Coveney Peter, Highfield Roger - Granice zlozonosci.pdf - Rozne - himen303

H U Powrót do spisu KIPPIN U

PRZEDRUK U

PETER COVENEY, ROGER HIGHFIELD

GRANICE ZŁOŻONOŚCI. POSZUKIWANIA PORZĄDKU W CHAOTYCZNYM ŚWIECIE

(Frontiers of Complexity. The Search for Order in a Chaotic World / wyd. orygin.: 1995)

Za wszystko co pstrokate, chwała niech będzie

Panu -

Za niebo wielobarwne jak łaciate cielę;

Za grzbiety pstrągów, różem nakrapiane w cętki;

Za skrzydła zięb; żar szkarłatny rozłupanych

kasztanów;

Za ziemię w działkach, w kawałkach - za ugór i za

zieleń;

I za rzemiosło wszelkie, jego narzędzia i sprzęty.

Wszystkiemu co nadmierne, osobliwe i sprzeczne,

Rzeczom pstrym i pierzchliwym (któż wie jak to się

dzieje?),

Wartkim i wolnym, słodkim i słonym, mocnym i

miękkim,

On wciąż początek daje, Ten czyje piękno jest

wieczne:

Jemu niech będą dzięki.

GERARD MANLEY HOPKINS

Pstre piękno

(przekład Stanisława Baraczańska)

Dla

Samii i Eleny

oraz

Julii, Rona i Doris

SPIS TREŚCI:

Przedmowa

Podziękowania

Prolog U

H U 1. Tajemna sztuka U

2. Kod artysty U

H U 3. Paleta artysty U

4. Natura źródłem inspiracji U

H U 5. Ewoluujące odpowiedzi U

6. Artyzm natury U

H U 7. Życie znane U

8. Życie możliwe U H

H U 9. Magiczny warsztat U

10. Panorama U H

H U Dodatek: Czytanie w myślach U

Przypisy U

H U Słowniczek U

Bibliografia

Indeks osobowy U

Wkładka U

Spis Treści U

/ H

Dalej U

PRZEDMOWA

Gdy bohater sztuki Moliera Mieszczanin szlachcicem dowiedział się, co znaczy słowo "proza", zdał

sobie sprawę, że od czterdziestu lat nieświadomie mówił prozą. Podobnie, czytając Granice

złożoności, zrozumiałem, że od kilkudziesięciu lat zajmuję się złożonością, nie wiedząc nawet, w jak

wspaniałym towarzystwie przebywam. Z moich doświadczeń wynika, że w medycynie, gdzie

obserwacje mają zasadnicze znaczenie, złożoność zjawisk można zrozumieć, przynajmniej

częściowo, wielokrotnie obserwując cały organizm lub ich populację w różnych warunkach, starając

się przy tym zarejestrować i zbadać jak najwięcej zmiennych. Na przykład w badaniach chorób

stopniowo gromadzimy wiedzę na temat wpływu bardzo licznych czynników na organizm chorego,

genetycznie uwarunkowanej podatności na chorobę oraz oddziaływań między czynnikami

zewnętrznymi, organizmem i otoczeniem. Natomiast w podejściu redukcjonisrycznym, tradycyjnie

stosowanym w fizyce, chemii i biologii molekularnej, obmyślamy takie eksperymenty, które

upraszczają badanie zjawiska wskutek eliminacji niemal wszystkich zmiennych. Opisujemy wtedy

zjawiska, odwołując się do najprostszych elementów układu.

Badania wirusa żółtaczki typu B (HBV) i jego oddziaływań są dobrym przykładem nauki

obserwacyjnej. HBV powoduje pierwotny nowotwór wątroby, jeden z na)powszechniej występujących

rodzajów nowotworów. Jednak nie wszyscy, którzy mieli kontakt z wirusem, stają się chronicznie

zarażeni i nie wszyscy chronicznie zarażeni chorują na raka. Wewnętrzne i zewnętrzne czynniki, które

określają, czy dana osoba ulegnie zarażeniu i zachoruje, wywierają na siebie wpływ i zależą od czasu.

HBV ma do czynienia z innymi wirusami atakującymi wątrobę, takimi jak HIV, pierwotniakami

powodującymi malarię i zapewne jeszcze jakimiś mikroorganizmami. Te oddziaływania wpływają na

prawdopodobieństwo infekcji i choroby. Czynniki genetyczne, wiek i płeć również mają duże

znaczenie. Na dokładkę ryzyko zachorowania na raka zwiększają pewne czynniki środowiskowe, takie

jak aflatoksyna (środek rakotwórczy, wytwarzany przez grzyby rozkładające żywność), żelazo,

arszenik i zapewne jeszcze inne. Kolejną komplikacją jest oddziaływanie czynników genetycznych ze

środowiskowymi.

Wirus wytworzył zaskakująco inteligentne strategie maksymalizacji szans przetrwania bez zabijania

gospodarza, tak aby mógł zostać przekazany następnej ofierze, najczęściej podczas stosunku

seksualnego. Bardzo często zarażeniu ulegają dzieci podczas porodu i w okresie niemowlęctwa.

Szczególnie sprytne są metody stosowane przez wirus w celu przechytrzenia ludzkiego układu

odpornościowego. Wirus stosuje "zasłonę dymną" z obficie wytwarzanych antygenów

powierzchniowych, aby przeciwdziałać reakcji immunologicznej; organizm uczy się tolerować antygen

wirusa, dzięki czemu ten może długie lata istnieć i reprodukować się w wątrobie gospodarza, który

żyje dalej, nieświadom zagrożenia. To tylko jedna z "inteligentnych" sztuczek wirusa.

Zebrane dane nie pozostawiają cienia wątpliwości, że potrzebny jest tu model uwzględniający

złożone i zależne od czasu oddziaływania między znanymi i nieznanymi zmiennymi. Jednak

konwencjonalne metody budowania modeli niezbyt się nadają do tak złożonego problemu,

wymagającego przyjęcia bardzo wielu założeń. Czy nauka o złożoności stwarza nadzieję, iż uda się

skonstruować dynamiczne i ewolucyjne modele, opisujące tę sytuację? Autorzy Granic zlożoności

przekonują nas, że tak jest w istocie, gdyż obecnie uczeni rozważają inne złożone problemy:

prawdziwe problemy, z jakimi mamy do czynienia w rzeczywistym świecie, nie zaś konstrukcje

"doświad-czalników", pozbawione bogactwa, które cechuje naturę. Książka ta stwarza nadzieję, że

złożone problemy okażą się rozwiązywalne. Można w niej znaleźć również przykłady metod syntezy i

analizy, które coraz częściej stosują biolodzy i uczeni zajmujący się naukami medycznymi, zmuszeni

do radzenia sobie z kłopotliwym bogactwem zmiennych.

Autorzy mówią także o pokusach redukcjonizmu. Tradycyjna nauka, zgodnie z greckim ideałem,

uwielbia prostotę, harmonię, symetrię i inne atrybuty czystego piękna. Według pewnych interpretacji,

Platon uczył, że widzialny świat nie jest tak rzeczywisty, jak jego istota ukryta za złożonością zjawisk,

rzeczą zaś filozofa jest poznanie tej istoty. Nauki empiryczne usiłują poznać tę istotę, tworząc obraz

świata, wywodzący się z doświadczeń, ale maksymalnie uproszczony. Na przykład nauki

redukcjonłstyczne, zainteresowane cząstkami elementarnymi i ich oddziaływaniami lub też genami i

molekułami ważnymi w biologii, umożliwiły – zwłaszcza w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat –

ogromny wzrost naszej wiedzy między innymi dlatego, że pozwoliły stworzyć narzędzia i metody

nieznane w przeszłości. W układach nieliniowych całość jest jednak czymś więcej niż prostą sumą

części. Takie układy można zrozumieć jedynie wtedy, gdy badamy ich zachowanie "globalne", a nie

tylko szczegółowo analizujemy detale ich budowy. Niewykluczone, że w naukach takich jak medycyna

właśnie złożoność jest kluczem do rozwiązania istniejących problemów. Gdy wskutek choroby układ

biologiczny źle funkcjonuje, pełna znajomość złożoności organizmu pozwala na interwencję w różnych

jego miejscach. Warto znać "prawdziwą" przyczynę choroby, to znaczy jeden istotny element, który ją

spowodował, ale często nie można jej wykryć lub jest ona fikcją, wymyśloną przez badacza, który

chciałby uzyskać proste rozwiązanie złożonego problemu. Jak można się przekonać, czytając tę

książkę, inżynierowie i uczeni zajmujący się zastosowaniami nauki są ludźmi pragmatycznymi,

doskonale pamiętającymi, że "lepsze jest wrogiem dobrego". Badania zjawisk na granicy między

chaosem i porządkiem, gdzie zdaniem niektórych kryje się klucz do zrozumienia problemów natury,

zapewne nie doprowadzą do znalezienia ścisłych rozwiązań, ale otrzymane wyniki dadzą się

zastosować w praktyce i pozwolą na zrozumienie tych procesów.

W tej książce czytelnicy znajdą wiele ekscytujących rzeczy. Na przykład Boska gra narodziła się

jako matematyczna zabawa, w której obowiązywały proste reguły, ale doprowadziła do powstania

konstrukcji, wykazujących cechy żywych układów, takich jak wirtualne ryby, rozpraszające się na

widok wirtualnego rekina, i wirtualne pszczoły, zdradzające upodobanie do takich samych kwiatów jak

rzeczywiste pszczoły. Innym przykładem jest wykorzystanie DNA do wykonywania skomplikowanych

obliczeń oraz konstrukcja sztucznego życia, czyli programów komputerowych zachowujących się jak

żywy organizm. Te cechy można przy tym przekazać robotom, które pracują w odległych miejscach,

takich jak kratery aktywnych wulkanów, powierzchnia Księżyca lub Marsa, i które wyglądają jak owady

zaprojektowane przez inteligentnego projektanta, choć ich zadaniem jest badanie natury.

W ramach takich badań sztucznego życia uczeni konstruują również programy ewolucyjne, które

pozwalają, aby opisywane przez nie "biomorfy" konkurowały o przeżycie – na przykład walcząc o

dostęp do pamięci i o czas obliczeniowy komputera. Proces ten różni się od ewolucji naturalnej tym,

że to uczony określa reguły przeżycia. Wobec tego twórczy naukowiec odgrywa rolę boga w

stworzonym przez siebie świecie. Podczas pierwszej konferencji na temat sztucznego życia w Los

Alamos w 1987 roku Richard Dawkins, zoolog z Oksfordu, przedstawił swój program Ślepy

zegarmistrz, symulujący ewolucję różnych uporządkowanych form, przy czym to Dawkins dokonywał

selekcji, kierując się względami estetycznymi. Thomas Ray i inni opracowali programy, w których

wskutek ewolucji powstają najrozmaitsze struktury bez interwencji celowo działającego twórcy.

Ludzkość ma powody, żeby czuć niepokój z powodu twórczej "arogancji" uczonych. Ich pomysły

mogą łatwo podsycić obawy, jakie dwa wieku temu wzbudził potwór Yictora Franken-steina. Nie

brakuje współczesnych artykulacji takich koncepcji. Znany krystalograf Bernal stwierdził, że ludzie nie

zadowolą się naśladowaniem znanych form życia, lecz spróbują Je ulepszyć. Biolog molekularny,

jeden z bohaterów filmu i książki Park jurajski, tworząc dinozaury, nie zadowolił się prostym

kopiowaniem dawnych stworzeń na podstawie odnalezionego DNA. Zamiast tego dodał geny

przyspieszające rozwój, spróbował stworzyć populację, składającą się z osobników jednej płci, i

usiłował zmienić ich sposób poruszania, tak aby lepiej pasowały do wyobrażeń publiczności. Te

pomysły były skazane na niepowodzenie między innymi dlatego, że zbyt słabo rozumiemy wpływ, jaki

nauka wywiera na środowisko.

Krytyk i eseista Gilbert Highet pisze o Hiobie, który podczas wielkiej burzy uświadamia sobie

potęgę sił przyrody. Badania złożoności, nawet jeśli nie doprowadzą do znalezienia w pełni

satysfakcjonujących rozwiązań, powinny uświadomić reduk-cjonistom, że niezależnie od tego, ile

zbiorą szczegółowych informacji i jak ogólne teorie stworzą, zawsze coś pozostanie za granicą

obecnej wiedzy. Każde doświadczenie, jakie wykonujemy w celu sprawdzenia hipotezy, prowadzi do

nowych pytań. Tajemnice przyrody nie mają granic, podobnie jak nasze pragnienie ich poznania.

Badania nad złożonością stwarzają okazję, żeby zatrzymać się choć na chwilę, przyjrzeć globalnym

oddziaływaniom między elementami podstawowymi – cząstkami elementarnymi, atomami, genami – i

stworzyć syntezę, wykraczającą poza granice poszczególnych dziedzin nauki. Tylko w ten sposób

możemy uzyskać pełny obraz natury.

Barach Blumberg

laureat Nagrody Nobla

PODZIĘKOWANIA

Minęło już niemal dziesięć lat od chwili, kiedy podczas nocnej rozmowy o naturze czasu i jego

związkach z ewolucją złożonych układów po raz pierwszy pomyśleliśmy, że moglibyśmy napisać

razem książkę. W taki sposób powstała Strzatka czasu, która ukazała się w 1990 roku i została już

przetłumaczona na ponad tuzin języków. Granice złożoności to jej kontynuacja. Omawiamy tu

dokładniej i szerzej pojęcia, z którymi zetknęliśmy się w Strzałce czasu, a szczególnie złożoność,

samoorganizację i sztuczne życie.

Kompozycja książki jest podporządkowana tym głównym koncepcjom, tak aby nie zostały one

przesłonięte przez opowieści o osobach, które wzięły udział w ich tworzeniu. Staraliśmy się również

umieścić omawiane idee w ogólnym kontekście, przedstawiając historyczny rozwój odpowiednich

dziedzin nauk przyrodniczych, techniki i matematyki. W miarę możliwości unikaliśmy specjalistycznego

żargonu i całkowicie zrezygnowaliśmy z matematyki. Numerowane przypisy, przeznaczone dla

czytelników głębiej wprowadzonych w naukę, ukryte są na końcu książki; tam też znajdują się

szczegółowe odnośniki do literatury naukowej oraz rozmaite dziwaczne lub fascynujące wiadomości, z

których podania nie potrafiliśmy zrezygnować. Czytelnicy zainteresowani dalszym poszerzaniem swej

wiedzy o omawianych problemach mogą skorzystać z obszernej bibliografii. Wielu czytelnikom

zapewne ułatwi lekturę słowniczek terminów naukowych.

Jesteśmy ogromnie zobowiązani osobom, które pomogły nam w czasie pracy nad książką. Bardzo

dziękujemy Maxowi Hastlngsowi, redaktorowi "The Daily Telegraph", który umożliwił Rogerowi

Highfleldowi skorzystanie ze stypendium w Balliol College w Oksfordzie w 1994 roku. Podczas pobytu

na uniwersytecie Highfield często korzystał z pomocy i wsparcia Barucha Blumberga, będącego

wówczas dyrektorem Balliol. Atmosfera nauki na najwyższym poziomie, jaką jest przesycone

Laboratorium Schlumbergera, była dla Petera Coveneya źródłem inspiracji.

Wielu kolegów nie szczędziło czasu, żeby wyjaśnić nam różne problemy i dostarczyć informacji.

Jesteśmy szczególnie wdzięczni Johnowi Billinghamowi, który wielokrotnie przeczytał cały

maszynopis, i Bruce'owl Boghosianowl za długie dyskusje i wiele celnych sugestii. Chcielibyśmy

również serdecznie podziękować Baruchowi Blumbergowi za częste słowa zachęty, komentarze i

napisanie przedmowy.

Jesteśmy bardzo wdzięczni wielu osobom za twórczą krytykę pierwszej wersji książki. Oto ich lista:

Len Adleman, Shara Amin, Steve Appleby, Michael Arbib, Robert Axelrod, Par Bak, Gary Barker,

Mark Bedau, Colin Blakemore, Tim Bliss, Grego-ry Chaitin, Dave Cliff, Francis Crick, Jim Crutchfield,

Derek Denton, David Deutsch, Rodney Douglas, Gerald Edelman, Manfred Eigen, Jose-Luls

Fernandez, Brlan Goodwin, Geof-frey Hinton, Andrew Hodges, John Holland, Xiaoping Hu, Gerald

Joyce, Stuart Kauffman, James Lake, Chris Langton, Wil-liam Latham, Ralph Linsker, Seth Lloyd,

James Lovelock, Lulgl Luisi, Paul Mcllroy, Misha Mahowald, Carlo Maley, Chri-stof von der Malsburg,

Norman Margolus, Mario Markus, Robert May, David Miller, Melanie Mitchell, Denis Noble, Martin

Nowak, Leslie Orgel, Oliver Penrose, Roger Penrose, Edmund Rolls, Steven Rosę, Riitta Salmelin,

Antoine Schlijper, Terry Sejnowski, David Sherrington, Karl Sims, Olaf Sporns, Oliver Strimpel, Doron

Swade, Harry Swinney, Jim Tabony, John Taylor, Roger Traub, Lotfl Zadeh i Semir Zeki.

Jesteśmy również bardzo zobowiązani licznym osobom, które dostarczyły nam informacji lub

zgodziły się na rozmowę z nami. Byli to: Igor Aleksander, Anthony Arak, Wallace Broec-ker, Rodney

Brooks, Marilyn Butler, John Conway, Malcolm Cooper, Elena Coveney, Richard Dawkins, Dań

Dennett, Rodney Douglas, Tim Dowling, Karl Friston, Peter Fromherz, Hugo de Garis, Murray Gell-

Mann, John Habgood, Danny Hills, Peter Hilton, Rufus Johnston, Julian Lewin, Robert Littell, Chri-

stopher Longuet-Higgins, Sindey Nagel, Tom Ray, Urs Ribary, John Searle, Hava Siegelmann, Tom

Stoppard, Demetri Terzo-poulos, Tom Toffoli, Giulio Tononi, Paul Verschure, Peter Walde, James

Watson, Gerard Weisbuch i Stephen Wolfram.

Wiele osób zapoznało się z fragmentami tej książki i zechciało wskazać nam liczne niejasności,

wymagające poprawy. Do osób tych należą: Samira Ahmed, Oscar Bandtlow, Julia Brookes, Jon

Dagley, Richard Dały, Andre Emerton, Allan Evans, Heather Gething, Ronald i Doris Highfield, David

Johnson, Mehul Khimasia, Tony Manzi, Sarnia Nehme i Keir Novik. Mehul i Keir pomogli nam również

zrobić korektę.

Rzecz jasna, wyłącznie my ponosimy odpowiedzialność za wszystkie błędy, jakie pozostały.

Wymienione tu osoby nie zawsze zgadzają się z naszymi poglądami wyrażonymi w książce.

Jesteśmy bardzo zobowiązani autorom rysunków i zdjęć, które dostarczyli między innymi William

Latham, Mario Markus, Karl Sims, Nick Waters i Michael Whiteley. Dziękujemy pracownikom

Laboratorium Daresbury oraz Davidowi Stuartowi i jego współpracownikom z Wydziału Biologii

Molekularnej Uniwersytetu w Oksfordzie za zdjęcie struktury wirusa pryszczycy (choroba racic i

pyska).

Coveney Peter, Highfield Roger - Granice zlozonosci.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: