maandag 28 augustus 2006

"Een concept dat zo sterk is dat..."

De post over de entropiewet (1) schreef op een bepaald moment dat "het concept zo sterk was" dat je gerust kan aannemen dat er tegenvoorbeelden zijn, en dat desondanks het concept zich zal doorzetten. Dat is een voldoende belangrijk idee om er even nader bij te blijven stilstaan. Laten we een blok ijzer nemen dat een tijd in (zout) water ligt te weken. Iedereen verwacht dat het zal roesten. Namelijk, op moleculair niveau raken meer en meer moleculen uit het blok los, omdat ze reageren met het (zuurstof in het) water. En dat komt op zijn beurt omdat zuurstof een erg actieve stof is, die nu eenmaal met ongeveer alles reageert, zolang het maar niet zo inert is als de Parti Socialiste.

Hoe drukken we dat uit in termen van de entropiewet? Wel, er zijn heel veel posities waarin een ijzermolecule zich aan een zuurstofverbinding kan koppelen, terwijl er in verrhouding veel minder posities zijn waarin het netjes op zijn plaats in het blok ijzer kan blijven zitten. Dus geef dat blok voldoende tijd om vele interacties tussen ijzer en zuurstof te laten plaatsvinden, en het blok begint te verkleuren en verkruimelen: roest. En natuurlijk zal er wel eens een ijzermolecuul door het net glippen en, wie weet, zelfs perfect op de plaats terecht komen waar het moet zijn om aan het opbouwen van een perfect blok ijzer deel te nemen. Alleen, het concept van de entropie is sterk genoeg om dat soort tegenvoorbeelden te overleven. Aangezien er heel veel meer manieren zijn om niet perfect in het blok vast te zitten, en wel met zuurstof te reageren, zal na voldoende proberen veel ijzer beginnen loslaten.

Net zoals een klein babytje natuurlijk wel eens een puzzelstukje kan laten vallen, en dat op zodanige manier dat het perfect op zijn plaats in een puzzel terechtkomt. Alleen, als het klein babytje voldoende vaak aan de puzzel gaat prutsen, zullen de stukje geleidelijk meer en meer in de war raken: er zijn nu eenmaal heel veel meer manieren om niet op hun plaats te zitten, dan om wel op hun plaats te zitten.

Het idee dat een logisch concept zo ijzersterk is dat het zelfs de mogelijke tegenvoorbeelden kan overleven, speelt een belangrijke rol bij het begrijpen van "natuurlijke selectie" (2). Ooit was er daarover een hevig debat met een creationist. Die vond het hele idee "te onwaarschijnlijk". Ja, want het was allemaal gebaseerd op het feit dat één of andere verbetering "toevallig" moest ontstaan, en dan ook nog moest bewaard blijven. En zelfs de opmerking dat een "verbetering" toch iets zou zijn dat het individu zou helpen om langer te leven, en dus meer nakomelingen te krijgen (wat zou anders de betekenis van de term "verbetering" zijn?), kon hem niet overtuigen. Zeker, een konijn (bijvoorbeeld), kon wel eens betere ogen hebben dan een gemiddeld ander konijn, en misschien zelfs de scherpste ogen van heel het pak. Maar dat zou zich niet vertalen in een betere overlevingskans, want "het arme dier valt misschien wel in een put" - of welke andere factor ook zou kunnen interfereren met het (zogezegde) "toevalsproces".

Het punt is, inderdaad kan ook het konijn ("individu") met de beste ogen ("gunstige variatie") slachtoffer worden van een ongeval, net zo goed als alle andere konijnen dat kunnen. Maar dat is iets heel anders dan het idee (laat staan dat het een feit zou zijn) dat daarmee het effect van de "gunstige variatie" kan gecompenseerd worden. Net zoals het feit dat een klein babytje wel eens een puzzelstuk juist kan leggen niet impliceert dat kleine babytjes puzzels kunnen leggen.

Om in het voorbeeld te blijven: er zullen meerdere konijnen zijn met (relatief) goede ogen, zoals er ook vrij veel zijn met minder goede ogen. Zelfs al komt er één met goede ogen om in een ongeval, dan nog zullen er met het verstrijken van de generaties meer konijnen met goede ogen het moment van voortplanting bereiken (en dus het erfelijk materiaal dat goede ogen geeft doorgeven aan de volgende generaties) dan andere konijnen. Immers, die laatste hebben precies evenveel kans om in putten te vallen als iedereen, plus ook nog de kans om vossen te laat te zien.

En dus zullen er tussen geboorte van een generatie en volwassenheid van die generatie, meer konijnen met slechte ogen voor de bijl gaan, zelfs als er ook al eens één met goede ogen in een put valt. Hoe zou het anders kunnen zijn? De enige manier waarop de voordelen van goede ogen de gunstige effecten kunnen compenseren (zodat er toch nog evenveel konijnen met goede ogen overlijden als konijnen met slechte ogen) zou zijn dat het bezit van goede ogen die konijnen een hogere kans geeft om in ongelukken om te komen! Ik denk dat zelfs de creationisten het zover niet zullen willen drijven (hoewel, het zijn kapoenen, hoor, die creationisten). Maar in dat geval is het concept "natuurlijke selectie" sterk genoeg om het tegenvoorbeeld "met de put" te doorstaan. De kans op "ongelukken" is evenredig verspreid doorheen de hele populatie; de effecten van "gunstige" variatie zijn dat niet, en dus zal gunstige variatie, met het verstrijken van de generaties, meer en meer gaan voorkomen in de populatie. Zelfs als er af en toe eens één in een put valt
---------------------------------------------------------------------
(1) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2006/08/de-entropiewet_115667946535776970.html
(2) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2006/03/dingen-die-iedereen-zou-moeten-weten-3.html

1 opmerking:

Anoniem zei

Koen,

Ik denk dat je met je entropie wat op het verkeerde spoor zit. Door je uitleg van 'entropie' in termen van 'kansen' zit je in het domein van de statistische thermodynamica en dat is zo ingewikkeld dat je als leek een grote kans (grapje) hebt om je er in vast te rijden. Om even de bergen te schetsen die je moet overwinnen: hoe verklaar je dat als ongeordende watermoleculen op een ruit bevriezen er zich ongelofelijk goed geordende ijskristallen vormen, of dat uit een ongeordende oersoep zich stabiele koolstofmoleculen vormen die uitgroeien tot een verschikkelijk geordend iets als 'virussen' of 'DNA strengen' die zich nog beter orderenen om dan 'pantoffeldiertjes' of 'grassprietjes' of 'mensen' te vormen - waarom valt dat hele bouwwerk niet in elkaar tot die gezellige ongeordende oersoep? Ik vrees dat je er met kans alleen niet geraakt. Ik denk dat je je beter houdt aan de klassieke thermodynamica en je beperkt tot 'warmte'. Je verklaart daarmee niet alles (de definitie van wat 'entropie' juist is, blijft een beetje vaag), maar je geraakt er ver genoeg mee, hoor: meer dan 90% van alle energieproductie is toch al een en ander. Ik doe een dezer dagen een poging.

BTW en om het probleem van je puzzel op te lossen: vooraleer je 'redder' in staat is om de ongeordende puzzel te maken, zal hij eerst zelf al een paar puzzels naar de knoppen geholpen hebben toen die nog een kleine bengel was. Maw: vooraleer je een puzzel kan maken (en de entropie 'verlagen'), zal je eerst zelf de entropie al meer verhoogd hebben, dan je hem nadien nog kan verlagen.