donderdag 28 februari 2008

Een maat voor complexiteit ("het ontstaan van het leven")

Bij mijn ideeën over het verband tussen het ontstaan van het leven en toenemende complexiteit (1) rijst vaak een heel precies bezwaar. Het zou fijn zijn, zegt dat bezwaar, als “complexiteit” werkelijk iets was dat je op een ééndimensionale schaal kon uitdrukken, zodat “meer” en “minder” eenduidig overeenkomen met “grotere” en “kleinere” getallen uit de rekenkunde, en heel mijn schema zou er zowaar nog interessant gaan uitzien.

Helaas, volgt daarop het op droevige toon uitgesproken vonnis, complexiteit kan je niet uitdrukken op die ééndimensionale schaal en het boeiend idee verdwijnt slurpend door het rioolputteke. En ik, die van dat soort ervaringen met boeiende ideeën ongeveer “the story of my life” zou kunnen schrijven, legde me noodgedwongen neer op het oordeel van mensen die, bijvoorbeeld, zomaar iets over fysica, of wiskunde wisten.

Maar nu blader ik even in hoofdstuk 16 van één van de allerbeste boeken die ik tot hiertoe heb gelezen, Smolin, The Life of the Cosmos (1997). En wat lees ik daar? Er bestaat een maat voor de complexiteit van een systeem! Die is blijkbaar vrij ingewikkeld, want hij probeert niet eens daar veel meer dan een intuïtief begrip van over te brengen, maar intussen bestaat het toch maar.

Het idee is: een systeem is complexer naarmate het vanuit het standpunt van één onderdeel gemakkelijker is te zeggen waar je je in het systeem bevindt, door simpel om je heen te kijken. Bijvoorbeeld, als je als molecuul in een levend organisme - een zeer complex systeem – om je heen kijkt zal je hersencellen zien, of hartcellen, of levercellen, en je zal een goed idee hebben van waar je zit: de diversiteit van het systeem vertelt het je.

En als je in een zonnestelsel om je heen kijkt en overal om je heen is waterstof druk bezig te fuseren tot helium, dan weet je dat je in de zon zit. Evengoed zijn er veel punten waar je niet veel meer dan lege, zwarte ruimte ziet, en moet je veel meer moeite doen om informatie te vinden die je zegt waar je bent. Bijvoorbeeld omdat je op een bepaalde plaats de zon ziet in een bepaalde grootte, en nu weet je al meer. Een zonnestelsel is al vrij complex, maar toch lang niet zo complex als een levend wezen.

En als je in eenzeer simpel systeem zit, zoals een gas in evenwicht, kan je om je heen kijken zoveel je wil, en al wat je zal zien zijn andere moleculen zoals jijzelf. Dus is er nog veel meer moeite nodig om te weten te komen waar je bent, of beter gezegd, veel meer informatie, en per definitie is een systeem waar meer informatie nodig is een systeem dat minder complex is.

Mocht de geïnformeerde lezer het gevoel hebben dat dat allemaal nog zeer verward is, dan heeft de geïnformeerde lezer gelijk. De geïnformeerde lezer moet in dat geval overigens niet aarzelen het goede voorbeeld te geven, maar dit terzijde. Maar dat is hier het punt niet. Het punt is dat er wel degelijk een maat kan bestaan, een getal, dat complexiteit uitdrukt. En als de simpele wetten van de materie de organizatie toelaten van eenvoudige materie tot steeds meer uitgewerkte constructies, zal (overeenkomstig de beschrijvingen uit die eerdere posts) de gemiddelde complexiteit toenemen, tot één of andere oorzaak (zeg: snel toenemende problemen met entropie (2) en dat soort stoten) daar een bovengrens op zet. In dat geval is het maar een heel aanvaardbare hypothese dat het soort organisatie waar wij het woord “leven” op plakken de manier was om die “bovengrens” te overwinnen, kortom, dat het ontstaan van leven dichter bij een mathematische noodzaak ligt, dan bij een buitengewoon onwaarschijnlijk gebeuren.

Natuurlijk, we missen nog steeds elk concreet mechanisme. Maar toch...

------------------------------------------
(1) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2007/03/het-ontstaan-van-het-leven-vervolg.html
EN http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2008/02/kom-ik-vraag-het-nog-eens-het-ontstaan.html
(2) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2007/07/entropie-een-nieuw-inzicht.html

Geen opmerkingen: