαζί θα δημιουργήσουμε μία υπεροντότητα πανπλανητικοιύ βεληνεκούς - περίπου όπως είναι οι νευρώνες για τον εγκέφαλο; Είναι διακριτές αυτές οι προσεγγίσεις ή θα μπορούσαν να συνδυαστούν;