3.3. Fluxmaximalisatie en quasi-evenwicht : de link tussen microscopisch en macroscopisch gedrag

In de vorige paragrafen was ingegaan op de invloed van informatie op de vorming van attractoren en interactoren. In deze paragraaf zal een principe beschreven worden waarmee het ontstaan van informatie en attractoren beter kan verklaard worden : na de beschrijving van de kenmerken, gaan we dus dieper in op de oorzaak van deze fenomenen.
De inzichten van Charles Peirce indachtig, is het niet voldoende om te stellen dat "de natuur een tendens heeft om gewoontes te vormen", we zullen hier dus ook trachten na te gaan wat de oorzaak is van de vorming van deze "evolutionaire gewoontes" of attractoren.

Bij het verhogen van de stress op een groep interactoren, zullen deze aanvankelijk reageren door toename van de microscopische verspreiding.

Vanaf een kritisch punt zullen ze echter een nieuwe macroscopische organisatievorm vertonen, die bijvoorbeeld tot een transitie en een emergent hiërarchisch niveau kan leiden. De basis van dit collectief gedragspatroon in de gemiddelde evolutie zullen we verder aanduiden met "het principe van de fluxmaximalisatie" :

"Bij toevoer van M/E/I aan een systeem, zal eerst een microscopische dissipatie (verspreiding) van deze M/E/I optreden, die daarna - in de mate van het mogelijke - wordt omgezet in een macroscopische dissipatie, met fluxmaximalisatie tot gevolg."


Met flux wordt hier een coherente stroom van M/E en I bedoeld, binnen een bepaalde evolutionaire context. Een coherent stromingspatroon is dus een fluxpatroon.
Het principe van de flux-maximalisatie wijst er dus op dat onder stress-condities, de coherentie van de evolutiestroom in discrete kwantumstappen toeneemt, wanneer dit binnen de context mogelijk is.


H3F11 : fluxmaximalisatie (principieel schema), of hoe het egoïstisch gedrag op micro-schaal tot con-currentie en coherentie op macroscopische schaal leidt.

Het principe van de fluxmaximalisatie ligt aan de basis van enkele belangrijke fenomenen die we in de "gemiddelde evolutie" kunnen waarnemen, zoals de hierboven beschreven transities.

Het verklaart immers de relatie tussen een microscopische demping van een stressfactor in de evolutie (meestal een wijziging, bijvoorbeeld verhoging van de E-toevoer) en de macroscopische demping.

Door de fluxmaximalisatie wordt de verspreiding van de toegevoerde M/E/I-stroom als het ware in een hogere versnelling geplaatst. Op microscopisch niveau wordt de verspreiding vertraagd, terwijl ze op macroscopisch niveau wordt versneld. De verspreiding wordt microscopisch gedempt, door het vormen van een macroscopisch geordend stromingspatroon : dit macroscopisch stromingspatroon zorgt er echter voor dat de verspreiding macroscopisch, en dus ook in zijn geheel, verhoogd wordt. Wat aanvankelijk een evolutionaire paradox lijkt, namelijk dat de verspreiding en variaties tot macroscopische ordening kan leiden, wordt dus verklaard door het principe van de fluxmaximalisatie : de macroscosche flux onstaat in eerste instantie om de verspreiding in zijn geheel te verhogen.

Het principe van de fluxmaximalisatie zegt dat onder stress-condities (verhoogde M/E/I-toevoer), een ongeordende (niet coherente) verspreiding zal worden omgezet in een ge-ordende (coherente) verspreiding : in beide gevallen gaat het echter om verspreiding van de M/E/I-stroom. Met andere woorden : een niet (of relatief minder) geïnformeerde stroom wordt omgezet in een meer geïnformeerde stroom. Flux-maximalisatie ligt daardoor ook aan de basis van het onstaan en de toename van informatie, en de toename van complexiteit.

Fluxmaximalisatie is de fysische oorzaak en verklaring voor het ontstaan van informatie.

We hebben eerder gezien dat - wanneer er geen toevoer is van M/E/I in het systeem - er een maximale verspreiding zal optreden binnen het systeem. Dit is de toestand die we (stabiel) evenwicht hebben genoemd.
Wanneer de evolutiestroom wel M/E/I naar het systeem toevoert, zal het systeem reageren door de flux van M/E/I naar buiten het systeem te verhogen, volgens het principe van de fluxmaximalisatie.

Bepaalde van deze fluxpatronen zullen een verhoogde waarschijnlijkheid op voorkomen hebben, en fungeren daardoor als attractoren voor de flux. Aangezien deze toestanden een verhoogde waarschijnlijkheid hebben om op te treden, zijn ze dus relatief stabieler. We zullen dit daarom een toestand van quasi-evenwicht noemen.


H3F12 : fluxmaximalisatie en quasi-evenwicht


Dit quasi-evenwicht is een evenwicht dat slechts kan blijven bestaan, zolang de toevoer van M/E/I aanhoudt.
- Valt deze toevoer volledig weg, dan valt de coherente flux weg, en komt het systeem terug naar een toestand van stabiel evenwicht.
- Valt de toevoer slechts gedeeltelijk weg, kan het systeem vervallen naar een quasi-evenwicht van een lager niveau, dat gedomineerd wordt door een andere attractor
- Verhoogt de toevoer van M/E/I, kan een attractor van een hoger niveau ontstaan, met als gevolg een quasi-evenwicht van een hoger niveau.


Elke wijziging van toevoer van de stroom van M/E/I naar het systeem toe, wordt dus tegengewerkt door een tegenstrijdige flux van het systeem zelf. Op deze wijze streeft het systeem (onbewust) naar zelf-behoud, wat op zijn beurt leidt tot de toestand van "quasi-evenwicht" rond de attractor.

Dit principe wordt voor M/E-stromen ook wel het "veralgemeend principe van de thermodynamica" (Unified Principle of Thermodynamics") genoemd, en werd door Kay en Schneider als volgt geformuleerd :
"Het thermodynamisch principe dat het gedrag van systemen regelt is het volgende. Van zodra ze verwijderd worden uit het (stabiel) evenwicht, zullen ze alle paden gebruiken die er beschikbaar zijn om de opgelegde gradiënt te beperken. Als deze gradiënt wordt verhoogd, dan verhoogt ook de capabiliteit van het systeem om de gradiënt te beperken". Met "gradiënt" wordt hier de mate van toevoer/afvoer van materie en energie door de omgeving van het systeem.

Dit principe zullen we ook aanduiden als het "principe van de gradiëntdissipatie" : deze gradiëntdissipatie is het belangrijkste thermodynamisch aspect van de fluxmaximalisatie.

Het zegt echter niks over het ontstaan en de invloed van informatie bij dit gedrag, en is daarom enger dan het principe van de fluxmaximalisatie.

Bovendien ben ik van mening dat dit principe ook voor informatiestromen werkt. Zo reageren complexe systemen (bijvoorbeeld levende systemen) ook op analoge wijze wanneer ze aan een informatie-overload worden blootgesteld.

Ik heb dit gedrag in het algemeen "flux-maximalisatie" genoemd, omdat de geordende flux de meest zichtbare component van het fenomeen is, die ook de oorzaak is van de orde die we rondom ons waarnemen. Een daling van de flux kan echter in bepaalde omstandigheden ook voorkomen.
Fluxmaximalisatie treedt op in balans met de toevoer van M/E/I. Het is dus geen absoluut extremumprincipe.

Het principe van de fluxmaximalisatie en het quasi-evenwicht heeft, naast het ontstaan van informatie en attractoren, nog andere belangrijke implicaties.

Indien de interactoren zelf minder M/E/I verspreiden in de loop van de evolutie, en de totale populatie gekenmerkt is door een grotere verspreiding (maximalisatie van de flux) betekent dit dat de populatie is toegenomen. Dit impliceert dan op zijn beurt dat er voldoende instroom is van M/E/I, om de groei van de totale populatie te blijven "voeden". Dit hangt af van de draagkracht van de context waarin de populatie zich bevindt.
De theorie van de natuurlijke selectie gaat er bijvoorbeeld van uit dat de draagkracht van een ecosysteem steeds beperkt is. Daardoor hebben de meer "efficiënte" interactoren een grotere kans om te overleven, en zal de populatie van interactoren uiteindelijk aangerijkt worden met meer efficiënte individuen. In een initieel stadium van de evolutie is de draagkracht echter relatief onbeperkt, en kan de populatie van individuen snel groeien.

Bepaalde toestanden van quasi-evenwicht vertonen immers een dergelijke mate van stabiliteit, dat ze kunnen gebruikt worden als bouwstenen (interactoren) in een flux van een hoger niveau. Het ontstaan van deze bouwstenen laat toe de flux nog te verhogen, waardoor er een zichzelf versnellend effect wordt gecreëerd. Hoe verder verwijderd van het stabiel evenwicht, hoe meer niveauís en paden de flux kan volgen om de coherentie van de verspreiding te verhogen.

We kunnen het gedrag van de fluxmaximalisatie en het quasi-evenwicht metaforisch vergelijken met het onstaan van een rivier in een heuvelachtig landschap. Wanneer het in een nieuwgevormd heuvelachtig landschap regent, zullen de regendruppels aanvankelijk individueel hun weg zoeken op de grond. Wanneer de hoeveelheid regen toeneemt, zullen zich op bepaalde plaatsten macroscopische geultjes vormen, waardoor de afvoer van water kan verhoogd worden ("de flux van het water wordt verhoogd"). Sommige van deze geultjes zullen uitgroeien tot bescheiden beken, terwijl andere kunnen uitgroeien tot grote stromen. Er zal uiteindelijk een evenwicht ontstaan tussen de toevoer van regen, en de kanalen die de regen kunnen afvoeren : dit is de toestand van het quasi-evenwicht. De aard en omvang van de macroscopische stromingspatronen die ontstaan, zijn dus in evenwicht met de stress die op de omgeving wordt uitgeoefend. Het is echter slechts een quasi-evenwicht : valt de toevoer van water immers stil, dan valt ook de macroscopische stroom stil en krijgen we een "stabiel" evenwicht.

Wanneer we deze metafoor vertalen naar de gemiddelde evolutie, kunnen we stellen dat er bij bepaalde kritische variaties in de stroom van M/E/I attractoren ontstaan. Deze attractoren leiden tot macroscopische stromingspatronen, doordat de microscopische interactoren "in formatie" de opgelegde stress trachten te minimaliseren. De attractoren zijn de rivierbeddingen die in de gemiddelde evolutie onstaan als gevolg de fluxmaximalisatie. De interactoren zijn op macroscopisch niveau de rivieren zelf.

Onderstaande foto geeft twee voorbeelden van het effect van "fluxmaximalisatie en quasi evenwicht".

Figuur H3F13 : fluxmaximalisatie en quasi-evenwicht in de praktijk : de Amazonerivier in Brazilië en een stadsbeeld van Chicago

Een rivier, zoals bijvoorbeeld de Amazone-rivier is inderdaad een reëel voorbeeld van fluxmaximalisatie.

De rivier zelf is een voorbeeld van een Beta-interactor, terwijl de diverse levensvormen parasiteren op de energie toegevoerd via de stroom, en bijdragen tot een snellere verspreiding van de zonne-energie door een basisproces dat we fotosynthese en respiratie noemen. Zowel de rivier, als de weelderige fauna en flora zijn dus "macroscopisch coherente stromingspatronen", of snelwegen voor de verspreiding. Kenmerkend is hun sterke ordening, doch het is precies deze ordening die tot een grotere energieflux bijdraagt. Wanneer men de energiestroom van jonge oerwouden met deze van oude oerwouden vergelijkt, komen wetenschappers inderdaad tot de vaststelling dat de types bomen in oude oerwouden relatief minder energie zullen verbruiken (een beperktere "microscopische" verspreiding) doch dat een matuur oerwoud in zijn geheel een hogere energieflux zal hebben (de totale "verspreiding" is hoger, doch ook de mate van ordening is hoger). Dit komt onder andere door de toename van de "populatie" van fauna en flora in het oerwoud, of met andere woorden de groei. Valt echter de toevoer van water weg, zal een gedeelte van de fauna en flore afsterven. Indien het zonlicht zou wegvallen (de voornaamste energietoevoer van het oerwoud), dan zal op termijn alle fauna en flora verdwijnen.

Op analoge wijze bijvoorbeeld zijn de steden die door de mensen gebouwd zijn zeer goede voorbeelden van fluxmaximalisatie. Het gemiddeld energieverbruik per inwoner en het totale energieverbruik in een grote stad als Chicago is zeer hoog, en is in de evolutie van de stad steeds gegroeid (samen met de groei van de stad zelf). We kunnen dit op twee complementaire wijzen beschrijven :
- Het handhaven van de ordening in een stad als Chicago, gaat ten koste van een heel hoog energieverbruik (de klassieke zienswijze). Volgens deze zienswijze is het energieverbruik een middel om de ordening te handhaven en de verspreiding te beperken.

- Het ontstaan van steden ligt in lijn met het principe van de fluxmaximalisatie. Door toenemende specialisatie en het vormen van hiërarchische structuren tracht elk individu wel zijn eigen M/E/I-flux te optimaliseren (cfr. de "egoïstische interactor"), doch in zijn geheel leidt dit tot de vorming van macroscopische stromingspatronen zoals steden, die een sterk coherente M/E/I-flux tot gevolg hebben, en bijvoorbeeld een uitzonderlijk hoog totaal energieverbruik. Hoewel steden historisch gezien ontstaan zijn als plaatsen om de handel te bevorderen, voldoet de mens ook - bewust en onbewust - aan het principe van de fluxmaximalisatie.

De autowegen in en naar de stad zijn hier een ook een duidelijk voorbeeld van : de flux van autoís en vrachtwagens, en dus de macroscopische verspreiding, wordt verhoogd, precies door een sterke ordening van hun rijgedrag. Volgens deze zienswijze is de ordening een neveneffect en gevolg van de spontane fluxmaximalisatie.

In de volgende hoofdstukken zal aangetoond worden dat de eerste visie niet fout is binnen bepaalde contexten (bijvoorbeeld in vele artificiële constructies van de mens), doch dat de tweede visie wellicht meer algemeen geldend is.


Welke visie men ook hanteert, het principe van de fluxmaximalisatie en het quasi-evenwicht lijkt algemeen geldend voor de gemiddelde evolutie. De fluxmaximalisatie leidt tot kanalisatie of discrete coherentie-toename van de verspreiding, met een lokale demping van de verspreiding, of locale verhoging van de coherentie tot gevolg.

Alfa-, Beta-, en Gamma-attractoren zijn drie verschillende types "rivierbeddingen" die onstaan voor de interactoren in de evolutiestroom, als gevolg van de fluxmaximalisatie. .


Wanneer we de eerste figuur van dit hoofdstuk opnieuw bekijken, waarbij we ons de vraag stelden wat de oorzaak is van het verschil tussen de actuele verspreiding en de maximale verspreiding, hebben we nu reeds een tipje van de sluier opgelicht.

Figuur H3F14 : De gemiddelde evolutie, een tipje van de sluier opgelicht.


De maximale verspreiding neemt toe, onder andere door de continu maximalisatie van de flux. Het principe van de fluxmaximalisatie ligt aan de basis van de geordende structuren die we waarnemen. Deze geordende structuren leiden echter op hun beurt tot een snellere verspreiding, en dus leveren hun bijdrage tot de fluxmaximalisatie. Fluxmaximalisatie is dus een zelfversnellend proces.

Terug naar de index van dit hoofdstuk

 

4. FUNDAMENTELE ONZEKERHEID IN DE GEMIDDELDE EVOLUTIE

Informatie en energie zijn twee belangrijke kenmerken van de evolutiestroom. In de voorgaande paragrafen hebben we het belang benadrukt van informatie voor de gemiddelde evolutie. In de klassieke natuurwetenschappen, en de fysica in het bijzonder, is de rol van informatie immers tot in de twintigste eeuw stiefmoederlijk behandeld. Nochtans is het in ons huidige "informatietijdperk" voor iedereen duidelijk dat informatie een belangrijke invloed heeft op talrijke processen.

Wellicht is dit verschil in aandacht als volgt te verklaren. De energie is eerder te beschouwen als een kwantitatief kenmerk van de evolutiestroom, terwijl informatie eerder een kwalitatief kenmerk is. Sinds de zeventiende eeuw kent de wetenschap een grote vlucht door een voornamelijk kwantitatieve benadering van de evolutiestroom. Eénvoudige dynamische processen kunnen veelal kwantitatief beschreven worden in termen van de balans van instroom en uitstroom van energie, en talrijke wetenschappelijke realisaties en de eruit voortvloeiende artefacten zijn ontworpen op basis van deze kwantitatieve energie-relaties. Deze successen met de kwantitatieve benadering van energiestromen verlagen de behoefte aan kwalitatieve relaties op basis van informatie-kenmerken.

Wel is in het verleden meermaals getracht om de kwantitatieve benadering door te trekken naar het gebruik van informatie, door een vaste kwantitatieve relatie te zoeken tussen de hoeveelheid informatie en de hoeveelheid energie, meer bepaald dus een vaste relatie van de vorm :
1 bit Informatie= ? Joule Energie

Niemand is er tot nu toe in geslaagd deze vaste relatie te vinden. (Merk op dat Einstein er wel in geslaagd is een vaste relatie te vinden tussen hoeveelheid materie en hoeveelheid energie). Vandaar ook dat informatie nooit expliciet opduikt in de meeste kwantitatieve natuurkundige relaties. Ik ben van mening dat ook niemand ooit een vaste relatie zal vinden tussen energie en informatie, om de éénvoudige reden dat er geen vaste relatie bestaat. Ik kan hier onder andere volgende argumenten aanhalen :
- éénzelfde informatie kan worden opgeslagen op verschillende materiële dragers. Zo kunnen een compact disc of een boek dezelfde informatie bevatten. De energie nodig om deze informatie aan te brengen op de dragers, of te lezen van de dragers, zal echter sterk verschillen. Er is in dit geval geen vaste relatie tussen het gebruik van de informatie en de energie nodig voor het gebruik.
De Zwitser Ferdinand de Saussure (1857-1913), grondlegger van zowel de linguïstiek als de semiotiek, heeft steeds de onafhankelijkheid benadrukt tussen de betekenis van een signaal en de drager ervan. Nochtans bestaat volgens hem elk signaal (de kleinste éénheid met een betekenis, "sign" in het Engels), steeds uit een drager (die hij "the signifier" noemde = het M/E-aspect) en de betekenis (die hij "the signified" noemde = het I-aspect). Naarmate de relatie tussen betekenis en de drager minder direct wordt (zoals bij Gamma-informatie), wordt ook de interpretatie van de betekenis belangrijker.
- éénzelfde informatie kan gecodeerd zijn onder verschillende vormen, zelfs al maken deze gebruik van dezelfde informatiedrager (bijvoorbeeld een boek). Het woord voor "stoel" is in de Engelse taal anders dan in het Frans of Nederlands, hoewel deze talen gebruik maken van dezelfde letters. Het woord stoel in het Chinees of het Hebreeuws, zal nog meer verschillen, omdat deze talen geen gebruik maken van het alfabet als code voor de letters. De ene codering is dus efficiënter dan de andere, en dus ook de energie voor het gebruiken van de code zal verschillen.

Informatie heeft dus enkel betekenis binnen een bepaalde context (cfr. onze definitie van informatie), namelijk daar waar de dragers "erkende" informatiedragers zijn en daar waar de codes "erkend" zijn door een bepaalde conventie. Binnen welbepaalde, zeer specieke contexten is het misschien wel mogelijk de relaties tussen bits en Joules te maken. In de meeste gevallen echter zal dit niet het geval zijn, met als gevolg dat we informatie, in tegenstelling tot energie, niet kunnen gebruiken om universeel geldende kwantitatieve natuurwetten op te stellen.


Het feit dat er geen universele kwantitatieve relatie kan gelegd worden tussen M/E en I, betekent daarom echter niet dat de rol van informatie in ons universum onbelangrijk is.
Vanuit het standpunt van de gemiddelde evolutie verdient informatie, zoals eerder gedefinieerd, een ereplaats naast energie en materie in onze beschrijvingen van het universum. Dit is een stelling die in ons informatietijdperk wellicht in betere aarde zal vallen dan 300 jaar geleden.

We mogen echter de rol van informatie in de evolutie ook niet overschatten. Er is energie nodig om informatie te vormen, en bij de vorming van elke bit informatie zal onvermijdelijk energie verloren gaan, of verspreid worden, en niet meer bruikbaar zijn voor andere arbeid. Indien we over een onbeperkte hoeveelheid energie/materie zouden beschikken om informatie te vormen, zouden we wellicht alle vormen van verspreiding kunnen tegengaan. De evolutie zou dus volledig gestuurd, en zelfs omgekeerd kunnen worden. Aangezien deze voorwaarde niet is vervuld, is het universum dus steeds geplaagd met een permanent informatietekort : naarmate de verspreiding toeneemt, neemt ook de informatie toe, doch in mindere mate. Aangezien informatie de onzekerheid wegneemt over selecties in de evolutie, en aangezien we nooit over voldoende informatie kunnen beschikken, is de evolutie gekenmerkt door een permanente onzekerheid.
De evolutie is gekenmerkt door een fundamentele onzekerheid.

Deze fundamentele onzekerheid geldt zeker ook voor de mens : we zullen over bepaalde fenomenen wel wetmatigheden kunnen maken die tot belangrijke toepassingen en nuttige artefacten kunnen leiden. We zullen echter steeds informatie tekort komen om universeel geldende wetmatigheden te maken, die niet gebonden zijn aan beperkte contexten. Om die reden zullen ons bescheiden moeten opstellen, en genoegen nemen met twee types toegevingen, die zullen leiden tot twee types wetmatigheden :

- contextuele wetmatigheden : deze zijn enkel geldig binnen bepaalden contexten (bijvoorbeeld binnen de biologie, de fysica, de scheikunde). Zo is bijvoorbeeld Newtons mechanica niet meer toereikend bij snelheden die aan de lichtsnelheid grenzen.
- gemiddelde wetmatigheden : deze maken gebruik van kenmerken die uitgemiddeld zijn over verschillende herhalingen (in de tijd of in de ruimte). Bekende voorbeelden hiervan zijn de wetmatigheden van de statistische mechanica die ontwikkeld zijn door Boltzmann, en die de macroscopische kenmerken van een gas (bijvoorbeeld de druk) relateren met de gemiddelde microscopische beweging van bijvoorbeeld atomen in een gas. Een ander bekend voorbeeld is de kwantummechanische golfvergelijking van Schrödinger.
In elk geval is de conclusie dat een complete beschrijving van de evolutie van het universum niet mogelijk is, niet enkel omdat de mens onvoldoende kennis heeft over het universum, maar ook omdat onzekerheid een wezenlijk kenmerk is van het universum zelf. Er moet steeds gekozen worden voor een toegeving in een bepaalde richting. Het is intussen duidelijk voor de lezer dat het concept van "de gemiddelde evolutie" gebruik maakt van de tweede benadering. Er wordt een kwalitatieve relatie gezocht tussen gemiddelde microscopische gebeurtenissen en hun macroscopische effecten. Ik leg hierbij de nadruk op een kwalitatieve relatie, omdat ik de informatie een evenwaardige plaats wil geven naast de energie. Het concept van de gemiddelde evolutie is in de eerste plaats bedoeld om het begrip van de evolutiewijze te verhogen, over de klassieke wetenschappelijke domeinen heen (de ideeën zouden toepasbaar moeten zijn in biologie, chemie en fysica).

Terug naar de index van dit hoofdstuk

 

5. CONCLUSIE


Om dit hoofdstuk af te sluiten, zullen we de basisgedachte nog eens herhalen.

Enerzijds speelt het toeval een grote rol in de evolutie, en anderzijds heeft de natuur de tendens om gewoontes te vormen.
Er is als het ware een continue "strijd" tussen de tendens tot verspreiding, en de tendens tot fluxmaximalisatie en vorming van informatie. Alhoewel de tendens tot verspreiding overheersend is, is de tendens tot fluxmaximalisatie het meest opvallend, omdat het de basis is voor geordende structuren en processen.

Afhankelijk van de hoeveelheid, de aard (Alfa-, Beta- of Gamma-informatie) en de mate van zelfbevordering van de informatie die de structuren en processen beïnvloedt, zullen we min of meer geordende structuren waarnemen, en zullen de structuren langer of minder lang blijven bestaan. De structuren en processen zijn voor hun overleving als het ware verwikkeld in een "strijd om de beste informatie", waarbij de beste informatie, deze is die het meest bijdraagt tot de zelfbevordering.

We kunnen deze basisgedachte nog uitsplitsen in een aantal onderliggende ideeën.

Kerngedachte 1 :

De evolutiestroom is gekenmerkt door een continue kwantitatieve en kwalitatieve verspreiding van materie, energie en informatie.

  1. Verspreiding is een gevolg van toevallige selectie van variaties van evolutierichtingen.
  2. Bij elk van deze toevallige selecties wordt de symmetrie van het systeem gebroken.
  3. Bij toevallige selecties is de meest waarschijnlijke toestand, de toestand van de totale verspreiding. Deze meest waarschijnlijke toestand is de toestand waarin het systeem het meest zal waargenomen bij het herhalen van de evolutie, met andere woorden het is ook de stabielste toestand. We noemen dit de toestand van "stabiel evenwicht".

Kerngedachte 2 :


In bepaalde omstandigheden vertonen de interactoren een kenmerkend collectief gedrag, dat we fluxmaximalisatie noemen. Door de fluxmaximalisatie wordt - bij verhoging van de instroom van M/E/I - de verspreiding in een hogere versnelling geplaatst. Dit collectieve gedrag van de interactoren
a) De verspreiding wordt microscopisch gedempt, door het vormen van een macroscopisch geordend stromingspatroon : dit macroscopisch stromingspatroon zorgt er echter voor dat de verspreiding macroscopisch, en dus ook in zijn geheel, verhoogd wordt. Wat aanvankelijk een evolutionaire paradox lijkt, namelijk dat de verspreiding en variaties tot macroscopische ordening kan leiden, wordt dus verklaard door het principe van de fluxmaximalisatie : de macroscosche flux onstaat in eerste instantie om de verspreiding in zijn geheel te verhogen.

Het principe van de fluxmaximalisatie zegt dat onder stress-condities (verhoogde M/E/I-toevoer), een ongeordende (niet coherente) verspreiding zal worden omgezet in een ge-ordende (coherente) verspreiding : in beide gevallen gaat het echter om verspreiding van de M/E/I-stroom. Met andere woorden : een niet (of relatief minder) geïnformeerde stroom wordt omgezet in een meer geïnformeerde stroom.

b) Fluxmaximalisatie treedt op in balans met de toevoer van M/E/I. Het is dus geen absoluut extremumprincipe.
c) Flux-maximalisatie ligt daardoor ook aan de basis van het onstaan en de toename van informatie, coherentie en complexiteit : fluxmaximalisatie is de fysische oorzaak en verklaring voor het ontstaan van informatie.

 

 

Kerngedachte 3 :

De aanwezigheid van informatie verhoogt de selectie-waarschijnlijkheid van bepaalde richtingen in de evolutie.

  1. Naarmate de hoeveelheid informatie kwalitatief en kwantitatief stijgt, neemt de verspreiding die kenmerkend is voor de evolutie binnen een bepaalde context af (met andere woorden, de coherentie neemt toe). De hoeveelheid informatie kan hierbij varieren van bijna nul (bijna totale onwetendheid en totale onzekerheid of dus zonder voorkennis) tot bijna 100% (vrijwel alwetendheid en 100% zekerheid of complete voorkennis). De verspreiding in de evolutie varieert hierbij van nul tot volledig.
  2. Naarmate de informatie invloed heeft op het ontstaan van de variatie en/of op de selectie ervan onderscheiden we verschillende evolutieprincipes :
    - blinde evolutie
    - zelforganisatie en natuurlijke selectie
    - artificiële constructie

Kerngedachte 4 :

Binnen de evolutiestroom zijn er continue variaties die op verschillende wijzen worden gedempt.
De natuur blijkt echter bepaalde "evolutionaire gewoontes" te ontwikkelen, met andere woorden, er ontstaan dempingspatronen met een verhoogde waarschijnlijkheid.

a) Dergelijke variatie-dempingspatronen met verhoogde waarschijnlijkheid zullen we verder "attractoren" noemen (letterlijk "aantrekkers", omdat het lijkt of de evolutie in een bepaalde richting wordt aangetrokken).
b) Aan de basis van de verhoogde waarschijnlijkheid ligt een bepaald type zelfbevorderende informatie. Naargelang deze informatie materie- of procesafhankelijk is, of bepaald wordt door symbolische codering zullen we verder spreken van Alfa-, Beta- en Gamma-attractoren.
Door de informatie 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.

c) 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 leiden tot, en gekenmerkt zijn door een toestand van "quasi-evenwicht".
d) - Als gevolg van de tendens tot fluxmaximalisatie, ontstaan in de evolutie verschillende hiërarchische niveauís van interactoren, met toenemende specialisatie.

e) Fluxmaximalisatie impliceert ook de groei van populaties van interactoren. Indien de interactoren zelf minder M/E/I verspreiden in de loop van de evolutie, en de totale populatie gekenmerkt is door een grotere verspreiding (maximalisatie van de flux) betekent dit dat de populatie is toegenomen. Dit impliceert dan op zijn beurt dat er voldoende instroom is van M/E/I, om de groei van de totale populatie te blijven "voeden". Dit hangt af van de draagkracht van de context waarin de populatie zich bevindt.

 

 

Kerngedachte 5

De evolutie is gekenmerkt door een fundamentele onzekerheid.

a) Het universum is steeds geplaagd met een permanent informatietekort : naarmate de verspreiding toeneemt, neemt ook de informatie toe, doch in mindere mate. Aangezien informatie de onzekerheid wegneemt over selecties in de evolutie, en aangezien we nooit over complete informatie kunnen beschikken, is de evolutie gekenmerkt door een permanente onzekerheid.

b) Hierdoor neemt de verspreiding steeds sneller toe dan de toename van de orde en coherentie

Informatie kan enkel binnen een bepaalde context de verspreiding afremmen. Als gevolg hiervan is er in de gemiddelde evolutie een "informatietekort" dat steeds toeneemt, waardoor ook de gemiddelde verspreiding continu blijft toenemen.
Door de fundamentele onzekerheid is de gemiddelde evolutie een verspreidende evolutie.

 

Deze 5 kerngedachten zijn op zich niet volledig nieuw. Ze zijn gebaseerd op drie wetenschappelijke denkpistes die voornamelijk in de twintigste eeuw zijn ontwikkeld :
1) Het principe van de fundamentele onzekerheid, dat de basis vormt voor de statistische mechanica en de quantummechanica ;
2) De uitgebreide wetten van de thermodynamica ;
3) Het inzicht dat informatie een fundamentele rol speelt in alle dynamische processen.
Ik heb ernaar gestreefd deze 3 fenomenen, die veelal onafhankelijk van elkaar worden behandeld, op een geïntegreerde wijze voor te stellen in het kader van een coherente evolutietheorie. In de volgende hoofdstukken zal dit denkpatroon meer in detail worden uitgewerkt. Het onderstaand schema vat de belangrijkste elementen samen.
Aan de linkerzijde van de figuur domineert de rol van het toeval, terwijl de rechterzijde gedomindeerd wordt door de rol van de gewoontevorming.

 

Figuur : "de gemiddelde evolutie"

Terug naar de index van dit hoofdstuk