Zdi se, da imamo ljudje močno naravno nagnjenost oziroma radovednost ali strast do tega, da poskušamo razumeti naraven svet okoli sebe. Želimo razumeti vse sile narave v vesolju in njihovo vzajemno delovanje, ki je na delu, da določa stvari, ki jih vidimo. Radi bi zapisali enačbe, ki bi predstavljale medsebojno delovanje teh naravnih sil in bi zamenjali prvotne vrednosti na tak način, da bi lahko izračunali stanje sistemov (npr. vesolja) v prihodnosti. Opazujemo stvari, ki se pojavljajo v svetu, ki nas obkroža in si jih želimo razlagati z domnevnimi teorijami, ki bi morale biti intuitivne, vsekakor pa morajo biti v skladu z našim opazovanjem resničnega sveta in so odvisne od strogih matematičnih dokazov. Kakorkoli že, še vedno obstajajo večna dvoumna vprašanja: kako naj se lotimo spoznavanja teh stvari?, kako smo lahko prepričani v gotovost tega, kar mislimo da vemo?, in, ali obstajajo stvari, katerih človeška pamet preprosto ni sposobna dojeti?
Rene Descartes nam je v Platonski tradiciji podal argument, da je prevladujoča Zahodna znanstvena metoda dokaza aksiomska oz. geometrična metoda. Ta pristop se začenja z domnevnimi, ne dokazanimi, ne preverjenimi aksiomi ali postulati, ki so splošno sprejeti, ker so očitno resnični. Dokaz je izpeljan od hipoteze do sklepa z uporabo vrste pravil logičnega sklepanja, ki nam dovoljujejo, da korak za korakom predelamo vsako izjavo, ki ji sledi naslednja glede na strogo logiko, dokler dokaz ni popoln. Vsaka teorija ali predlog o tem, da iz določene hipoteze sledi določen sklep, mora biti dokazana na ta način, kar velja tudi za druge podobne hipoteze, tako da vse znanje izhaja iz premis, predpostavk, aksiomov, postulatov in hipotez. To nam služi kot učinkovit način ohranjanja tolikšne količine gotovosti, kolikor se je v kopičenju znanja le da, prav tako pa se tako lahko prepričamo, da so naše teorije med seboj skladne (si ne nasprotujejo); poudarja pa tudi odvisnost posameznih teorij od vseh ostalih.
Nadaljnje izkušnje bi lahko in bi morale voditi do poznejšega prečiščenja teorije, s tem, da se držimo konstantne zahteve po tem, da se teorija sklada z opazovanji realnega sveta. Te razlagalne teorije vodijo do zbirke enačb, ki združene opisujejo obnašanje naravnih sistemov v našem vesolju skozi čas, prostor, ali karkoli drugega. Na ta način razvijamo matematične modele, s katerimi predstavljamo obnašanje resničnega sveta, ki ga opazujemo v naravnih sistemih okolja, ki nas obkroža.
Stopnja točnosti ali natančnosti, do katere ti modeli opisujejo realno obnašanje sistema, je sorazmerno odvisna od dovršenosti in uglajenosti našega razumevanja sil, ki vplivajo na modele ali pa povzročajo učinke, ki jih mi vidimo. Vseeno pa se moramo ves čas zavedati, da model omejujejo določilni dejavniki, ki jih naše trenutno razumevanje sicer upošteva, vendar nepopolno. Vsak določilni dejavnik v sistemu ima različni obseg, težo ali moč učinka; mi verjetno upoštevamo samo tiste dejavnike, katerih učinki so razvidnejši.
Klasični ali Newtonski pristop, ki je verjetno najmočneje vplival na mišljenje Zahodnega sveta, pravi, da smo zmožni razumeti fizične zakone narave, ki vplivajo na naravne učinke do tolikšne mere, da lahko zapišemo končno število enostavnih linearnih enačb, ki vsebujejo končno število spremenljivk ali določilnih dejavnikov, ki vplivajo na obnašanje zapletenih naravnih dinamičnih sistemov, ki jih opazujemo v okolju. Ta pristop pravi, da lahko potem izmerimo vse začetne pogoje, ki so vključeni v sistem simultanih enačb, ki oblikujejo obnašanje naravnega sveta in se odražajo v natančnih, absolutnih napovedih kateregakoli prihodnjega stanja sistema v času, prostoru ali v čimerkoli drugem. To je klasični deterministični model našega pojmovanja, ki vsebuje koncept redukcionizma in pravi, da se individualno znanje vseh delov sistema sešteva do razumevanja sistema kot celote.
Vseeno pa so nam skozi zgodovino naše raziskave in poskusi postopoma pokazali, da so stvari veliko bolj zapletene od enostavnih linearnih razmerij in da celotni sistemi kažejo nepričakovane lastnosti, ki jih ne najdemo v nobenem izmed njihovih delov, ampak so rezultat njihovega vzajemnega delovanja. Obstaja zelo ekstremno mišljenje, da se določeni pojavi v naravi, še posebej tisti v krajših časovnih razmakih in na krajših razdaljah, pojavljajo popolnoma naključno. Naključje nasproti klasičnemu determinizmu je postala popularna polarizirana dvojnost, o kateri se veliko razglablja. To dvoje vidim kot ekstremna pola simboličnega, reprezentativnega in teoretičnega spektra ali lestvico, s katero merimo naravni svet proti našim idejam. Nobena izmed teh dveh popolnih ekstremnih primerov se dejansko ne pojavlja v naravnem svetu, ampak dvojnost služi kot uporabno orodje za pridobivanje informacij za naše razumevanje. Kljub vsemu pa moramo ves čas imeti v mislih, da je ta način razumevanja človek poljubno »vstavil« v naravni svet. Obstaja še neskončno veliko drugih spektrov in lestvic, s katerim lahko prav tako merimo in pridobivamo informacije ter poskušamo razumeti naravne pojave.
Pristop, ki smo se ga lotili ob preiskovanju lastnosti narave, je zagotovo odvisen od jezika in tako primarno tudi od kulture. Različne kulture in njihovi jeziki vsebujejo popolnoma različne vzorce mišljenja, logičnih procesov in asociacij. Vsak drugačen pristop ali meritveni instrument bi nam lahko podal kak nov ali drugačen podatek in/ali bi lahko kako drugače spremenil razumevanje. To se kaže tudi pri zelo oteženem komuniciranju filozofskih konceptov med različnimi kulturami. Najbolj vsestransko razumevanje bo priskrbela postavitev informacij, ki bodo pridobljene preko več različnih pristopov, ob katerih se bomo znebili redkih ali nenavadnih nasprotij. Vseeno pa bo lahko pri našem poskusu, da bi popolnoma razumeli delovanje sistema, v katerega smo, kot medsebojno povezani, odvisni in delujoči deli globoko vpleteni, morebiti prišlo do določenega paradoksa. Nekateri filozofi, ki so se ukvarjali z epistemologijo, med njimi tudi David Hume, Immanuel Kant in Charles Saunders Pierce, so glede »mej človeškega razumevanja« menili, da obstajajo stvari, ki jih nikakor ne moremo vedeti.
Naša trenutna študija teorije kaosa je pomemben korak v postopni realizaciji tega, da so stvari veliko bolj zahtevne od klasične Newtonove deterministične interpretacije, vendar, v nasprotju s pomenom besede »kaos«, niso popolnoma naključne in brez vsakršnega osnovnega vzorca ali reda, ki bi ga lahko preučevali. Beseda »kaos« je bila od začetka napačno poimenovanje, ker dejansko obstaja osnovni vzorec in red, ki ju lahko preučujemo, vendar je zelo zapleten; pravzaprav spreminjamo pomen besede »kaos«. Zapleteni naravni dinamični sistemi, ki jih preučujemo so oblikovani matematično s kaotičnimi sistemi, sestavljenimi iz več simultanih nelinearnih integralno-diferencialnih enačb z več spremenljivkami, ki kažejo na določene lastnosti »kaosa«, vključno z občutljivo odvisnostjo od začetnih pogojev. Ti abstraktni matematični modeli kaotičnih sistemov, ki jih vidimo v našem naravnem svetu so lahko sestavljeni iz nešteto enačb, ki lahko imajo nešteto spremenljivk ali določilnih dejavnikov, vsak od teh dejavnikov pa lahko ima nedoločno število pogojev, vključno z razlago vseh spremenljivk, vseh izpeljank, vseh integralov in vseh funkcij, itd.…, skupaj s primernimi koeficienti za vsak pogoj, ki so določeni z močjo ali težo učinka vsakega posameznega pogoja.
Torej, če hočemo nadaljevati s klasičnim determinističnim pristopom, moramo meriti, začeti pa moramo z neskončnim številom začetnih pogojev, kakor tudi z neskončnim številom naknadnih pogojev, ki morajo ves čas biti prisotni in ki tudi vplivajo na rezultat ali prihodnje stanje sistema. Ti začetni in naknadni pogoji so bili prav tako določeni z istimi zakoni z naravo povezanih sil, izhodišče pa so jim dali predhodni začetni in naknadni pogoji v prostoru in času. Nadalje je ta neskončna kompleksnost naravnih sistemov še bolj zapletena zaradi neskončnega števila teh sistemov, ki pa so vsi med sabo spojeni, medsebojno vezani, medsebojno odvisni in medsebojno delujoči. Prav tako je način, na katerega definiramo te sisteme in med njimi postavljamo meje z različnimi merili v času in prostoru, popolnoma poljuben in je preko človeka ali preko kulturnih vzorcev mišljenja vsiljen nepretrganemu nizu naravnih fenomenov. Vseeno pa običajno obstaja jasen način kako postavljamo meje glede na naravne vzorce, ki zagotavljajo najbolj natančno razumevanje.
Zgleda, da te nedavne realizacije o kompleksnosti naravnega vesolja izključujejo možnost za dosego popolnega determinizma, vsaj v klasičnem pomenu besede. Vendar pa lahko besedi »determinizem« pripišemo tudi bolj splošno interpretacijo. Čeprav je verjetno za človeka nemogoče, da bi popolnoma dojel in razumel vsa razmerja sil, ki vodijo obnašanje sistemov naravnih pojavov v vesolju, da bi jih lahko na ta način zajel v enačbah in jim poiskal ustrezne rešitve, lahko pa zlahka sklepa, da je bil vsak opazen rezultat ali izid ali pogoj docela določen z naravnim medsebojnim delovanjem sil, pogojev ali razmerij, ne glede na število in zapletenost teh medsebojnih delovanj. Osebno sem mnenja, da popolnoma naključnih pojavov ni in da so zagotovo določeni s kompleksnimi naravnimi procesi. Naključje v naravnem vesolju v bistvu ne obstaja, obstaja samo kot matematični model, ekstremni ali idealni primer na enem koncu spektra razumevanja, ki ga je realnosti vsilil človek.
Te nedavne ugotovitve, ki so jih delno omogočile študije kaotičnih kompleksnih dinamičnih sistemov, ki sestavljajo naravne sisteme, sugerirajo, da bi lahko prišlo do spremembe v paradigmi ali našem pristopu k spraševanju in reševanju vprašanj, ki zadevajo naše razumevanje naravnega sveta. Ko pridobimo nadaljnje informacije in boljše razumevanje, se včasih zavemo, da bi se o stvari že od začetka lahko vprašali kako drugače. Kot vsaki drugi mehanizem vgrajen v naravni sistem, smo tukaj mi, da zagotovimo kolikor se le da gotovosti, s tem da se periodično sprašujemo in po možnosti zamenjamo trenutno paradigmo. Z uporabo popolnoma drugačnega pristopa, ki se imenuje »analiza povratne informacije« v isti enačbi s spremenljivimi parametri, v kateri je vsaka naslednja vrednost odvisna od prejšnje, si pridobimo poznavalske informacije in natančen model. To je nezdružljivo z zamenjavo prihodnjih vrednosti s spremenljivkami, ki predstavljajo čas, prostor ali karkoli, v empiričnih enačbah, da bi dobili prihodnja stanja ali pogoje sistema brez da bi ponovili vse prejšnje korake. Ta novi pristop je intuitivno smiseln, ker tako znanja in informacij v sistemu ni treba obdelovati v celotnem obsegu, ampak le zelo lokalno v času, prostoru ali čimerkoli. Zdi se, da ta vrsta matematičnega modela natančneje predstavlja tiste značilnosti in zmožnosti naravnega sveta, ki jih lahko opazujemo. Zelo je pomembno, da tega modela ne zamenjamo z realnostjo. Vsaka celica v listu drevesa mora komunicirati samo s sosednjimi celicami v prostoru in samo o bližnji preteklosti in bližnji prihodnosti v času, da bi se lahko naprej razvijala v skladu s celotno obliko, velikostjo, zgledom in delovanjem lista in celotnega drevesa, ki se obnaša tako, kot ga vsi tako dobro poznamo. Ta pristop »analize povratne informacije« še vedno ostaja popolnoma determinističen, ampak je izredno kompleksen in zahteva veliko intenzivnega, dolgotrajnega dela, ki je bolj primerno za računalnike kot za ljudi.
Pomembna metoda za razumevanje obnašanja naravnih kompleksnih dinamičnih sistemov z modelom »analize povratne informacije« uporablja grafično predstavitev enačb za najenostavnejše kaotične sisteme. Mnogo informacij in razumevanja obnašanja naravnega kompleksnega dinamičnega sistema lahko vidimo tako, da preučimo grafično predstavitev. Določene kritične točke na grafu sovpadajo z vrednostmi parametra, pri katerih se pojavi razcep periodičnih krogov obnašanja naravnega sistema.
Ob teh razcepih pride do kaotičnega nenapovedljivega vedenja sistema. Najpomembnejši od teh modelov je splošna logistična enačba, katere grafična predstavitev vključuje množico Mandelbrot in neskončno število množic Julija, ki igrajo pomembno vlogo pri razumevanju splošnega obnašanja naravnih kompleksnih dinamičnih sistemov, kadarkoli se dva ali več dejavnikov sreča na nelinearen način, kar se odraža v atraktorjih, odbojnikih, stalnih točkah, periodičnih in nestalnih ciklih itd., dolgoročno pa v obliki ponavljalne »analize povratne informacije«. Te vrednosti imajo meje v dimenzijah fraktala, kar kaže na neskončno stopnjo zapletenosti, ki je na delu v naravnem svetu, kakor je to prikazano v teh grafičnih predstavitvah.
Te enačbe ponavljalne povratne informacije, ki opisujejo vedenje naravnih sistemov, prikazujejo kaotično obnašanje, kot je občutljiva odvisnost na začetne pogoje ob določenih vrednostih parametra. Ollar Stone Fuller je v svoji študiji o zapletenih sistemih izpostavil, da imajo naravni sistemi skupno lastnost, da delujejo zelo blizu mejne vrednosti parametra, kar se kaže v kaotičnem obnašanju. Pravi, da to dovoljuje najučinkovitejšo obdelovanje informacij v vseh delih sistema skozi čas in prostor, ki je potrebno za primerno vzdrževanje in delovanje sistema. Tudi meni se ta ideja zdi intuitivno smiselna, ker se to delovanje na mejni točki kaosa dogaja tam, kjer bo sistem našel največ svobode in zmožnosti za drastične spremembe smeri, rezultata, ali stanja sistema samega, s tem da bodo spremembe začetnih, trenutnih ali naknadnih pogojev minimalne zaradi kaotičnih lastnosti občutljive odvisnosti od začetnih pogojev. Ta svoboda in zmožnost spremembe naravnih sistemov je izjemnega pomena v Darwinovem procesu naravne selekcije zaradi adaptacije in mutacije vrst skozi čas, naravnega obnašanja vesolja, našega največjega sistema. Občutljiva odvisnost na značilnosti začetnih pogojev kaotičnih sistemov je podobno odgovorna in pomembna za prožno zmožnost sistema, da se po zunanjih motnjah, zmedi ali vznemirjenju vrne v svoje stanje mirovanja ali ravnotežja. Sklepam, da so te značilnosti na podoben način odgovorne za to, da se naravni sistem lahko vedno znova samoorganizira in podvaja. Dolgoročno vse te značilnosti odtehtajo učinke kratkoročnega ali delovanja sistema na mikro ravni.
Model analize povratne informacije nam prav tako obljublja vsaj delen opis tega kako DNK lahko vsebuje vse shranjene genetske informacije, da lahko podvaja in samoorganizira življenje organizma (sistema) na tak način, da lahko najbolje deluje, ker je neskončna kompleksnost vseh informacij sistema shranjena znotraj enačbe ponavljalne povratne informacije in je razkrita komaj po mnogih ponovitvah na daljši rok v času in prostoru. Oblikovanje klasične deterministične enačbe bi zahtevalo neskončno količino prostora za shrambo informacij, ki so potrebne za podvojitev in samoorganizacijo kompleksnosti organizma (sistema), in neskončno količino časa, da bi izračunali rezultat. Seveda narava v trenutku pozna rezultat, samo mi ljudje ga moramo izračunati. Ponavljalna analiza povratne informacije oskrbuje obe neskončni kompleksnosti popolnoma od znotraj genov DNK.
24. aprila, 1994
Prevedla Mihaela Törnar