3. FLUXMAXIMALISATIE EN ATTRACTOREN IN DE GEMIDDELDE EVOLUTIE

3.1. Demping van variaties en het ontstaan van informatie en attractoren in de gemiddelde evolutie

 

We hebben gezien dat informatie een cruciale rol speelt in de evolutie, door het beïnvloeden van zowel variaties als de selecties.

We moeten daarom logischerwijze de vraag stellen hoe deze informatie zelf eigenlijk ontstaat.

De evolutie is in essentie een stroom van materie en energie (de informatie voorlopig buiten beschouwing latende). Als bij een bepaald deelsysteem in de evolutie een variatie onstaat in de inkomende stroom van M/E, zal het systeem hierop reageren. Als het systeem uit verschillende partikels bestaat, zullen deze partikels deze variatie als een bijkomende "stress" ervaren. Vanaf een zekere kritische stress, zullen deze egoïstische partikels zodanig bewegen, dat ze de stress voor zichzelf trachten te minimaliseren. Het gevolg hiervan kan zijn dat ze in een bepaalde richting trachten te bewegen. Aangezien al de partikels even egoïstisch zijn, zullen ze allemaal de stress trachten te minimaliseren en allemaal in een bepaalde richting van minimale stress bewegen. Het gevolg zal zijn dat alle naburige partikels samen een coherente stress-minimaliserende beweging maken. Deze beweging zal voortduren tot de variatie volledig gedempt is.
Denken we bijvoorbeeld aan een regendruppel die in een plas valt. Bij het invallen van de druppel zullen de watermolecules op het plasoppervlak zich individueel proberen verwijderen van de invallende druppelmolecules (cfr. principe van Newton : actie leidt tot reactie). Aangezien alle betrokken watermolecules dit proberen doen, kunnen ze niet anders dan gezamelijk een gecoördineerde beweging maken. Dit zal zich uiten onder de vorm van golfjes die rondom de plaats van impact op en neer deinen, tot de energie van de invallende druppel volledig is gedempt. De individuele dempingsreactie van de "egoistische" partikels, heeft geleid tot een gezamelijk dempingspatroon van een grote groep molecules. Dit heeft dus geleid tot een macroscopisch zichtbaar dempingspatroon van de variatie, namelijk een reeks kringvormige golven. Om hiertoe te komen, is een vorm van "moleculaire communicatie", of moleculaire informatie-uitwisseling gebeurd tussen de betrokken watermolecules.
Elke keer dat er een regendruppel valt, zal dit proces zich herhalen. Het is een dempingspatroon met een verhoogde waarschijnlijkheid.

Dergelijke variatie-dempingspatronen met verhoogde waarschijnlijkheid zullen we verder "attractoren" noemen (letterlijk "aantrekkers", omdat het lijkt of de evolutie in een bepaalde richting wordt getrokken).
Wat we hier de vorming van "attractoren" noemen, komt overeen met het in de inleiding vermelde inzicht van Charles Peirce dat de natuur een tendens heeft om "gewoontes" te vormen.
Aan de basis van de verhoogde waarschijnlijkheid van deze "evolutionaire gewoontes" ligt een bepaald type evolutionaire informatie.

Hierdoor wordt de verspreiding beperkt en krijgen we een macroscopisch samenhangend evolutiepatroon. De samenhang zullen we verder aanduiden met de term "coherentie", die complementair is met de term verspreiding.

Er zijn verschillende manieren om types informatie in te delen in klassen.
Binnen deze evolutionaire context zal ik verder 3 types informatie onderscheiden, voornamelijk op basis van de relatie die er bestaat tussen de betekenis van de informatie, en de drager van de informatie. Deze contextueel afhankelijke relatie tussen de betekenis van de informatie, en de drager ervan, wordt ook de code genoemd.
Deze drie types code liggen aan de basis van drie totaal verschillende types informatie, en drie verschillende types attractoren.

FIG H3F6 : Het onderscheid tussen de Alfa-, Beta- en Gamma-codering is gebaseerd op een toenemende onafhankelijkheid tussen de betekenis van de informatie (I) en de drager ervan (M/E). Deze onafhankelijkheid is het hoogst voor de Gamma-codering, en het laagst voor de Alfa codering.

Bij de volgende twee codes is de relatie tussen de betekenis van de informatie en drager ervan directer, en dit in hogere mate voor Alfa-informatie dan voor Beta-informatie.
Doordat er bij deze codes wel een min of meer directe relatie is tussen de informatie en de drager, is er geen "dubbele articalutie", en is de complexiteit van de structuren die eruit kan voortvloeien veel geringer.



Tot deze klasse van de Alfa-attractoren zal ik ook de basiskrachten rekenen (ik neem graag aan dat dit stof voor discussie is). De vorm van de krachtenvelden is immers bepalend voor de eruit voortvloeiende interactie. De context waarin deze Alfa-informatie betekenis heeft, is het ganse universum (in tegenstelling tot de meeste Gamma- en Beta-attractoren). Deze "universele informatie" van deze "universele attractoren" heeft betekenis in het ganse universum ; we zouden ook kunnen zeggen dat de context in dit geval het ganse universum is. Op dit moment zijn slechts vier voorbeelden gekend van materie/energie die drager is van informatie met een universele
betekenis :

We zien dus dat de relatie tussen de betekenis en de drager van informatie is veranderd in de loop van de evolutie.
Aanvankelijk was er een directe relatie tussen de drager van de informatie, en de betekenis ervan. Deze zijn echter geleidelijk aan meer en meer van elkaar gedifferentieerd. Waar in de vroege evolutie de informatie als het ware onherkenbaar en onafscheidelijk zit ingebed in de materiële dragers, is dit niet meer het geval in de latere evolutie.
De afstand tussen de informatiedrager en zijn betekenis is, waardoor de ruimte voor interpretatie steeds is toegenomen. Om de betekenisverschillen als gevolg van interpretatie te beperken, zijn meer en meer conventies nodig. De betekenis komt dus pas echt tot stand, nadat een passende interpretatie is gegeven. Zo zullen we bijvoorbeeld later zien dat bij biologische wezens, de bevruchte eicel de informatie van het DNA moet interpreteren, om de betekenis er ten volle van tot expressie te brengen.

Nu echter terug naar het ontstaan van attractoren.

Het ontstaan van attractoren is een gevolg van de verspreiding van de evolutiestroom, doch het leidt zelf tot een demping van de variaties of beperking van de verspreiding op bepaalde plaatsen tot gevolg. De demping van de verpreiding gaat door binnen het gebied waar de informatie betekenis heeft (voor universele attractoren is dit het ganse universum, voor andere attractoren kan het werkgebied heel beperkt zijn).
Naarmate de evolutie verder vordert, zullen meer en meer types variaties ontstaan. Deze zullen aanleiding geven tot een steeds grotere verscheidenheid aan attractoren, die op hun beurt steeds meer variaties zullen doen ontstaan. Onder deze attractoren zal een proces van "natuurlijke selectie" de best aangepaste attractoren (de "dominante attractoren") selecteren. Deze betere attractoren zijn instaat om meer en meer variaties te dempen, en daardoor steeds complexere structuren op te bouwen. Over het algemeen zullen Gamma-attractoren tot complexere structuren kunnen leiden dan bijvoorbeeld Alfa-attractoren. In elk geval liggen al deze attractoren aan de basis van alle structuren die we waarnemen in de evolutie, gaande van een atoom tot een plant of auto.

FIG H3F7 : De zelfversnellende cyclus van attractoren ligt aan de basis van een "evolutionaire paradox"

Attractoren leiden dus tot bepaalde evolutiestructuren die ver afstaan van de verspreiding die we als basisbeginsel van onze gemiddelde evolutie hebben aangenomen.
Ze leiden tot een toestand vergelijkbaar met een evenwichtstoestand, die echter ver verwijderd is van de stabiele evenwichtstoestand die bekomen wordt bij een totale verspreiding. We zullen daarom stellen dat attractoren gekenmerkt zijn door een toestand van "quasi-evenwicht".

Nochtans dient hierbij de belangrijke opmerking gemaakt : de verspreiding zelf is universeel, terwijl de de beperking van de verspreiding door de attractoren beperkt is tot de context waarbinnen de informatie een betekenis heeft. Precies echter door zijn structurerend effect, hebben we intuïtief de neiging om het belang van de orde van de structuren rondom ons te overschatten, en het belang van de algemene verspreiding te onderschatten. (Dit zal ook wel een typisch antroposofisch trekje zijn).
De beperking van de verspreiding door de attractoren is dus beperkt, doch ze is wel heel visibel.

De evolutiestructuren of evolutiepatronen die gevormd worden onder de invloed van attractoren, zal ik verder "interactoren" noemen. Het evolutietraject dat de interactor ondergaat, wordt verder de "interactie" genoemd.
Attractoren zijn de fenomenen van de "gemiddelde evolutie", terwijl de interactoren de subjecten zijn van één reële evolutie zijn, die reële interacties ondergaan.
De attractoren zijn te beschouwen als de "evolutionaire gewoontes", terwijl de interactoren de "spelers" zijn in de evolutionaire arena, die de gewoontes ondergaan.
Als gevolg van deze terminologie-uitbreiding kunnen we verder spreken van Gamma-informatie, Gamma-attractoren en Gamma-interactoren, enzoverder... De attractor is dus een eerder theoretische klasse van dempingspatronen (interactiepatronen) in de gemiddelde evolutie, terwijl de interactor en de interactie betrekking hebben op een reëel traject, in één herhaling van een evolutie. Opnieuw dient hier opgemerkt dat dit onderscheid een artificiële constructie is, opgebouwd om het begrip van de "gemiddelde evolutie" te verhogen. (Zo heeft Darwin ook de evolutie beschreven door de verklaring van "het ontstaan van de soorten" van planten en dieren. Deze "soorten" zijn ook artificiële begrippen die post-factum het begrijpen van de evolutie vergemakkelijken).



FIG H3F8 : attractoren en interactoren

Zo is de gravitatiekracht een Alfa-attractor, doch een steen die valt onder invloed van de gravitatiekracht zal ik een interactor beschouwen. De genenpool en de ontwikkelingsinformatie van een kikkersoort komt overeen met een bepaald type Gamma-attractor, terwijl de boomkikker die ik vanuit mijn raam op een boom zie klimmen een interactor is. De gravitatiekracht is een universele Alfa-attractor, terwijl de circulatie van de aarde rond de zon een typische Alfa-interactie is, met de aarde en de zon als twee interactoren. De begrippen "attractor" en "interactor" zoals hierboven voorgesteld, laten dus toe zowel fysische als biologische fenomen binnen éénzelfde evolutionair begrippenkader te beschrijven.

 

Uiteindelijk kunnen we komen tot de definitie van enkele fundamentele kenmerken van een attractor in de gemiddelde evolutie :
1) een attractor bevat de zelfbevorderende informatie (Alfa, Beta of Gamma) (I - aspect van attractor)
Deze zelfbevordering van de informatie slaat op 2 aspecten :
- het zelforganiserend karakter : de informatie leidt dus tot het ontstaan van de attractor
- het zelfbehoudend karakter : de informatie zorgt ervoor dat de attractor een relatief stabiele toestand behoudt (het quasi-evenwicht).
2) een attractor is gekenmerkt door een specifieke drager van informatie (M/E aspect van attractor)
3) Complementariteit en zelfreferentie van M/E en I in attractor.
Doordat een attractor het gevolg is van een spontane evolutie, zijn M/E en I door co-evolutie perfect complementair : het ene kan niet bestaan zonder het andere. Zelfreferentie (of zelfreflectie) is een wezenlijk aspect van de attractor-informatie, en draagt bovendien in belangrijke mate bij tot het verhogen van de complexiteit van verschillende interactoren.

Zowel het ontstaan van interactoren als de onderlinge interactie wordt gekarakteriseerd door de attractoren.
Hieruit volgen ook de fundamentele kenmerken van interactoren :
1) Een interactor is zelforganiserend, omdat hij zich ontwikkelt volgens de informatie in de attractor, Deze zelforganisatie kan slechts volledig volgens de attractor verlopen, indien de interacties met de omgeving normaal kunnen verlopen en indien de omgevingsfactoren dit toelaten. Artefacten daarentegen zijn niet zelforganiserend, omdat de ontwikkelingsinformatie en de ontwikkelingsmechanismen geen deel uitmaken van het artefact.

2) Het holografisch karakter van interactor leidt tot coherent gedrag : éénmaal ontwikkeld, verlopen alle interacties van de interactor volgens de typische kenmerken van de dominante attractoren. Zo is de gravitatiekracht te beschouwen als een attractor, en zijn alle interactoren met een zekere massa onderworpen aan de kenmerken van de gravitatiekracht. Deze kenmerken zijn door Newton beschreven in de gravitatiewet.
Het holografisch karakter is een gevolg van de complementariteit van M/E en I binnen de attractor. Elk elementair deel van de interactor bevat nagenoeg alle kenmerkende informatie van de attractor. Dit is te vergelijken met de eigenschap van een hologram, waar elk stukje van het hologram, hetzelfde beeld weergeeft als het totale hologram, doch in mindere mate van detail (vandaar de benaming "holografisch").
Zowel het ontstaan van de interactoren als hun interacties voldoen dus aan de kenmerken van de interactoren (Men kan dit ook omdraaien, door te stellen dat attractoren de grootste gemene deler zijn van de informatie die de ontwikkeling en interacties van de interactoren bepaalt).
Een aantal voorbeelden kunnen dit verduidelijken :
- Alfa-interactor : elke elementair deeltje met enige massa (bijvoorbeeld elk atoom), voldoet aan de gravitatiewet : met andere woorden het bevat de universele informatie over de gravitatiewet, die een universele attractor is ;
- Beta-interactor : elk volume water in de zee, bevat vele kenmerken van de totale stromingspatronen in de zee (dit is trouwens symbolisch voor het holografisch karakter van de ganse zee)
- Gamma-interactor :
.elke cel van een plant, dier, mens bevat alle DNA van het totale wezen : biotechnologische experimenten bij plant en dier wijzen uit dat uit diverse celtypes, volledige individuen van planten of dieren kunnen gegenereerd worden
.elke persoon in een specifieke maatschappij, kent de basisregels van de grondwet van de maatschappij

Omdat complementariteit niet eigen is aan de ontwikkeling van artefacten (zoals een autosnelweg, of een vogelnestje), is het holografisch kenmerk ook niet terug te vinden in artefacten. Door dit complementariteitsaspect onderscheidt de attractor zich van vele gesofisticeerde artefacten , zoals bijvoorbeeld computers of huizen.
De informatie die aan de basis ligt voor de productie van de computer, maakt geen deel uit van de computer zelf en reflecteert niet de M/E kenmerken van de computer, in tegenstelling tot bijvoorbeeld het DNA bij plant en dier.
De huizen waar we in wonen, zijn ook gebouwd op basis van één plan, dat afgewerkt is vooraleer de eerste steen wordt gelegd. Er is dus geen sprake van co-evolutie tussen de stenen (of materialen) van het huis, en de informatie die de bouw ervan regelt. Het is ook duidelijk dat niet elke steen, het volledige bouwplan van het huis bevat...

Dit holografisch karakter van de interactoren ligt aan de basis van het coherente gedrag van de interactoren. Pas als de verschillende subdelen van een systeem zich volgens samenhangende informatie bewegen, kan het ganse systeem een macroscopisch coherent gedrag vertonen. Dit coherent gedrag is gekenmerkt door welbepaalde symmetrieën (lineaire symmetrieën en fractaalsymmetrieën).
In sommige gevallen bestaat dit macroscopisch coherent gedrag uit verschillende hiërarchische niveau’s.

Terug naar de index van dit hoofdstuk

 

3.2. Hiërarchische niveau’s in de gemiddelde evolutie

 

Door het "egoïsme" van de interactoren in de evolutie, en hun continu streven om variaties te dempen, ontstaat een concurrentie voor hetzelfde doel. Hierdoor gaan de interactoren zich coherent of "in formatie" gedragen. Merkwaardig genoeg ligt "egoïsme" dus aan de basis van coherent gedrag.
Nu blijkt dat bij bepaalde variaties, die de "stressdrempel" van de interactoren overschrijdt, de demping tot een volledig nieuw macroscopisch gedrag leidt, zodat we moeten spreken van een "nieuw hiërarchisch niveau" in de evolutie.
Hiërarchische niveau’s zijn dus het gevolg van collectief gedrag van de interactoren in welbepaalde omstandigheden.

Uiteindelijk bestaat het universum uit een hiërarchisch netwerk van interactoren die continu met elkaar in interactie zijn. Elk verder ge-evolueerd of "hoger niveau" is opgebouwd uit een aantal lagere niveau’s.
Atomen zijn opgebouwd uit elementaire deeltjes, molecules zijn opgebouwd uit atomen, kristallen en biochemische systemen zijn gevormd uit molecules, planeten zijn condensaten van al dan niet gekristaliseerde molecules, sterrenstelsels bevatten miljoenen sterren, sterrenclusters bevatten ontelbare sterrenstelsels, levende cellen zijn opgebouwd uit celorganellen, levende organismen zijn opgebouwd uit cellen, groepen van levende organismen zijn gevormd uit levende individuen, enzovoort...

De hiërarchische opbouw van het netwerk in het universum is ontegensprekelijk en is alomtegenwoordig. Zoals elke klassificatie door de mens gemaakt, is echter ook deze indeling in hiërarchische lagen artificieel. In werkelijkheid is het universum een enorm complex netwerk waarin op elk ogenblik tussen alle niveau’s interacties zijn. De indeling in een aantal hiërarchische niveau’s is echter nuttig om te begrijpen hoe de evolutie werkt.

Tussen de interactoren van een systeem op een bepaald niveau, zijn continu interacties, waarbij materie, energie en informatie wordt uitgewisseld. Dit kunnen bijvoorbeeld de botsingen zijn tussen atomen, of de meer complexe communicatie tussen menselijke wezens.

Bij bepaalde kritische variaties, die kenmerkend zijn voor de verschillende systemen, wijzigt de communicatie tussen de interactoren. Door de gewijzigde communicatie en informatie in het systeem, wijzigt de organisatie van het systeem, en kan een hoger organisatieniveau gevormd worden ( een "supersysteem") of kan het systeem uiteenvallen in de entiteiten van een lagere hiërarchische orde (een "subsysteem"). Het eerste geval van niveauwijziging wordt "emergentie" genoemd, of het onstaan van een hoger niveau van organisatie ; het laatste geval noem ik verder "decompositie", of het terugvallen naar een lager niveau van organisatie. Bij emergentie is het nieuwe hiërarchische niveau in vele gevallen gekenmerkt door nieuwe eigenschappen, die nog niet aanwezig waren op het onderliggende niveau : dit noemen we verder de emergente eigenschappen. Door deze emergente eigenschappen is het nieuwe geheel meer dan de som van de onderliggende delen. Het proces waarbij, onder invloed van een gewijzigde informatie informatiestroom, een hogere of lagere orde van organisatie ontstaat, zal verder aangeduid worden met het woord "transitie". Emergentie en decompositie zijn dus twee vormen van transities.

Figuur H3F9 : transities in de evolutie leiden tot een hiërarchie van evolutieniveau’s

Op elk moment zijn in elk systeem vele interacties tegelijkertijd aan de gang. Elk niveau is echter gekenmerkt door "dominante interacties", die de organisatie binnen het welbepaalde niveau sterk beïnvloeden. Deze dominante interacties worden bepaald door de dominante informatie in het systeem.

Elk niveau wordt dus overstelpt door informatie, ook afkomstig van andere niveau’s. Doch er is slechts een bepaald type informatie dat betekenis heeft op dat specifieke niveau. Deze "dominante informatie" bepaalt de dominante interacties.

Elke transitie is voorafgegaan door een wijziging van de dominante informatie en interacties.

De basis voor deze transities is de meest fundamentele van alle symmetriebrekingen, namelijk deze waarbij nieuwe zelfbevorderende informatie ontstaat, en een nieuwe attractor. Naargelang de informatie complexer is van aard, kan ook de transitie complexer zijn, en dus ook de organisatie die eruit voortvloeit. Wanneer er zich verschillende opeenvolgende transities voordoen, kan een hiërchische structuur ontstaan.

 

Omdat de evolutie een continue stroom is, zullen we de hiërarchie in de evolutie beschouwen als het resultaat van transities. Men moet echter steeds voor ogen houden dat elke structuurklassificatie in zekere zin afbreuk doet aan het continue karakter van de evolutiestroom.

Wel zullen we zien dat naarmate de evolutie verder doorgaat, er attractoren zullen ontstaan die leiden tot interactoren met een steeds toenemende complexiteit. Deze toenemende complexiteit is gekenmerkt door een
- steeds toenemende specialisatie van de interactoren
- een steeds toenemend aantal hiërarchische niveau’s
- een steeds toenemende aanpassend vermogen : dit gaat van optimale aanpassing van de interactor aan de omgeving, tot een optimale aanpassing van de omgeving aan de interactor (mensen)
- een steeds toenemende zelfbevordering, en daardoor ook steeds toenemende demping van spontane variaties, en het veroorzaken van artificiële variaties die de zelfbevordering ondersteunen.



H3F10 : het variatie-dempingsmodel van de gemiddelde evolutie


We zullen verder zien dat de maximale complexiteit zich niet voordoet bij een maximale coherentie van de stroom van materie, energie en informatie, doch wel in een intermediair gebied. In dit intermediaire gebied is immers een maximale wisselwerking tussen aanbrengen van nieuwe variaties ("innovatie"), met een verbetering van de interactoren tot gevolg en anderzijds een confirmatie van de onderliggende hiërarchische structuren, met andere woorden de "confirmatie" van de onderliggende basisstructuren. De "confirmatie" is een gevolg van het quasi-evenwicht, dat overeenkomt met een quasi-stabiele toestand.

Terug naar de index van dit hoofdstuk

Ga naar het vervolg op de volgende pagina