Een "maat voor complexiteit", vervolg

Laat me nog eens mijn opmerking bij het boek Maps of Time (1) van David Christian hernemen. Die ging over verbanden tussen sterk verschillende onderwerpen, die zelfs voor wie met de onderwerpen zelf vertrouwd is best verrassend zijn. Het voorbeeld ging over hoe met het verstrijken van de tijd (sinds de Big Bang) systemen ontstonden waardoor een toenemende “vrije energie” stroomde. Een gemeenschappelijke noemer voor het ontstaan van sterren, of van beschavingen: het blijft toch iets aparts...

Maar kijk nu mee hoe hij dat idee introduceert:

“(...) the complexity achieved by living organisms can be measured, roughly but quite objectively, by estimating the density of the energy flows that sustain them against the destructive pressures of the second law of thermodynamics” (Maps of Time, hoofdstuk 4 §1)

Dus: binnen de waaier van toenemende complexiteit tussen een atoom en een beschaving is er de regio tussen de simpelste levende structuur (toch al véél complexer dan dat atoom) en een menselijk brein (nog altijd een pak minder complex dan de som van meerdere menselijke breinen, laat staan het spel van alle relaties daartussen). En binnen die regio kan je de hoeveelheid vrije energie zien als een “ruwe maar goede” graadmeter voor... complexiteit! En dat resulteert bij iemand als ik nog niet in de flits op de weg naar Damascus, maar toch in iets dat daar al een beetje op lijkt.

Denk terug aan de post over “een maat voor complexiteit” (2). Eén van de grootste huidige “grote vragen van de mensheid” is het probleem van het ontstaan van het leven. Zelfverklaarde “critici” van de evolutietheorie beweren wel eens dat de theorie een basis ontbreekt omdat die vraag onopgelost is (3). Terwijl ikzelf graag speculeer dat de evolutietheorie integendeel wel eens de oplossing van dat ontstaan van het leven kon bieden.

De redenering ging als volgt. Het mathematische concept “random walk” zegt ons dat een gegeven waarde die doorheen de tijd fluctueert met kleine, willekeurige bewegingen op de lange duur gemiddeld constant blijft. Wanneer er evenwel in een bepaalde richting een grens staat op hoe de waarde kan evolueren, dan zegt hetzelfde mathematisch concept dat het gemiddelde van die waarde met de tijd zal weglopen van die grens. Bijvoorbeeld, als we zeggen dat een waarde nul heeft als ondergrens, dan zal het gemiddelde van die waarde met de tijd groter worden (4).

Dat is volgens Stephen Gould precies wat er aan de hand is in de evolutie van het leven (5). Leven vertoont per generatie kleine variaties, die meer of minder complex kunnen worden. Minder complex dan een bepaald niveau (hij noemt dat “bacterie”) kan het leven echter niet worden: in dat geval is het dood. Maar dan is een toenemende gemiddelde complexiteit van levende structuren precies wat je zou verwachten. (Merk wel op hoe belangrijk het is dat we het steeds over gemiddelde complexiteit hebben. In werkelijkheid is het dominante leven op de planeet nog steeds het allersimpelste leven, namelijk de bacterie. Maar er zijn enkele vertakkingen van het leven, zeer, zeer zeldzaam, die - abstractie makend van soms toch wel erg grote fluctuaties - almaar complexer worden, en dus stijgt inderdaad het gemiddelde.)

Deze poging om om een soort mathematische verklaring te geven aan (minstens) de evolutie van leven staat of valt met de mogelijkheid om “complexiteit” te reduceren tot één enkel getal. En dat was precies waar de post in voetnoot (2) over ging. Maar dat is nu ook precies wat we lezen in Maps of Time. In het eerste geval was complexiteit een maat voor hoeveel informatie er nodig was om het systeem te beschrijven, en in dit geval is het een maat voor hoeveel vrije energie er stroomt door een systeem.

Voor het ontstaan van het leven kan je een simplificatie zo groot als een huis introduceren en zeggen dat er twee kampen zijn. Het was ofwel een plotse, vermoedelijk erg onwaarschijnlijke doorbraak; een “quantumflutuatie”, een klein (of een groot) mirakel. Ofwel was het gewoon een eigenschap van de materie: gegeven dat minder complex dan een atoom niet kan terwijl er naar boven toe niet echt een zichtbare grens is was het iets dat simpel in termen van de “random walk” te verwachten was.

Voor zover ik weet kan je op dit punt alleen maar een “believer” of een non-believer” in één van de mogelijke standpunten zijn. Daarom wijs ik er ook telkens op dat ik weliswaar mijn kamp gekozen heb, maar dat ik dat doe in termen van “we speculeren”. Als ik een wetenschapper was, en ik moest mijn schaarse tijd en middelen besteden aan één van de mogelijke richtingen om het ontstaan van het leven op te lossen, dan zou ik beslissen om het te zoeken in een richting waarin onze inzichten in de evolutie van het leven kunnen dienen als de basis voor het ontstaan van het leven. Zoals ik probeer duidelijk te maken in de posts in de voetnoten zou ik dat als een beredeneerde gok zien - en als je concurrenten uit het andere kamp met de Nobelprijs gaan lopen moet je sportief je ongelijk erkennen.

Natuurlijk is de toestand in werkelijkheid niet zo hoogdravend. Ik ben helemaal geen wetenschapper, maar een geïnteresseerde leek. De geïnteresseerde leek krijgt van boeken als Maps of Time af en toe heel interesante stof tot nadenken voorgeschoteld. Daarvan een voorbeeld geven dat me toelaat nog eens luidop over één van mijn stokpaardjes na te denken leek me wel een blogpostje waard.

-------------------------------------------
(1) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2008/09/niet-bescheiden-genoeg.html
(2) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2008/02/een-maat-voor-complexiteit-het-ontstaan.html
(3) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2008/08/het-fundament-van-de-evolutietheorie.html
(4) 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
(5) Gould, Life’s Grandeur, 1,997.