Złożoność wyjaśniona, część 1

Złożoność wyjaśniona, część 1
Autor tekstu: Vinod K. Wadhawan
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Czym jest złożoność?
L
udzie zastanawiają się nad pochodzeniem życia na Ziemi. Większości z nas trudno jest
wyobrazić sobie, jak życie może powstać z nie-życia, skłaniamy się więc do myślenia w kategoriach
Stwórcy, który stworzył nie tylko życie, ale także wszystko inne. Dla racjonalisty nie jest to
zadowalająca odpowiedź. Tak się składa, że zadowalającą odpowiedź można znaleźć w ramach
naukowej metody stawiania pytań i odpowiadania na nie. Problem polega na tym, że ponieważ
większość ludzi nie została wychowana w atmosferze swobodnych dociekań, trudno im
zaakceptować pewne prawdy naukowe. Ta prawda ujawnia się szczególnie, gdy rozważamy
nieistotność pojęcia Boga. Inny problem polega na tym, że niektóre idee naukowe są trudne do
zrozumienia i do wyjaśnienia, a czasami mogą wymagać nauki i praktyki przez całe życie. Jednym
z rozwiązań tego problemu jest, by naukowcy starali się, najlepiej jak potrafią, dotrzeć do
społeczeństwa i wyjaśnić naukę prostym językiem. Carl Sagan, Richard Dawkins i Jayant Narlikar to
kilka wybitnych przykładów znakomitych naukowców, którzy to właśnie robią.
Nauka o złożoności jest
stosunkowo nową dziedziną
nauki w tym sensie, że prace
badawcze
nad
nią
eksplodowały
dopiero
w ciągu
ostatnich
dwóch
dziesięcioleci.
Fascynujące
w niej jest to, że ma na celu
wyjaśnienie
niektórych
najtrudniejszych
pytań,
dotyczących
właściwie
wszystkich dziedzin nauki
i jeszcze
dużo
więcej.
Badania
złożoności
mają
także znaczenie strategiczne.
Jak
powiedział
Stephen
Hawking, obecne stulecie
będzie stuleciem złożoności.
Heinz Pagels był bardziej
konkretny:
"Jestem przekonany, że narody i ludy, którzy opanują nową naukę o złożoności,
staną się ekonomicznymi, kulturalnymi i politycznymi supermocarstwami nowego
stulecia (miał na myśli obecne stulecie)".
W serii artykułów spróbuję wyjaśnić złożoność w nieco mniej technicznym języku.
W pierwszym, otwierającym artykule odpowiadam na pytanie: Czym jest złożoność? Jak z czasem
zobaczymy, kwestia początku życia (i początku wielu innych rzeczy) ma racjonalną i naturalną
(zamiast nadnaturalnej) odpowiedź w kategoriach ewolucji złożoności Natury. Także świadomość
można uważać za przejaw ciągle wzrastającego stopnia złożoności wszechświata.
Złożony system zazwyczaj składa się z dużej liczby prostych członków, elementów lub
czynników, które wchodzą w interakcje ze sobą wzajemnie i ze środowiskiem, i które mają potencjał
tworzenia jakościowo NOWEGO kolektywnego zachowania, a objawami tego zachowania jest
spontaniczne tworzenie nowych struktur przestrzennych, czasowych lub funkcjonalnych. Złożony
system jest „otwarty" obejmujący „nieliniowe interakcje" między swoimi podjednostkami, które
w pewnych warunkach mogą wykazywać znaczny stopień spójnego lub uporządkowanego
zachowania, rozciągającego się daleko poza skalę lub zasięg poszczególnych podjednostek.
Racjonalista.pl
Strona 1 z 4
Słowo „otwarty" jest użyte tutaj w sensie termodynamicznym. Znaczy, że system może
wymieniać energię (tj. ciepło) i materię z otoczeniem. W odróżnieniu od tego „izolowany" system
termodynamiczny to taki, który nie może wymieniać energii lub materii z otoczeniem.
A określenie „nieliniowe interakcje" w powyższej definicji złożonego systemu znaczy, że czynnik
proporcjonalności determinujący wynik (output) Y systemu na dany wkład (input) X nie jest stały, tj.
nie jest niezależny od wkładu (Y=A(X) X). Ta nielinearność ma daleko idące konsekwencje dla czasu
ewolucji systemu. W szczególności przyszły postęp wydarzeń może stać się bardzo wrażliwy na
warunki w każdym danym momencie czasowym. Uderzającym przykładem tego są „systemy
chaotyczne".
Oto kilka przykładów systemów złożonych: wiry wodne; ule; mrowiska; inwestorzy na giełdzie;
zestaw neuronów tworzących mózg ssaka; komórka biologiczna; gospodarka narodowa; ekonomia
świata; sieć społeczna; kultura ludzka; nasza ekosfera i tak dalej. Charakterystyczną cechą
złożonych systemów jest wyłanianie się NIEOCZEKIWANYCH własności lub zachowań (wyjaśnię to
później). Wyłonienie się życia z nie-życia jest jedną z takich nieoczekiwanych własności.
Zainteresowanie nauką złożoności wyrasta w faktu, że chcemy zadowalających odpowiedzi na
następujące pytania:
Dlaczego
jest
coś
zamiast
niczego?
Dlaczego we wszechświecie wyewoluowała struktura; tj. galaktyki, gwiazdy, planety, bakterie,
rośliny,
zwierzęta,
mózgi?
Jak
powstała
pierwsza
żywa
komórka?
Dlaczego i jak poszczególne komórki tworzą sojusze, stając się bardziej złożonymi formami żywymi?
Czy sam dobór darwinowski może wyjaśnić wyłonienie się tak misternego narządu jak oko?
Czym
jest
życie?
Czym
jest
umysł?
Jak
z mózgu
powstają
uczucia,
myśli,
cel,
świadomość?
Dlaczego nie jesteśmy w stanie czynić długoterminowych przewidywań zachowania się giełdy?
Dlaczego
nie
jesteśmy
w stanie
przewidywać
pogody
na
długą
metę?
Dlaczego
załamują
się
cywilizacje?
Dlaczego pewne prastare gatunki przez długie okresy czasu pozostawały stabilne, a potem znikały?
Jak powstają organizacje społeczne?
I tak dalej.
Wszystkie te pytania dotyczą złożonych
systemów. Chociaż przez ostatnich dwadzieścia lat
poczyniono postępy, nadal mamy daleką drogę
zanim będziemy mogli twierdzić, że w przyzwoitym
stopniu rozumiemy złożoność. Niemniej badanie
złożonych systemów pomaga znajdować powiązania
i znajdować
podobieństwa
między
całkowicie
różnymi przedmiotami badań, jak fizyka, biologia,
nauki behawioralne, sztuka i nauki humanistyczne.
Istnieje wspólna nić biegnąca przez wszystkie typy złożonych systemów: w żywym systemie
olbrzymia liczba cząsteczek organizuje się w istotę, która porusza się, reaguje na bodźce i rozmnaża
się. W mózgu sieć miliardów neuronów samo-organizuje się, żeby dać poczucie tożsamości żywej
istocie. Także materia nieożywiona, proste cząstki rządzone przez proste prawa fizyki, organizują się
nieoczekiwanie w galaktyki, gwiazdy, kryształy, śnieżynki i huragany. Rynki angażują duże liczby
ludzi. Tutaj także zasada wzrastających zysków lub pozytywnego sprzężenia zwrotnego powoduje
powstanie dzikich i nieprzewidywalnych fluktuacji, naruszając klasyczną teorię ekonomiczną
równowagi lub negatywnego sprzężenia zwrotnego (która zapewnia równowagę między popytem
i podażą), za czym opowiadał się Adam Smith.
My, ludzie i nasze wzajemne interakcje oraz interakcje z biosferą, należymy do najbardziej
złożonych systemów, jakie można sobie wyobrazić. Jaka będzie przyszłość? Chociaż nie możemy
czynić dokładnych przewidywań, także probabilistyczne twierdzenia o bardziej prawdopodobnych
efektach mogą mieć pożyteczny wpływ na to, jak się będziemy zachowywać (np. jeśli chodzi
o radzenie sobie z globalnym ociepleniem), żeby osiągnąć wysokie poziomy zrównoważenia.
Pojęcia takie jak indywidualność, inteligencja, świadomość są, być może, ostatecznymi
konsekwencjami nieustającej ewolucji złożoności w Naturze. Postęp w rozumieniu złożoności może
pomóc nam w lepszym zrozumieniu samych siebie.
Mam nadzieję, że dałem zarys tego, czym jest złożoność. Następne pytanie brzmi: czy możemy
ilościowo ująć złożoność? Tak, możemy, w kategoriach "STOPNIA ZŁOŻONOŚCI' systemu, pod
warunkiem, że wiemy dokładnie o jakim typie złożoności mówimy. Zajmę się tym pytaniem w części
2.
Ten wstęp do złożoności zakończę pięknym cytatem:
Kwiat zaprasza bezrozumnego motyla,
Motyl odwiedza bezrozumny kwiat.
Kwiat otwiera się, motyl przylatuje;
Motyl przylatuje, kwiat otwiera się.
Nie znam innych,
Inni nie znają mnie.
Nie wiedząc, podążamy biegiem natury.
-Ryokan
Tytuł oryginału (http://nirmukta.com/2009/08/18/complexity-expla ined-1-what-iscomplexity/)
Nirmukta (http://nirmukta.com/), 18 sierpnia 2009r.
Vinod K. Wadhawan
Induski emerytowany fizyk atomowy,
współwydawca portalu PHASE
TRANSITIONS, publicysta, autor wielu
książek.
Strona www autora
Pokaż inne teksty autora
(Publikacja: 10-10-2009 Ostatnia zmiana: 27-01-2010)
Oryginał.. (http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,6850)
Contents Copyright © 2000-2010 Mariusz Agnosiewicz
Racjonalista.pl
Strona 3 z 4
Programming Copyright © 2001-2010 Michał Przech
Autorem portalu Racjonalista.pl jest Michał Przech, zwany niżej Autorem.
Właścicielami portalu są Mariusz Agnosiewicz oraz Autor.
Żadna część niniejszych opracowań nie może być wykorzystywana w celach
komercyjnych, bez uprzedniej pisemnej zgody Właściciela, który zastrzega sobie
niniejszym wszelkie prawa, przewidziane
w przepisach szczególnych, oraz zgodnie z prawem cywilnym i handlowym,
w szczególności z tytułu praw autorskich, wynalazczych, znaków towarowych
do tego portalu i jakiejkolwiek jego części.
Wszystkie strony tego portalu, wliczając w to strukturę katalogów, skrypty oraz inne
programy komputerowe, zostały wytworzone i są administrowane przez Autora.
Stanowią one wyłączną własność Właściciela. Właściciel zastrzega sobie prawo do
okresowych modyfikacji zawartości tego portalu oraz opisu niniejszych Praw
Autorskich bez uprzedniego powiadomienia. Jeżeli nie akceptujesz tej polityki możesz
nie odwiedzać tego portalu i nie korzystać z jego zasobów.
Informacje zawarte na tym portalu przeznaczone są do użytku prywatnego osób
odwiedzających te strony. Można je pobierać, drukować i przeglądać jedynie w celach
informacyjnych, bez czerpania z tego tytułu korzyści finansowych lub pobierania
wynagrodzenia w dowolnej formie. Modyfikacja zawartości stron oraz skryptów jest
zabroniona. Niniejszym udziela się zgody na swobodne kopiowanie dokumentów
portalu Racjonalista.pl tak w formie elektronicznej, jak i drukowanej, w celach innych
niż handlowe, z zachowaniem tej informacji.
Plik PDF, który czytasz, może być rozpowszechniany jedynie w formie oryginalnej,
w jakiej występuje na portalu. Plik ten nie może być traktowany jako oficjalna
lub oryginalna wersja tekstu, jaki zawiera.
Treść tego zapisu stosuje się do wersji zarówno polsko jak i angielskojęzycznych
portalu pod domenami Racjonalista.pl, TheRationalist.eu.org oraz Neutrum.eu.org.
Wszelkie pytania prosimy kierować do [email protected]