Samoorganizace na hraně mysticismu
podle článku Christopha Holzheye
zpracoval: Jiří Svršek

Podle autora článku [1] je polarita makrokosmu a mikrokosmu jednou z možných příčin mysticismu v teoriích samoorganizace mezi něž autor zahrnuje teorie katastrof, chaosu, disipativních struktur a složitosti. Přestože vztahy mezi mikroskopickým a makroskopickým světem jsou bezpochyby ústředním tématem samoorganizace (a pro takové klíčové pojmy, jako je entropie, informace, uspořádání a složitost), zmíněná polarita zůstává zcela stranou. Klíčovou otázkou samoorganizace je, jak jednoduché části mohou dohromady vytvořit složitý celek. Teorie samoorganizace obvykle tvrdí, že "celek je více než jeho části", avšak současně tvrdí, že všechno je obsaženo v těchto částech a nic není přidáno z vnějšku. Tento problém, dokonce paradox je pro teorie samoorganizace charakteristický, pokud se snažíme vysvětlit, jak se celek "samovolně" objevil s novými vlastnostmi, které jsou důsledkem vzájemných interakcí jednotlivých částí. Protože každá část je jednoduchá, nemůže sama o sobě tvořit mikrokosmos.

Protože celek má nové "vynořující se" vlastnosti, zdá se, že mezi mikrokosmem a makrokosmem neexistuje žádný vztah. Jinými slovy, vztah mezi mikrokosmem a makrokosmem je zvláštním druhem vztahu mezi částmi a celkem. Teorie samoorganizace se nezabývají polaritou mezi mikrokosmem a makrokosmem, protože se očekává, že budou schopny úplně vysvětlit uspořádání a organizaci v každém měřítku a v každém vědním oboru. Avšak předpoklad univerzální použitelnosti a platnosti tyto teorie přibližuje k mysticismu.

Pokud bychom například tuto představu použili na základní zákony fyziky, použitelnost ve všech měřítcích by v případě samoorganizace vedla k představě nekonečné posloupnosti hierarchicky vnořených úrovní, které jsou navzájem analogické. Část sice bude jednodušší vzhledem k celku, avšak stejně jako vynořující se celek (jako je orgán složený z buněk) se může stát součástí ještě většího celku (organismus složený z orgánů), tak každá část může být považována za vynořující se celek svých částí (buňka složená z konglomerátů makromolekul). Rozšíření v obou směrech vytváří homologii mezi mikrokosmem a makrokosmem, která však vede zdola nahoru místo shora dolů. Mikrokosmos je více než jeho odraz nebo analogie ve velkém kosmickém řádu. Mikrokosmos obsahuje všechno nezbytné k vytvoření makrokosmu a proto takový kosmický řád je "obsažen" v každé části interagující hmoty.

Na rozdíl od různých známějších "teorií všeho", jako je teorie superstrun, stoupenci teorie samoorganizace netvrdí, že všechno lze "v principu" vysvětlit jedinou konsistentní teorií nějakých elementárních částí a objevených interakcí mezi nimi. Naopak, nové vlastnosti objevující se na vyšších úrovních vyžadují nové teorie, které nelze odvodit ze základnějších teorií. Nové vlastnosti nelze předpovědět ani "v principu", avšak teorie samoorganizace jsou schopny popsat jejich výskyt. Homologie mezi různými měřítky tedy platí spíše pro procesy výskytu nových úrovní nebo pro přechody mezi úrovněmi než pro úrovně samotné. Dokonce není zaručena existence vesmíru ve všech jeho měřítcích. Možnost získání (makroskopického) řádu z (mikroskopického) chaosu je v podstatě jedním ze vzrušujících a nejvíce záhadných aspektů teorií samoorganizace, jak dokazují četné vědecké práce zabývající se chaosem a řádem.

V roce 1999 vědecký publicista Roger Lewin vydal knihu "Complexity: Life at Edge of Chaos". Lewinova kniha se zabývá vědeckým výzkumem samoorganizace v různých kontextech, jako jsou celulární automaty, náhodné Booleovské cykly, umělý život, sebemodifikující programy, embryologie, morfogeneze, ekosystémy a přírodní evoluce populací a druhů. Lewin se ve své knize odkazuje na hypotézu Stuarta Kauffmana z Institutu v Santa Fe, podle níž organizované systémy mají tendenci se vyvíjet k tomu, co označuje "hrana chaosu". Zatímco řád je sterilní a chaos je destruktivně nestabilní, "hrana chaosu" podle Stuarta Kauffmana je oblast, kde složitost, zdatnost a výpočetní schopnost jsou optimální.

Podobně jako řada jiných výzkumníků zmíněných v Lewinově knize, také Kauffman je přesvědčen, že za řádem v přírodě se musí skrývat něco hlubšího. Stuart Kauffman je přesvědčen, že musí existovat nějaká hlubší teorie uspořádání v živých organismech, která pokrývá celé spektrum od původu života samotného přes dynamiku evoluce a ekosystémů, složitost života až po lidskou společnost a v globálním měřítku "Gaiu".

Připomeňme, že Gaia souvisí s hypotézou Jamese Lovelocka, jíž řada biologů považuje za čirý nesmysl. Podle této hypotézy celá Země včetně litosféry, hydrosféry a atmosféry tvoří jeden velký samoregulující se organismus. (James Lovelock: The Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth).

Kauffmanovo přesvědčení o hlubším sjednocujícím řádu vyznívá nejen mysticky, ale je také součástí odpovědi na otázku mysticismu, jíž si Lewin klade v závěrečné kapitole své knihy. Lewinovy otázky naznačují určitou blízkost mysticismu a teorií samoorganizace. Ve svých odpovědích Lewin mimo jiné ukazuje, jak "mysticismus" chápe současná věda, zejména jako přístup, který je nevědecký a od něhož se musí vědci distancovat, aby jejich práci bylo možno brát vážně. Autor článku [1] s tímto postojem nesouhlasí a domnívá se, že může být podnětné prozkoumat jak funguje mysticismus uvnitř vědy jako určitý přístup k řešení problémů.

Roger Lewin ve své knize mysticismus sice odmítá, avšak současně poukazuje na dlouhou tradici mysticismu a klasické vědy. Samoorganizace je do jisté míry blízká vitalismu, hypotéze stojící proti mechanismu, jehož počátky sahají až do starověku. Zhruba řečeno mechanismus redukuje živé organismy na určité stroje, které lze zcela popsat pomocí zákonů mechaniky, fyziky a chemie. Vitalismus naopak tvrdí, že k tomu, aby se organismus mohl pohybovat, rozmnožovat a obnovovat, je nutné k hmotě přidat určitou "životní sílu" nebo "duši".

V Lewinově knize teoretický biolog Brian Goodwin ukazuje až překvapivou blízkost teorie samoorganizace a vitalismu. Goodwin samozřejmě vitalismus zcela odmítá, avšak současně hledá "jisté vlastnosti organismu", které jsou "výlučné pro živé organismy". Tyto nepříliš vědecky definované vlastnosti by mohly souviset s tím, že živé organismy jsou samoorganizované struktury. Tyto vlastnosti by se mohly vynořovat ze samoorganizace a biologických atraktorů, což do jisté míry zní mysticky. Podle Goodwina život vždy byl a vždy bude záhadný, avšak nemá to nic společného s tím, že by život byl důsledkem nějakého vnějšího působení nebo životní síly, jak se domníval "starý vitalismus".

Aniž bychom zabíhali do podrobností, je však třeba uvést, že "starý vitalismus" má blíže k myšlenkám samoorganizace, než si dokážeme připustit. Již v 18. století mnozí vitalisté opustili představu nehmotné duše jako zdroje života. Místo toho analogicky Newtonově gravitační síle uvažovali jisté "životní síly". Tuto sílu sice nelze vysvětlit, avšak musí být uvažována jako základ života. Odpůrci "životních sil" často tvrdili, že jde o okultní nebo mystické síly.

Přes dlouhou historii vášnivých sporů a ostré odmítnutí vitalismu přírodními vědami lze v konkrétních případech obtížně rozlišit mezi mechanismem a vitalismem. Částečným důvodem bezpochyby je polemické využití vitalismu vědou. Avšak debata samotná také závisí na zásadním problému definice života, jeho výskytu, složitém pořádku a vývoji ve světle moderní vědě, která od 17. století byla pod vlivem úspěchů Newtonovy mechaniky.

Přestože v 18. století mechanisté pokládali známé síly za dostatečné k vysvětlení fungování živých bytostí, podobně jako vitalisté nebyli schopni vysvětlit, jak slepé mechanické síly mohly vytvořit složité uspořádání organismů. Odmítali epigenezi nebo samotvorbu prostřednictvím nových "inteligentních" životních sil, které považovali za příliš mystické. Někteří přisuzovali uspořádání živých organismů inteligentnímu konstruktérovi na počátku jejich vzniku. V 19. století potíže s vysvětlením výskytu organizovaného života a jeho soustavné reprodukce souvisely s nástupem termodynamiky a jejím tvrzením o nevratnosti vývoje fyzikálních procesů směrem k chaosu. Entropie, jíž lze interpretovat jako míru nepořádku, podle druhého zákona termodynamiky v uzavřeném systému nemůže klesat. Výskyt života a jeho Darwinovu evoluci bylo nejen obtížné vysvětlit, ale navíc fyzikální zákony takový výskyt znemožňovaly. Podle Stuarta Kauffmana teorie samoorganizace nebyly motivovány mystickým hledáním Boha, ale "největším objevem vědy o složitosti", že "druhým zákonem termodynamiky nelze popsat všechny fyzikální systémy, neboť některé se vyvíjejí k řádu a nikoliv k chaosu".

Průkopníkem moderní termodynamiky 20. století se stal Ilya Prigogine ze Svobodné univerzity v Bruselu (Université Libre Bruxelles) a jeho skupina. Ilya Prigogine položil základy teorie samoorganizace. Tato teorie svědčí o tom, že druhý zákon termodynamiky není pouze synonymem maximální entropie hmoty, neboť netvrdí, že růst entropie probíhá nutně stejnoměrně všude v časoprostoru.

Podstatným krokem k pochopení teorie samoorganizace hmoty je odlišit rovnovážnou termodynamiku, kdy veškerá schopnost změny je vyčerpána, od termodynamiky nerovnovážné. Samoorganizace dokazuje, že druhý zákon termodynamiky není pouze nevratným růstem entropie k chaosu, ale je zdrojem časových cyklů a prostorových struktur. Jev samoorganizace těsně souvisí s nelineárními dynamickými systémy s deterministickým chaosem. Tento chaos neznamená pouhé rozrušení řádu, ale spíše jeho zvláštní formu.

Podle Stuarta Kauffmana vědecké pochopení některých systémů, lokálně porušujících druhý zákon termodynamiky, je dostatečným důvodem k závěru, že za vznikem a vývojem života nebyl Bůh. Kauffman vytvořil model vzniku života, v němž genetické a proteinové řetězce mohou katalyzovat biochemické reakce, při nichž jsou jiné molekuly děleny nebo spojovány. Jednoduché organické látky jsou převáděny na složitější biologicky aktivní látky. Kauffman a jeho tým prokázali, že takový systém může sám sebe reprodukovat. Schopnost molekul sebe reprodukovat je jednou z hlavních charakteristik života. Pokud skládání proteinů a nukleových kyselin podléhá určitým nerovnovážným omezením, mohou vznikat různé formy disipativních struktur, prostorových, časových i kombinovaných a může se objevit chaotické chování.

Přes všechny technické potíže se správným pochopením druhý zákon termodynamiky odráží hlubokou vědeckou a obecnou intuici, že tvrzení o jeho rozporech jsou sice zásadní, avšak také podezřelé. Druhý zákon termodynamiky odráží naši zkušenost, že snadnější je ničit než tvořit a že všechno, co je ponecháno samo sobě, se postupně rozpadá a zaniká. Všechno spěje k neúprosné smrti a zániku a sám život je nepravděpodobný. Na fyzikální úrovni vylučuje možnost perpetua mobile, stroje, který by běžel neomezeně dlouho bez vnějšího působení. V metaforickém smyslu lze život považovat za perpetuum mobile a vznik života za něco nadpřirozeného. Základní vědecká intuice tedy vyvolává rozpory v otázce druhého zákona termodynamiky, na jedné straně je nutná jeho určitá modifikace nebo přehodnocení a na druhé straně tento zákon nelze odmítnout.

Přestože procesy samoorganizace nejsou v rozporu s druhým zákonem termodynamiky, zdají se být v rozporu s významem entropie a zánikem všech fyzikálních objektů. Život tak stále vzbuzuje pocity záhadnosti.

Pro toho, kdo zná pouze rovnovážnou termodynamiku je značně překvapující, že v dynamických systémech daleko od rovnovážného stavu se objevuje vysoký stupeň uspořádanosti. Rozsáhlé shluky molekul se chovají koordinovaně jak v prostoru tak v čase. Takové struktury Ilya Prigogine označil jako "disipativní struktury", protože vznikají díky výměně energie a hmoty systému s okolím a tím dochází k celkovému růstu entropie, což se označuje obecně jako disipace. Složité a vzájemně závislé procesy, které vedou ke vzniku disipativních struktur, Prigogine označil již zmíněným pojmem "samoorganizace".

Hlavním výsledkem Glansdorffovy a Prigoninovy práce byl závěr, že druhý zákon termodynamiky dovoluje vznik uspořádanosti. V roce 1977 obdržel Ilya Prigogine Nobelovu cenu za chemii za přínos k rozvoji nerovnovážné termodynamiky.

Pokud tendenci směrem k uspořádání a organizaci postavíme na stejnou úroveň jako entropickou tendenci směrem k chaosu, pokud odhalíme jejich příčinné souvislosti a pokud je považujeme za jediný jev, pak dostaneme řadu vzájemně rozporných rovnic. Tyto rozpory se snažili řešit Ilya Prigogine a Isabelle Stengers ve své knize "Dialog s přírodou" (Order out of Chaos. Dialog mit der Natur: neue wege naturwissenschaftlichen Denkers, 1979). Autoři tvrdili, že novou vědu o samoorganizaci a složitosti je třeba považovat za součást fundamentální transformace vědy a jejích představ o přírodě.

Všechny přírodní vědy od 17. století vycházely z paradigmatu Newtonovy fyziky a hledaly jednoduché, univerzální a neměnné zákony přírody. Proto vědci svět někdy považovali za mrtvý mechanismus, gigantický stroj, jehož minulost a budoucnost lze v principu zcela určit z přesné znalosti současného stavu a mechanických zákonů dynamiky. Tento velmi úspěšný mechanistický pohled na svět převládal ve vědě až do poloviny 20. století.

Prigogine a Stengers však již koncem 70. let 20. století tvrdili, že věda se musí od základů změnit. Přírodu musí považovat za zjednodušitelně rozmanitou, časovou a složitou. Počátky těchto zásadních změn lze nalézt již v teorii relativity a v kvantové teorii. Termodynamiku autoři považovali za první "neklasickou" vědu, za první vědu o složitosti. Ve své knize se soustředili na problém času a proto tvrdili, že nejdůležitějším a nejzákladnějším prvkem nové vědy je správné chápání "reality času" a jeho nevratnosti. Budoucnost není obsažena v přítomnosti. Autoři opakovaně používali výraz "od bytí k projevení se", naznačující podstatu jejich vědeckého světového názoru.

Důraz na nevratnost času autorům umožnil nejen vysvětlit, že samoorganizace není v rozporu s druhým zákonem termodynamiky, ale dokonce že jde o jiné stránky téhož zákona. Samoorganizace neporušuje druhý zákon termodynamiky, protože tento zákon platí pouze pro uzavřené termodynamické systémy, které se vyvíjejí k rovnovážnému stavu, v němž je entropie maximální. Otevřené systémy si vyměňují se svým okolím látku, energii a entropii. Jsou ve stavu daleko od termodynamické rovnováhy a mohou se samovolně uspořádat a toto uspořádání udržovat. Je však třeba zdůraznit, že nejde o žádnou výjimku z druhého zákona, ale naopak o jeho použití zahrnující také otevřené systémy, které se mohou samoorganizovat. Jinými slovy, samoorganizace se může objevovat pouze v otevřených systémech na úkor předávání entropie do okolí. Podle autora článku [1] při tvrzení, že samoorganizace je konsistentní s druhým zákonem termodynamiky, je podstatné, zda jde pouze o souvislost nebo o důsledek. Prigogine a Stengers a řada jejich následovníků tvrdí, že mezi samoorganizací a druhým zákonem termodynamiky existuje těsný vztah.

Přestože existuje řada více či méně technických aspektů jejich argumentu, základní podstata zřejmě spočívá v nevratných procesech. Entropie poskytuje šipku času. Poznamenejme však, že růst entropie s vnitřní směrovostí samotného času nesouvisí. Termodynamická asymetrie je asymetrií fyzikálních procesů v čase a nikoliv asymetrií (anisotropií) samotného času. Podrobnější diskusi na toto téma lze nalézt například v článku Huwa Pricea "The Thermodynamic Arrow: Puzzles and Pseudopuzzles" [X1]. Není pochyby, jakým směrem čas plyne, když ve filmu vidíme, jak se střepy rozbité sklenice samovolně skládají. Směr fyzikálních procesů v čase musí být podstatný také pro vznik struktur v systémech daleko od termodynamické rovnováhy. Prigogine a Stengers se opakovaně odkazují na Bénardovu nestabilitu, která se projevuje dobře strukturovanými konvekčními proudy v kapalině udržované při různých teplotách. Za vhodných podmínek, jako je rozdíl teplot, náhodný pohyb molekul nevratně vytváří pravidelné konvekční obrazce. V tomto případě lokální snížení entropie v kapalině je kompenzováno větším tokem tepla a tedy entropie celou kapalinou. Autor článku [1] se domnívá, že Prigogine a Strengers zapojili určitou tautologii a kvasi-mystický skok, když na základě těchto souvislostí v nevratných procesech objevili souvislost mezi entropií a samoorganizací. Ve své knize tvrdí, že jakmile jsou podmínky samoorganizace splněny, lze na základě Bénardovy nestability jako základního kamenu předpovědět možný vznik života. Bez ohledu na to, že souvislost života s gravitací vypadá velmi podivně, svojí oscilací mezi mystifikací základního kamene a demystifikací života odhaluje určitou jednotu, jíž překonává rozdíly mezi živým a neživým.

Prigogine a Stengers vkládali do své nové vědy velké naděje. Přijali kritiku, že přírodní vědy zcela izolovaly lidstvo v mechanistickém, deterministickém a kouzlu zbaveném vesmíru a znemožnily mu pochopit člověka. Moderní přírodní vědy vytvořily hluboký příkop mezi přírodou a humanitou, mezi "praktickou" svobodou a "teoretickým" determinismem, příkop, který je dnes představován polarizací dvou kultur, přírodních a humanitních věd. Prigogine a Stengers tvrdili, že tato kritika platí pouze pro moderní klasické přírodní vědy, jak je známe od doby Isaaca Newtona, zatímco "nová věda" se snaží nalézt smíření mezi těmito dvěma kulturami studiem složitých procesů, reality času a projevování se.

Autor článku [1] uvádí, že v tomto přesvědčení je několik prvků, které přinejmenším hraničí s mysticismem. Nadšená tvrzení o nové vědě obsahují mystický náboj, například když Prigogine a Stengers popisují první kroky směrem k nové koncepci přírody: "Darwinova doktrína znamená, že jsme spojeni se všemi formami života, rozpínající se vesmír (podle Einsteina) znamená, že jsme spojeni s celým vesmírem". Avšak je nutné zdůraznit, že Prigogine a Stengers neochvějně stojí na straně vědy a ostře odmítají všechny iracionální, protivědecké, metafyzické a animistické tendence a koncepce přírody. Výlučně také odmítají jako škodlivé všechny mystické postoje k vědě, jako je fascinace tajemstvími vědy, která jsou dostupná pouze malé elitě, avšak mohou zásadním způsobem změnit celé naše myšlení a naše představy o času, prostoru, příčinnosti, duchu a hmotě. Výběr mezi nepřátelskou vědou a protivědeckými metafyzickými koncepcemi přírody je nejen tragický, ale také nebezpečný. Vötéto souvislosti lze připomenout iracionální tendence v Německu ve 20. letech 20. století. Pokud si věda nevšímá jevů významných a podstatných pro lidské bytosti, které jsou nějak spojeny s pojmy jako je svoboda, osud nebo samovolnost, pak bývají tyto pojmy odsunuty do říše iracionálna a mohou se projevit neovladatelnou a ničivou silou. Propast mezi humanitními a přírodními vědami lze překlenout, pokud přírodní vědy připustí jako objekt svého zkoumání také zmíněné pojmy. Přírodní vědy, které odmítají hledat odpovědi na základní lidské otázky, jsou veřejností považovány za nesrozumitelné, odcizené, nepřátelské a zbytečné. Prigogine a Stengers zastávají tradiční přístup ve vědě, přestože se zajímají o filozofy od Platóna a Aristotela k Hegelovi a Kantovi. Opakovaně tvrdí, že "nová věda" přísně vychází ze současných přírodních věd a nikoliv z nějaké filozofické kritiky nebo dokonce odmítnutí některých vědeckých metod.

Může však tato vazba k přírodním vědám zcela vyloučit určité mystické rozměry samoorganizace? Odpověď závisí nejen na tom, zda tato nová věda je schopna překonat zmíněné problémy přírodních věd. Závisí také na tom, jak přesně je mysticismus definován, zejména ve vztahu k vědě. V rámci vědy není neobvyklé se odkazovat na mysticismus nebo mystické tendence a vytvářet na jeho základě vysvětlení. Avšak všechna taková vysvětlení nemají s vědou žádnou souvislost. Jinými slovy, mysticismus je považován za nevědecký přístup. To ovšem neznamená, že by vědec nemohl být mystikem nebo že by jeho mystické prožitky nemohly motivovat a ovlivnit směr jeho bádání. Naproti tomu mysticismus je zcela soukromou věcí každého vědce a ve vědeckých argumentech nemá žádnou váhu. Vyloučení mysticismu z vědy tedy neznamená, že by věda nemohla svůj způsob myšlení nebo výsledky odvozovat z mystických zkušeností. Avšak každý výsledek musí být následně vědecky zdůvodněn.

Autor článku [1] tvrdí, že taková definice mysticismu může být současně příliš úzká a příliš široká. Příliš úzká, protože vylučuje jakékoliv mystické prvky ve vědě. Příliš široká, protože například invokace transcendence by mohla být považována za mystickou.

Místo toho, aby se autor článku [1] pokoušel nalézt nějakou jinou užší a širší definici mysticismu a hledal určité mystické prvky v přírodních vědách, začal zkoumat hranice mezi vědou a mysticismem. Použil proto vědeckou definici mysticismu a soustředil se na oblasti, kde mysticismus přesahuje do vědy.

Autor článku [1] je přesvědčen, že věda o samoorganizaci leží právě na takové hranici s mysticismem. Spekulativnější literatura dokazuje, že teorie samoorganizace mohou tuto hranici snadno překročit. Malý posun důrazu nebo extrapolace často postačují k tomu, aby se samoorganizace stala mysticismem. K tomu může dojít nejen v populárně vědecké literatuře, ale také v samotných odborných textech. Tvrzení, že samoorganizace má stejné postavení jako druhá věta termodynamiky, jíž lze použít na teorie přírodní evoluce, je právě takovým případem. Jazykem samoorganizace lze říci, že věda o samoorganizaci leží v kritické oblasti fázového přechodu mezi vědou a mysticismem. Například Kauffmanův pojem "hrana chaosu" sice neklade rovnítko mezi chaosem a mysticismem, ale leží na jejich hranici, protože tento pojem může být jak produktivní a tvořivý, tak riskantní. Věda zde může jak dosáhnout netušených výsledků, ale také se může propadnout do mystických představ.

Literatura:

[1] Christoph Holzhey: Self-Organization on Edge of Mysticism. Volkswagen Conference. Gaineswille, Florida. March 2004.

[2] Coveney, Peter; Highfield, Roger: Šíp času. Nakl. Oldag, Ostrava 1995, ISBN: 80-85954-08-7, angl. orig.: The Arrow of Time, WH Allen (Virgin Publishing Ltd.), Great Britain, 1990

[X1]  Huw Price: The Thermodynamic Arrow: Puzzles and Pseudopuzzles. Centre for Time, Main Quad A14, University of Sydney, Australia. Department of Philosophy, University of Edinburgh, David Hume Tower, Edinburg, Scotland. 6 Feb 2004. physics/0402040 e-Print archive. Los Alamos National Laboratory. US National Science Foundation.