Τι ακριβώς εννοούμε όταν λέμε πως κάτι -μια φυσική δομή ή ένα κοινωνικό σύστημα- «βυθίστηκε» ή «κατέρρευσε» στο χάος;
Από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα, η επίκληση του χάους γίνεται αποκλειστικά για να περιγράψουμε διεργασίες αποδιοργάνωσης, αποσάθρωσης και καταστροφής. Οι περισσότεροι από εμάς είναι απολύτως πεπεισμένοι ότι η εισβολή του χάους στα φυσικά, κοινωνικά, οικονομικά ή βιολογικά συστήματα οδηγεί, αναπόδραστα και νομοτελειακά, στην αποδόμησή τους: η επικράτηση του χάους ισοδυναμεί με πλήρη αποδιοργάνωση, και άρα με ολοκληρωτική καταστροφή κάθε μορφής οργάνωσης. Θα πρέπει συνεπώς να ακούγεται τρελό ή και ολότελα παράδοξο το να τολμά κανείς να μιλά για «αρχιτεκτονική του χάους», υπονοώντας ότι πίσω από την αταξία κρύβεται κάποιο είδος οργάνωσης. Κοντολογίς, ότι ακόμη και οι χαώδεις δυναμικές κρύβουν κάποια... δομή.
Στο άκουσμα τέτοιων προκλητικών δηλώσεων ο δύσπιστος αναγνώστης θα μπορούσε να αντιτείνει: οι μεγάλες φυσικές καταστροφές, όπως ο πρόσφατος μεγα-σεισμός στην Ιαπωνία, η τελευταία διεθνής οικονομική κρίση ή οι επιδημίες ασθενειών που ταλανίζουν την ανθρωπότητα δεν αποτελούν άραγε τα απτά όσο και τραγικά παραδείγματα της «καταστροφικής δύναμης» και της «οργής» της φύσης, της εισβολής δηλαδή του «παράλογου» χάους στην εύτακτη και εύρυθμη ανθρώπινη πραγματικότητα;
Με πολλά επιχειρήματα θα μπορούσε να αντικρούσει κανείς αυτή την αφελή κρυπτοθεολογική και άκρως απλοϊκή ταύτιση της φύσης με τις «δυνάμεις του κακού». Σε κάθε περίπτωση πάντως είναι ολότελα ακατανόητο το πώς και το γιατί η φύση θα έπρεπε (ή θα μπορούσε!) να είναι «οργισμένη» ή «εκδικητική» με τους ανθρώπους.
Με αφορμή λοιπόν τις πρόσφατες φυσικές και κοινωνικοοικονομικές καταστροφές έχει, πιστεύουμε, ιδιαίτερο ενδιαφέρον να εξετάσουμε αν, και σε ποιο βαθμό, η σύγχρονη επιστημονική σκέψη είναι όντως σε θέση να κατανοεί αφ' ενός τη χαώδη και ενίοτε καταστροφική δυναμική της φύσης και αφ' ετέρου τα νοητικά κολλήματα και τις γνωσιακές προκαταλήψεις που, μέχρι πολύ πρόσφατα, μας εμπόδιζαν να αναγνωρίζουμε -και ακόμη λιγότερο να κατανοούμε- το ρόλο και τη σημασία των χαοτικών φαινομένων.
Εξάλλου, όπως θα δούμε, η αναγνώριση του δημιουργικού ρόλου του χάους και των χαοτικών δυναμικών στην εξέλιξη των πολύπλοκων συστημάτων -φυσικών και κοινωνικών- συνεπάγεται τη ριζική αναθεώρηση όχι μόνο της κυρίαρχης, μέχρι πρόσφατα, επιστημονικής μεθόδου, αλλά και της ίδιας της επιστημονικής ορθολογικότητας. Ισως μάλιστα έτσι μπορεί να εξηγηθεί η επίμονη παραγνώριση και η συστηματική υποβάθμιση του χάους από την επιστημονική σκέψη.
Η διάψευση των βεβαιοτήτων
«Η επιστήμη εξακολουθεί να είναι η εξ αποκαλύψεως προφητική περιγραφή του κόσμου, όπως αυτός φαίνεται από ένα θεϊκό ή δαιμονικό σημείο αναφοράς». Με αυτό το καυστικό σχόλιο ο νομπελίστας Ιλια Πριγκοζίν και η στενή συνεργάτις του Ιζαμπέλ Στέντζερς στιγματίζουν τις μεταφυσικές προϋποθέσεις και τις ιδεοληψίες της κλασικής φυσικής, δηλαδή της επιστήμης του Νεύτωνα, «του νέου Μωυσή, στον οποίο αποκαλύφθηκε η αλήθεια του κόσμου», όπως επισημαίνουν στο σπουδαίο βιβλίο τους «Τάξη μέσα από το Χάος» (βλ. ελλ. έκδ. Κέδρος).
Πράγματι, ήδη από το 17ο αιώνα, την εποχή της διαμόρφωσης της νεότερης επιστημονικής μεθόδου από τους Γαλιλέο, Καρτέσιο και Νεύτωνα, η κατανόηση και η τεχνολογική ιδιοποίηση του φυσικού κόσμου βασίστηκε στην αναγωγιστική σκέψη και πρακτική: στην απλοποίηση των προβλημάτων, μέσω των κατάλληλων μαθηματικών εργαλείων, και στη συστηματική αναγωγή των σύνθετων φαινομένων σε πιο απλά, τα οποία και θεωρούνταν «η αιτία» των πρώτων.
Μάλιστα, πάνω σε αυτό ακριβώς το υπερφιλόδοξο αναγωγιστικό πρόγραμμα θα θεμελιωθεί σχεδόν το σύνολο της νεότερης σκέψης και της κοινωνικής πρακτικής: από τη φιλοσοφία μέχρι τις πολιτικές και οικονομικές επιστήμες. Ετσι, σταδιακά επικράτησε ένας ιδιαίτερα παραγωγικός και αιτιοκρατικός τρόπος σκέψης (ντετερμινισμός) που, αργά ή γρήγορα, υποσχόταν να μας αποκαλύψει τα προαιώνια και τελικά αίτια όλων των φαινομένων: όχι μόνο των φυσικών ή των βιολογικών, αλλά και των ανθρωπολογικών ή των κοινωνικών.
Δυστυχώς όμως, παρά τις επίμονες προσπάθειες της «κλασικής» επιστήμης, αποδείχτηκε ότι όλα ανεξαιρέτως τα ορατά ή μακροσκοπικά συστήματα, αυτά δηλαδή που μελετούν οι αστροφυσικοί, οι γεωλόγοι, οι βιολόγοι, οι μηχανικοί, οι οικονομολόγοι, οι γιατροί, υπακούουν σε δύο τουλάχιστον βασικές αρχές οργάνωσης:
- Οι απλοί νόμοι δεν οδηγούν κατ' ανάγκην σε απλές συμπεριφορές, και
- ελάχιστες και φαινομενικά ασήμαντες μεταβολές στις παραμέτρους που διαμορφώνουν ένα πολύπλοκο (δηλαδή μη γραμμικό) σύστημα, μπορεί να οδηγήσουν στο μέλλον σε πολύ μεγάλες αλλαγές στη δομή και τη συμπεριφορά του.
Και, όπως αποδείχτηκε, πρόκειται για το πολύ συνηθισμένο φαινόμενο που σήμερα αποκαλείται «ντετερμινιστικό χάος» (σημειώστε το οξύμωρο των δύο όρων). Ερευνώντας μάλιστα τέτοια χαοτικά φαινόμενα οι επιστήμονες θα διαπιστώσουν ότι είναι πάντα και εγγενώς «μη γραμμικά»: δεν μπορούμε να προβλέψουμε τη μελλοντική τους συμπεριφορά, ακόμη και αν γνωρίζουμε επαρκώς τις αρχικές συνθήκες ή τις προγενέστερες καταστάσεις τους. Ομως, για όλες αυτές τις εξελίξεις θα πούμε περισσότερα στο επόμενο άρθρο μας σχετικά με τον ανεπίλυτο δεσμό που συνδέει πλέον άρρηκτα την αταξία με τη γένεση και τη διατήρηση της πολυπλοκότητας.
Συχνά ταυτίζουμε -εσφαλμένα- το χάος με την απόλυτη αταξία, δηλαδή με την απουσία κάθε οργάνωσης και εσωτερικής συνοχής: «χαώδεις» είναι οι καταστάσεις ή τα φαινόμενα που θεωρούμε ότι δεν υπόκεινται σε ακριβείς κανόνες ή νόμους και συνεπώς αντιστέκονται σε κάθε μας προσπάθεια πρόβλεψης, ελέγχου ή τεχνολογικής χειραγώγησής τους. Πρόκειται, ενδεχομένως, για μια νοητική στάση που πολύ πιθανά σχετίζεται με την ίδια την οργάνωση και τη λειτουργία του ανθρώπινου νου.
Η ακαταμάχητη έλξη του... χάους
Εντούτοις, σήμερα το χάος έχει πλέον εισβάλει επίσημα και μάλιστα πολύ δημιουργικά στην ανθρώπινη σκέψη: και όχι μόνο, όπως στο παρελθόν, ως το μέτρο της άγνοιάς μας, αλλά ως η απαραίτητη προϋπόθεση για μια βαθύτερη κατανόηση του κόσμου που μας περιβάλλει! Η εγγενής αστάθεια και η ευαισθησία από τις αρχικές συνθήκες, με άλλα λόγια η χαώδης ή, αν προτιμάτε, η μη γραμμική δυναμική, θεωρούνται πλέον τα τυπικά γνωρίσματα όλων των πολύπλοκων δομών (φυσικών ή τεχνητών): από την εύρυθμη λειτουργία της ανθρώπινης καρδιάς μέχρι το παγκόσμιο χρηματοπιστωτικό σύστημα.
Τώρα, ένα εύλογο αλλά εξαιρετικά ανησυχητικό ερώτημα που προκύπτει από αυτές τις εξελίξεις είναι το εξής: Οι σημερινοί πολιτικοί, πέρα από τα επιστημονικοφανή πυροτεχνήματα που κατά καιρούς χρησιμοποιούν, διαθέτουν άραγε τα απαραίτητα γνωστικά εργαλεία για να κατανοήσουν, και κυρίως για να αντιμετωπίσουν, την πολύπλοκη δυναμική τάξης-αταξίας, όπως αυτή αποκρυσταλλώνεται στην τρέχουσα κρίση του κυρίαρχου μοντέλου διαχείρισης της κοινωνίας;
Διότι είναι πλέον σαφές ότι για τη σημερινή πολύμορφη πλανητική κρίση -κρίση ταυτόχρονα γεωλογική, οικολογική και κοινωνικοοικονομική- ευθύνεται πρωτίστως το κλασικό γραμμικό, αναγωγιστικό και απολύτως απλοϊκό πρότυπο κατανόησης και διαχείρισης της χαώδους δυναμικής που συνεπάγεται αλλά και προϋποθέτει η νέα «παγκοσμιοποιημένη» ανθρώπινη κατάσταση.
οι μη γραμμικές αλληλεπιδράσεις
Ο αλλόκοτος βρόχος: τάξη - αταξία
Μέχρι τα μέσα του εικοστού αιώνα στη δυτική σκέψη κυριαρχούσε η άποψη ότι για την επιστημονική «εξήγηση», και συνεπώς για την ουσιαστική κατανόηση, οποιουδήποτε φαινομένου αναγκαία και ικανή συνθήκη είναι η ανακάλυψη των «αιτιών» και των «νόμων» που καθορίζουν την εμφάνιση και την ανάπτυξή του.
Ακόμη και αυτή η ίδια η ορθολογικότητα της ανθρώπινης σκέψης θεωρούσαν ότι ταυτίζεται και εξαρτάται αποκλειστικά από την ικανότητά της να ερμηνεύει «αιτιοκρατικά» τα περίπλοκα φαινόμενα που διερευνά, είτε αυτά είναι φυσικά είτε κοινωνικά.
Με ποια εργαλεία όμως μπορούμε να αποτιμήσουμε την επιτυχία ή όχι μιας επιστημονικής εξήγησης, δηλαδή μιας αιτιοκρατικής περιγραφής; Ο ασφαλέστερος τρόπος είναι προφανώς η μαθηματικοποίηση του προβλήματος. Και, ως γνωστόν, οι διαφορικές εξισώσεις αποτελούν αποδεδειγμένα τον πλέον επιτυχή τρόπο «μετάφρασης» στη γλώσσα των μαθηματικών των γραμμικών, δηλαδή των αυστηρά ντετερμινιστικών διασυνδέσεων μεταξύ αιτίας - αποτελέσματος.
Πράγματι, όπως απέδειξε το 17ο αιώνα ο Νεύτων, εφαρμόζοντας το διαφορικό λογισμό στην περιγραφή των φυσικών φαινομένων, μπορούμε όχι απλώς να εξηγήσουμε νομοτελειακά (π.χ. με το νόμο της βαρύτητας) τη δυναμική των φυσικών φαινομένων στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον, αλλά και να ενοποιήσουμε φυσικά φαινόμενα που μέχρι τότε φαίνονταν εντελώς ανεξάρτητα μεταξύ τους: από την πτώση ενός μήλου πάνω στη Γη μέχρι την κίνηση ενός πλανήτη ή ενός δορυφόρου γύρω από τον Ηλιο.
Η πρώτη «ντροπαλή» εμφάνιση του χάους
Το πρόβλημα των «τριών σωμάτων» αποτελεί την πιο απλή εκδοχή του προβλήματος της αμοιβαίας αλληλεπίδρασης των «πολλαπλών σωμάτων», που επί έναν αιώνα αποτελούσε τον εφιάλτη της νευτώνειας δυναμικής.
Για να μελετήσει αυτή την ασύλληπτης δυσκολίας σπαζοκεφαλιά, ο Πουανκαρέ αποφάσισε να υιοθετήσει μια γεωμετρική ή ακριβέστερα μια τοπολογική προσέγγιση του προβλήματος, δηλαδή να αναλύσει τις τροχιές των τριών αλληλεπιδρώντων σωμάτων στο χώρο των φάσεων. Πρόκειται για έναν αφηρημένο μαθηματικό χώρο που αποδεικνύεται εξαιρετικά χρήσιμος και βολικός για την αναπαράσταση περίπλοκων δυναμικών αλληλεπιδράσεων.
Αναλύοντας υπομονετικά τα γραφήματα που προέκυπταν από την είσοδο ενός τρίτου σώματος, κατέληξε στο εξωφρενικό συμπέρασμα ότι μακροχρόνιες προβλέψεις είναι αδύνατες διότι οι μαθηματικές εξισώσεις, δηλαδή οι σειρές που περιγράφουν τις τροχιές των τριών αλληλεπιδρώντων ουράνιων σωμάτων, όχι μόνο δεν συγκλίνουν σε κάποιες προκαθορισμένες θέσεις, αλλά αντίθετα αποκλίνουν!
Πρώτος λοιπόν ο Πουανκαρέ έδειξε πόσο ουτοπικό και πρακτικά ανεφάρμοστο ήταν το φιλόδοξο πρόγραμμα της «κλασικής» φυσικής για την ασφαλή πρόβλεψη και την πλήρη ντετερμινιστική περιγραφή όλων των φυσικών φαινομένων. Ανοίγοντας έτσι το δρόμο -χωρίς ίσως να το συνειδητοποιεί και ο ίδιος- για την επέλαση του χάους στη σύγχρονη επιστημονική σκέψη.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 26ης Μαρτίου 2011
η αυθόρμητη ανάδυση της πολυπλοκότητας
Αυτοοργάνωση: η απάντηση στην αβεβαιότητα
Στο συλλογικό φαντασιακό των δυτικών κοινωνιών αλλά και της κάθε επιστήμης, η έρευνα της πραγματικότητας έχει αξία και νόημα μόνο στο μέτρο που μας αποκαλύπτει τους «αιώνιους» και «αμετάβλητους» νόμους της φύσης.
Φανταστείτε λοιπόν πόσο δυσάρεστη έκπληξη ήταν για τους ειδικούς και το ευρύτερο κοινό, όταν διαπίστωσαν ότι στις περισσότερες περιπτώσεις ακόμη και η πλήρης γνώση των βασικών νόμων δεν συνεπάγεται αυτομάτως την πλήρη κατανόηση των φαινομένων ούτε οδηγεί, κατ' ανάγκην, σε ασφαλείς προβλέψεις για τη μελλοντική τους συμπεριφορά.
Πράγματι, όπως είδαμε στα δύο προηγούμενα άρθρα μας, περί τα τέλη του 1960 όλο και περισσότεροι επιφανείς επιστήμονες άρχισαν να συνειδητοποιούν αφενός πόσο μάταιη ήταν κάθε προσπάθεια «αναγωγής» των περισσότερων φυσικών φαινομένων στις απλούστερες δομικές τους μονάδες και αφετέρου πόσο ανέφικτη ήταν η «ακριβής πρόβλεψη» της συμπεριφοράς των πολύπλοκων συστημάτων (φυσικών και κοινωνικών): από τις τροχιές τριών αλληλεπιδρώντων ουράνιων σωμάτων μέχρι τη δυναμική των χρηματοπιστωτικών αγορών.
Ακόμη και αυτή η ίδια η ορθολογικότητα της ανθρώπινης σκέψης θεωρούσαν ότι ταυτίζεται και εξαρτάται αποκλειστικά από την ικανότητά της να ερμηνεύει «αιτιοκρατικά» τα περίπλοκα φαινόμενα που διερευνά, είτε αυτά είναι φυσικά είτε κοινωνικά.Με ποια εργαλεία όμως μπορούμε να αποτιμήσουμε την επιτυχία ή όχι μιας επιστημονικής εξήγησης, δηλαδή μιας αιτιοκρατικής περιγραφής; Ο ασφαλέστερος τρόπος είναι προφανώς η μαθηματικοποίηση του προβλήματος. Και, ως γνωστόν, οι διαφορικές εξισώσεις αποτελούν αποδεδειγμένα τον πλέον επιτυχή τρόπο «μετάφρασης» στη γλώσσα των μαθηματικών των γραμμικών, δηλαδή των αυστηρά ντετερμινιστικών διασυνδέσεων μεταξύ αιτίας - αποτελέσματος.
Πράγματι, όπως απέδειξε το 17ο αιώνα ο Νεύτων, εφαρμόζοντας το διαφορικό λογισμό στην περιγραφή των φυσικών φαινομένων, μπορούμε όχι απλώς να εξηγήσουμε νομοτελειακά (π.χ. με το νόμο της βαρύτητας) τη δυναμική των φυσικών φαινομένων στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον, αλλά και να ενοποιήσουμε φυσικά φαινόμενα που μέχρι τότε φαίνονταν εντελώς ανεξάρτητα μεταξύ τους: από την πτώση ενός μήλου πάνω στη Γη μέχρι την κίνηση ενός πλανήτη ή ενός δορυφόρου γύρω από τον Ηλιο.
Η εκδίωξη από τον γραμμικό παράδεισο
Σύμφωνα με το παραπάνω γραμμικό-αιτιοκρατικό πρότυπο εξήγησης, μικρά αίτια προκαλούν πάντα μικρά αποτελέσματα, ενώ όλες οι σημαντικές ή οι μεγάλες αλλαγές που παρατηρούνται προκύπτουν, υποτίθεται, αποκλειστικά από την αθροιστική συσσώρευση πολλών μικρών αιτιών.
Εντούτοις, ανέκαθεν ήταν γνωστό ότι πάρα πολλά φυσικά ή κοινωνικά φαινόμενα ήταν, και σε μεγάλο βαθμό παραμένουν ακόμη και σήμερα, μη προβλέψιμα. Τυπικά παραδείγματα είναι οι ξαφνικές αλλαγές του καιρού, οι μεγάλοι καταστροφικοί σεισμοί, η εκδήλωση μιας ασθένειας ή η ταχύτατη διάδοση μιας επιδημίας, καθώς και οι σοβαρές χρηματοπιστωτικές κρίσεις ή οι μεγάλες ιστορικές και κοινωνικές αλλαγές.
Και δυστυχώς, όπως συνειδητοποιούμε καθημερινά, η περιγραφή μέσω γραμμικών εξισώσεων τόσο των πολλαπλών αιτιών όσο και της πολύπλοκης δυναμικής αυτών των φαινομένων είναι όχι μόνον εξαιρετικά δύσκολη αλλά και άκρως παραπλανητική. Αλλά και οι όποιες προβλέψεις μας σχετικά με τη μελλοντική εξέλιξη τέτοιων πολύπλοκων φαινομένων αποδεικνύονται εξίσου επισφαλείς και αβέβαιες.
Πώς όμως εξηγείται αυτή η εμφανής ανεπάρκεια και η προβλεπτική αποτυχία του παραδοσιακού γραμμικού και ντετερμινιστικού τρόπου σκέψης; Η συνήθης απολογητική στρατηγική που υιοθετούν αρκετοί ειδικοί είναι να επικαλούνται την προσωρινή άγνοιά μας ορισμένων παραμέτρων. Με άλλα λόγια, διατείνονται ότι η εξόφθαλμη αδυναμία μας να κατανοούμε ή να προβλέπουμε τέτοια περίπλοκα φαινόμενα δεν οφείλεται καθόλου στην απλοϊκή και απλουστευτική μέθοδο προσέγγισής τους αλλά στην παράλειψη κάποιας υποθετικής μεταβλητής, την οποία «απλώς» δεν λαμβάνουμε υπόψη μας επειδή την αγνοούμε!
Και όπως θα δούμε, μόνο κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1960, η διεθνής επιστημονική κοινότητα άρχισε να προβληματίζεται σοβαρά γύρω από τη θεωρητική και την πρακτική αναγκαιότητα εφαρμογής κάποιων εναλλακτικών, δηλαδή μη γραμμικών μοντέλων εξήγησης. Αν, πάντως, θέλει κανείς να προσδιορίσει την επίσημη ημερομηνία εισόδου της χαώδους δυναμικής στην επιστήμη της φυσικής, θα πρέπει να ανασύρει από τη σκόνη της ιστορίας το πρωτοποριακό, μολονότι επί πολλά χρόνια λησμονημένο, έργο του Ζιλ-Ανρί Πουανκαρέ.
Ο μεγαλοφυής Γάλλος φυσικός και μαθηματικός δημοσίευσε το 1889 (!) μια εντυπωσιακή μελέτη με τον φαινομενικά αθώο τίτλο «Σχετικά με το πρόβλημα των τριών σωμάτων και τις εξισώσεις της δυναμικής» (βλ. ειδικό πλαίσιο). Σε 270 σκοτεινές σελίδες αυτός ο συντηρητικός επαναστάτης απέδειξε μαθηματικά ότι το μεγάλο όνειρο της κλασικής φυσικής για την πλήρη πρόβλεψη της μελλοντικής συμπεριφοράς ενός σύνθετου φυσικού συστήματος, το οποίο αποτελείται μόνο από τρία αλληλεπιδρώντα σώματα, είναι καταδικασμένο να μείνει απραγματοποίητο, και όχι τόσο εξαιτίας πρακτικών αδυναμιών αλλά αντίθετα από εγγενή φυσικά αίτια!
Η ανακάλυψη, και κυρίως η αποδοχή, της εγγενούς αστάθειας όλων των μη γραμμικών συστημάτων -της πλειονότητας δηλαδή των φυσικών, των βιολογικών και των κοινωνικών δομών- επιβάλλει ασύλληπτους περιορισμούς, ταυτόχρονα όμως ανοίγει και νέες δυνατότητες στην ανθρώπινη γνώση. Σήμερα θεωρείται βέβαιο ότι πολλές εκδηλώσεις της χαοτικής συμπεριφοράς ενός πολύπλοκου συστήματος δεν προκύπτουν -ούτε βέβαια εξηγούνται- από τα συστατικά μέρη που αποτελούν αυτό το σύστημα.
Σύμφωνα με το παραπάνω γραμμικό-αιτιοκρατικό πρότυπο εξήγησης, μικρά αίτια προκαλούν πάντα μικρά αποτελέσματα, ενώ όλες οι σημαντικές ή οι μεγάλες αλλαγές που παρατηρούνται προκύπτουν, υποτίθεται, αποκλειστικά από την αθροιστική συσσώρευση πολλών μικρών αιτιών.
Εντούτοις, ανέκαθεν ήταν γνωστό ότι πάρα πολλά φυσικά ή κοινωνικά φαινόμενα ήταν, και σε μεγάλο βαθμό παραμένουν ακόμη και σήμερα, μη προβλέψιμα. Τυπικά παραδείγματα είναι οι ξαφνικές αλλαγές του καιρού, οι μεγάλοι καταστροφικοί σεισμοί, η εκδήλωση μιας ασθένειας ή η ταχύτατη διάδοση μιας επιδημίας, καθώς και οι σοβαρές χρηματοπιστωτικές κρίσεις ή οι μεγάλες ιστορικές και κοινωνικές αλλαγές.
Και δυστυχώς, όπως συνειδητοποιούμε καθημερινά, η περιγραφή μέσω γραμμικών εξισώσεων τόσο των πολλαπλών αιτιών όσο και της πολύπλοκης δυναμικής αυτών των φαινομένων είναι όχι μόνον εξαιρετικά δύσκολη αλλά και άκρως παραπλανητική. Αλλά και οι όποιες προβλέψεις μας σχετικά με τη μελλοντική εξέλιξη τέτοιων πολύπλοκων φαινομένων αποδεικνύονται εξίσου επισφαλείς και αβέβαιες.
Πώς όμως εξηγείται αυτή η εμφανής ανεπάρκεια και η προβλεπτική αποτυχία του παραδοσιακού γραμμικού και ντετερμινιστικού τρόπου σκέψης; Η συνήθης απολογητική στρατηγική που υιοθετούν αρκετοί ειδικοί είναι να επικαλούνται την προσωρινή άγνοιά μας ορισμένων παραμέτρων. Με άλλα λόγια, διατείνονται ότι η εξόφθαλμη αδυναμία μας να κατανοούμε ή να προβλέπουμε τέτοια περίπλοκα φαινόμενα δεν οφείλεται καθόλου στην απλοϊκή και απλουστευτική μέθοδο προσέγγισής τους αλλά στην παράλειψη κάποιας υποθετικής μεταβλητής, την οποία «απλώς» δεν λαμβάνουμε υπόψη μας επειδή την αγνοούμε!
Και όπως θα δούμε, μόνο κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1960, η διεθνής επιστημονική κοινότητα άρχισε να προβληματίζεται σοβαρά γύρω από τη θεωρητική και την πρακτική αναγκαιότητα εφαρμογής κάποιων εναλλακτικών, δηλαδή μη γραμμικών μοντέλων εξήγησης. Αν, πάντως, θέλει κανείς να προσδιορίσει την επίσημη ημερομηνία εισόδου της χαώδους δυναμικής στην επιστήμη της φυσικής, θα πρέπει να ανασύρει από τη σκόνη της ιστορίας το πρωτοποριακό, μολονότι επί πολλά χρόνια λησμονημένο, έργο του Ζιλ-Ανρί Πουανκαρέ.
Ο μεγαλοφυής Γάλλος φυσικός και μαθηματικός δημοσίευσε το 1889 (!) μια εντυπωσιακή μελέτη με τον φαινομενικά αθώο τίτλο «Σχετικά με το πρόβλημα των τριών σωμάτων και τις εξισώσεις της δυναμικής» (βλ. ειδικό πλαίσιο). Σε 270 σκοτεινές σελίδες αυτός ο συντηρητικός επαναστάτης απέδειξε μαθηματικά ότι το μεγάλο όνειρο της κλασικής φυσικής για την πλήρη πρόβλεψη της μελλοντικής συμπεριφοράς ενός σύνθετου φυσικού συστήματος, το οποίο αποτελείται μόνο από τρία αλληλεπιδρώντα σώματα, είναι καταδικασμένο να μείνει απραγματοποίητο, και όχι τόσο εξαιτίας πρακτικών αδυναμιών αλλά αντίθετα από εγγενή φυσικά αίτια!
Η ανακάλυψη, και κυρίως η αποδοχή, της εγγενούς αστάθειας όλων των μη γραμμικών συστημάτων -της πλειονότητας δηλαδή των φυσικών, των βιολογικών και των κοινωνικών δομών- επιβάλλει ασύλληπτους περιορισμούς, ταυτόχρονα όμως ανοίγει και νέες δυνατότητες στην ανθρώπινη γνώση. Σήμερα θεωρείται βέβαιο ότι πολλές εκδηλώσεις της χαοτικής συμπεριφοράς ενός πολύπλοκου συστήματος δεν προκύπτουν -ούτε βέβαια εξηγούνται- από τα συστατικά μέρη που αποτελούν αυτό το σύστημα.
Χάος από το πέταγμα μιας... πεταλούδας
Τυπικό παράδειγμα αυτής της νέας συλλογικής και αναδυόμενης μη γραμμικής συμπεριφοράς αποτελεί η πρόβλεψη του καιρού. Ολοι γνωρίζουμε εμπειρικά ότι το χειμώνα κάνει κρύο ενώ το καλοκαίρι ζέστη. Πολύ πιο δύσκολο είναι να καθορίσουμε εκ των προτέρων, δηλαδή να προβλέψουμε, τις ακριβείς καιρικές συνθήκες που θα εκδηλωθούν, ας πούμε, έπειτα από δέκα ή περισσότερες ημέρες. Και όμως, γνωρίζουμε αρκετά καλά από ποιες βασικές μεταβλητές εξαρτάται ο καιρός σε έναν τόπο μια δεδομένη χρονική στιγμή. Παρ' όλα αυτά ο ορίζοντας πρόβλεψης του μελλοντικού καιρού παραμένει απελπιστικά περιορισμένος.
Το γιατί συμβαίνει αυτό το ανακάλυψε το 1963 ο Εντουαρντ Λόρεντζ όταν, θέλοντας να προσομοιώσει στον υπολογιστή ένα μοντέλο πρόβλεψης του καιρού, εισήγαγε τρία είδη δεδομένων -θερμοκρασία, πίεση του αέρα και ταχύτητα του ανέμου- υπό τη μορφή τριών συζευγμένων μεταξύ τους μη γραμμικών εξισώσεων. Οι εξισώσεις είναι μεταξύ τους συζευγμένες, επειδή τα αποτελέσματα κάθε εξίσωσης εισάγονται ως ακατέργαστα δεδομένα στις επόμενες εξισώσεις, δημιουργώντας έναν βρόχο ανάδρασης. Ετσι, χωρίς να το γνωρίζει, ο Λόρεντζ επανέλαβε ό,τι είχε κάνει πριν από 60 χρόνια ο Πουανκαρέ. Και μάλιστα κατέληξε στα ίδια συμπεράσματα: όπως ακριβώς τα τρία ουράνια σώματα, έτσι και οι τρεις ανατροφοδοτούμενες καιρικές μεταβλητές μάς αποκαλύπτουν την ύπαρξη ενός μη γραμμικού χαοτικού συστήματος, η συμπεριφορά του οποίου, έπειτα από κάποιο χρονικό διάστημα, είναι ουσιαστικά απρόβλεπτη. Και αυτό γιατί το καιρικό σύστημα είναι εξαιρετικά ευαίσθητο ακόμη και στις πιο ασήμαντες επιρροές. Ετσι, ακραία καιρικά φαινόμενα σε έναν τόπο μπορεί να πυροδοτηθούν από το φτερούγισμα μιας πεταλούδας σε κάποια μακρινή περιοχή!
Εκπληξη προκαλεί το ότι χρειάστηκε να περάσουν πάνω από εξήντα χρόνια μέχρι οι φυσικοί να αρχίσουν να ανακαλύπτουν «εκ νέου» και να συνειδητοποιούν τις απρόσμενες επιστημονικές και φιλοσοφικές συνέπειες της πρωτοποριακής έρευνας του Πουανκαρέ.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 26ης Μαρτίου 2011
Τυπικό παράδειγμα αυτής της νέας συλλογικής και αναδυόμενης μη γραμμικής συμπεριφοράς αποτελεί η πρόβλεψη του καιρού. Ολοι γνωρίζουμε εμπειρικά ότι το χειμώνα κάνει κρύο ενώ το καλοκαίρι ζέστη. Πολύ πιο δύσκολο είναι να καθορίσουμε εκ των προτέρων, δηλαδή να προβλέψουμε, τις ακριβείς καιρικές συνθήκες που θα εκδηλωθούν, ας πούμε, έπειτα από δέκα ή περισσότερες ημέρες. Και όμως, γνωρίζουμε αρκετά καλά από ποιες βασικές μεταβλητές εξαρτάται ο καιρός σε έναν τόπο μια δεδομένη χρονική στιγμή. Παρ' όλα αυτά ο ορίζοντας πρόβλεψης του μελλοντικού καιρού παραμένει απελπιστικά περιορισμένος.
Το γιατί συμβαίνει αυτό το ανακάλυψε το 1963 ο Εντουαρντ Λόρεντζ όταν, θέλοντας να προσομοιώσει στον υπολογιστή ένα μοντέλο πρόβλεψης του καιρού, εισήγαγε τρία είδη δεδομένων -θερμοκρασία, πίεση του αέρα και ταχύτητα του ανέμου- υπό τη μορφή τριών συζευγμένων μεταξύ τους μη γραμμικών εξισώσεων. Οι εξισώσεις είναι μεταξύ τους συζευγμένες, επειδή τα αποτελέσματα κάθε εξίσωσης εισάγονται ως ακατέργαστα δεδομένα στις επόμενες εξισώσεις, δημιουργώντας έναν βρόχο ανάδρασης. Ετσι, χωρίς να το γνωρίζει, ο Λόρεντζ επανέλαβε ό,τι είχε κάνει πριν από 60 χρόνια ο Πουανκαρέ. Και μάλιστα κατέληξε στα ίδια συμπεράσματα: όπως ακριβώς τα τρία ουράνια σώματα, έτσι και οι τρεις ανατροφοδοτούμενες καιρικές μεταβλητές μάς αποκαλύπτουν την ύπαρξη ενός μη γραμμικού χαοτικού συστήματος, η συμπεριφορά του οποίου, έπειτα από κάποιο χρονικό διάστημα, είναι ουσιαστικά απρόβλεπτη. Και αυτό γιατί το καιρικό σύστημα είναι εξαιρετικά ευαίσθητο ακόμη και στις πιο ασήμαντες επιρροές. Ετσι, ακραία καιρικά φαινόμενα σε έναν τόπο μπορεί να πυροδοτηθούν από το φτερούγισμα μιας πεταλούδας σε κάποια μακρινή περιοχή!
Εκπληξη προκαλεί το ότι χρειάστηκε να περάσουν πάνω από εξήντα χρόνια μέχρι οι φυσικοί να αρχίσουν να ανακαλύπτουν «εκ νέου» και να συνειδητοποιούν τις απρόσμενες επιστημονικές και φιλοσοφικές συνέπειες της πρωτοποριακής έρευνας του Πουανκαρέ.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 26ης Μαρτίου 2011
Η πρώτη «ντροπαλή» εμφάνιση του χάους
Το πρόβλημα των «τριών σωμάτων» αποτελεί την πιο απλή εκδοχή του προβλήματος της αμοιβαίας αλληλεπίδρασης των «πολλαπλών σωμάτων», που επί έναν αιώνα αποτελούσε τον εφιάλτη της νευτώνειας δυναμικής.
Για να μελετήσει αυτή την ασύλληπτης δυσκολίας σπαζοκεφαλιά, ο Πουανκαρέ αποφάσισε να υιοθετήσει μια γεωμετρική ή ακριβέστερα μια τοπολογική προσέγγιση του προβλήματος, δηλαδή να αναλύσει τις τροχιές των τριών αλληλεπιδρώντων σωμάτων στο χώρο των φάσεων. Πρόκειται για έναν αφηρημένο μαθηματικό χώρο που αποδεικνύεται εξαιρετικά χρήσιμος και βολικός για την αναπαράσταση περίπλοκων δυναμικών αλληλεπιδράσεων. Αναλύοντας υπομονετικά τα γραφήματα που προέκυπταν από την είσοδο ενός τρίτου σώματος, κατέληξε στο εξωφρενικό συμπέρασμα ότι μακροχρόνιες προβλέψεις είναι αδύνατες διότι οι μαθηματικές εξισώσεις, δηλαδή οι σειρές που περιγράφουν τις τροχιές των τριών αλληλεπιδρώντων ουράνιων σωμάτων, όχι μόνο δεν συγκλίνουν σε κάποιες προκαθορισμένες θέσεις, αλλά αντίθετα αποκλίνουν!
Πρώτος λοιπόν ο Πουανκαρέ έδειξε πόσο ουτοπικό και πρακτικά ανεφάρμοστο ήταν το φιλόδοξο πρόγραμμα της «κλασικής» φυσικής για την ασφαλή πρόβλεψη και την πλήρη ντετερμινιστική περιγραφή όλων των φυσικών φαινομένων. Ανοίγοντας έτσι το δρόμο -χωρίς ίσως να το συνειδητοποιεί και ο ίδιος- για την επέλαση του χάους στη σύγχρονη επιστημονική σκέψη.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 26ης Μαρτίου 2011
η αυθόρμητη ανάδυση της πολυπλοκότητας
Αυτοοργάνωση: η απάντηση στην αβεβαιότητα
Στο συλλογικό φαντασιακό των δυτικών κοινωνιών αλλά και της κάθε επιστήμης, η έρευνα της πραγματικότητας έχει αξία και νόημα μόνο στο μέτρο που μας αποκαλύπτει τους «αιώνιους» και «αμετάβλητους» νόμους της φύσης.
Φανταστείτε λοιπόν πόσο δυσάρεστη έκπληξη ήταν για τους ειδικούς και το ευρύτερο κοινό, όταν διαπίστωσαν ότι στις περισσότερες περιπτώσεις ακόμη και η πλήρης γνώση των βασικών νόμων δεν συνεπάγεται αυτομάτως την πλήρη κατανόηση των φαινομένων ούτε οδηγεί, κατ' ανάγκην, σε ασφαλείς προβλέψεις για τη μελλοντική τους συμπεριφορά. Πράγματι, όπως είδαμε στα δύο προηγούμενα άρθρα μας, περί τα τέλη του 1960 όλο και περισσότεροι επιφανείς επιστήμονες άρχισαν να συνειδητοποιούν αφενός πόσο μάταιη ήταν κάθε προσπάθεια «αναγωγής» των περισσότερων φυσικών φαινομένων στις απλούστερες δομικές τους μονάδες και αφετέρου πόσο ανέφικτη ήταν η «ακριβής πρόβλεψη» της συμπεριφοράς των πολύπλοκων συστημάτων (φυσικών και κοινωνικών): από τις τροχιές τριών αλληλεπιδρώντων ουράνιων σωμάτων μέχρι τη δυναμική των χρηματοπιστωτικών αγορών.
Η νεκροφιλική τάξη και...
Μέχρι πρόσφατα ταυτίζαμε το χάος με την απόλυτη ή παράλογη αταξία, δηλαδή με την απουσία κάθε μορφής οργάνωσης και εσωτερικής συνοχής: «χαώδεις» θεωρούνται οι καταστάσεις ή τα φαινόμενα που πιστεύουμε (εσφαλμένα) ότι δεν υπόκεινται σε ακριβείς κανόνες ή νόμους και συνεπώς αντιστέκονται σε κάθε μας προσπάθεια πρόβλεψης, ελέγχου ή τεχνολογικής χειραγώγησης.
Ωστόσο, όπως θα δούμε, η αναγνώριση της πανταχού παρουσίας της εγγενούς αστάθειας, και άρα της μη προβλεψιμότητας της χαώδους δυναμικής, θα ανοίξει νέους δρόμους για μια πολύ βαθύτερη, αν και όχι πλήρη, κατανόηση των πολύπλοκων συστημάτων.
Αρα, η εισβολή του χάους τόσο στη φύση όσο και στην ανθρώπινη σκέψη όχι μόνο δεν πρέπει να θεωρείται καταστροφική αλλά, αντίθετα, μπορεί να είναι άκρως δημιουργική.
Σε ό,τι αφορά ειδικότερα την επιστήμη της φυσικής, η οποία αποτελούσε το γνωστικό και μεθοδολογικό πρότυπο για κάθε άλλη «θετική» επιστήμη, η αναγνώριση αυτών των δύο ανυπέρβλητων περιορισμών της γνώσης μας -η διττή αδυναμία πλήρους αναγωγής και ασφαλούς πρόβλεψης- αποτέλεσε ένα ιδιαίτερα επώδυνο επιστημολογικό σοκ. Σαν να μην έφτανε η θεμελιώδης «αρχή απροσδιοριστίας» της κβαντικής μικροφυσικής, τώρα επιβάλλεται να αποδεχτούμε κάποια σαφή και μη παρακάμψιμα όρια στη γνώση και του μακρόκοσμου!
Πράγματι, η πρώτη θεωρητική αποκρυστάλλωση της παντοδυναμίας της αταξίας, αλλά και της θεωρητικής-πρακτικής αδυναμίας να εξηγήσουμε την προέλευση της τάξης και της πολυπλοκότητας, διατυπώθηκε ήδη από τα μέσα του 19ου αιώνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Αυτός ο αδιάψευστος μέχρι σήμερα φυσικός νόμος ορίζει ότι η αταξία στο ορατό Σύμπαν τείνει να μεγαλώνει επειδή η συνολική ενέργεια που περιέχει τείνει βαθμιαία να υποβαθμίζεται. Με άλλα λόγια, η συνολική «εντροπία» του Σύμπαντος μπορεί μόνο να αυξάνει με το πέρασμα του χρόνου.
Αν όμως ισχύει αυτός ο αδυσώπητος νόμος της συμπαντικής υποβάθμισης της ενέργειας και άρα της μεγιστοποίησης της αταξίας, τότε πώς εξηγείται η ανάδυση και η εξέλιξη μέσα στο Σύμπαν εξαιρετικά πολύπλοκων φαινομένων, όπως π.χ. η γένεση και η εξέλιξη των γαλαξιών ή της ζωής, καθώς και η επιβίωση των ανθρώπων με τις περίπλοκες και εξαιρετικά ενεργοβόρες κοινωνίες τους;
Η αχίλλειος πτέρνα της «κλασικής» θερμοδυναμικής ήταν ότι όλοι υπέθεταν πως αυτή ισχύει και εφαρμόζεται μόνο σε «κλειστά» και «απομονωμένα» συστήματα, σε ιδανικά δηλαδή συστήματα που δεν ανταλλάσσουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους. Προφανώς, μέσα στο γνωστό μας Σύμπαν τέτοια συστήματα σε κατάσταση απόλυτης θερμικής ισορροπίας αποτελούν μόνο θεωρητικές αφαιρέσεις. Με άλλα λόγια, το γεγονός ότι περιόρισαν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής στη μελέτη αποκλειστικά καταστάσεων ισορροπίας αποτελούσε έναν αδικαιολόγητο αυτοπεριορισμό της καθολικής εφαρμοσιμότητας αυτού του νόμου. Αντίθετα, όπως κατ' επανάληψη διαπίστωσαν, ενώ έχει καθολική ισχύ, ο νόμος αυτός αφήνει πολλά περιθώρια και ελευθερίες για τη δημιουργία πολύπλοκων δομών!
Μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία, η οποία ισοδυναμεί με τον ενεργειακό θάνατο και την απόλυτη αταξία, η φύση μπορεί να αυτο-οργανώνεται και να πολυπλοκοποιείται, κοντολογίς να αποκτά ιστορία. Ενα ακόμη παράδειγμα όπου η ισχύς των φυσικών νόμων δεν αποκλείει καθόλου -ούτε όμως και επιβάλλει νομοτελειακά!- την ανάδυση πολύπλοκων φυσικών δομών και απρόβλεπτων συμπεριφορών.
Μέχρι πρόσφατα ταυτίζαμε το χάος με την απόλυτη ή παράλογη αταξία, δηλαδή με την απουσία κάθε μορφής οργάνωσης και εσωτερικής συνοχής: «χαώδεις» θεωρούνται οι καταστάσεις ή τα φαινόμενα που πιστεύουμε (εσφαλμένα) ότι δεν υπόκεινται σε ακριβείς κανόνες ή νόμους και συνεπώς αντιστέκονται σε κάθε μας προσπάθεια πρόβλεψης, ελέγχου ή τεχνολογικής χειραγώγησης.
Ωστόσο, όπως θα δούμε, η αναγνώριση της πανταχού παρουσίας της εγγενούς αστάθειας, και άρα της μη προβλεψιμότητας της χαώδους δυναμικής, θα ανοίξει νέους δρόμους για μια πολύ βαθύτερη, αν και όχι πλήρη, κατανόηση των πολύπλοκων συστημάτων.
Αρα, η εισβολή του χάους τόσο στη φύση όσο και στην ανθρώπινη σκέψη όχι μόνο δεν πρέπει να θεωρείται καταστροφική αλλά, αντίθετα, μπορεί να είναι άκρως δημιουργική.
Σε ό,τι αφορά ειδικότερα την επιστήμη της φυσικής, η οποία αποτελούσε το γνωστικό και μεθοδολογικό πρότυπο για κάθε άλλη «θετική» επιστήμη, η αναγνώριση αυτών των δύο ανυπέρβλητων περιορισμών της γνώσης μας -η διττή αδυναμία πλήρους αναγωγής και ασφαλούς πρόβλεψης- αποτέλεσε ένα ιδιαίτερα επώδυνο επιστημολογικό σοκ. Σαν να μην έφτανε η θεμελιώδης «αρχή απροσδιοριστίας» της κβαντικής μικροφυσικής, τώρα επιβάλλεται να αποδεχτούμε κάποια σαφή και μη παρακάμψιμα όρια στη γνώση και του μακρόκοσμου!
Πράγματι, η πρώτη θεωρητική αποκρυστάλλωση της παντοδυναμίας της αταξίας, αλλά και της θεωρητικής-πρακτικής αδυναμίας να εξηγήσουμε την προέλευση της τάξης και της πολυπλοκότητας, διατυπώθηκε ήδη από τα μέσα του 19ου αιώνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Αυτός ο αδιάψευστος μέχρι σήμερα φυσικός νόμος ορίζει ότι η αταξία στο ορατό Σύμπαν τείνει να μεγαλώνει επειδή η συνολική ενέργεια που περιέχει τείνει βαθμιαία να υποβαθμίζεται. Με άλλα λόγια, η συνολική «εντροπία» του Σύμπαντος μπορεί μόνο να αυξάνει με το πέρασμα του χρόνου.
Αν όμως ισχύει αυτός ο αδυσώπητος νόμος της συμπαντικής υποβάθμισης της ενέργειας και άρα της μεγιστοποίησης της αταξίας, τότε πώς εξηγείται η ανάδυση και η εξέλιξη μέσα στο Σύμπαν εξαιρετικά πολύπλοκων φαινομένων, όπως π.χ. η γένεση και η εξέλιξη των γαλαξιών ή της ζωής, καθώς και η επιβίωση των ανθρώπων με τις περίπλοκες και εξαιρετικά ενεργοβόρες κοινωνίες τους;
Η αχίλλειος πτέρνα της «κλασικής» θερμοδυναμικής ήταν ότι όλοι υπέθεταν πως αυτή ισχύει και εφαρμόζεται μόνο σε «κλειστά» και «απομονωμένα» συστήματα, σε ιδανικά δηλαδή συστήματα που δεν ανταλλάσσουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους. Προφανώς, μέσα στο γνωστό μας Σύμπαν τέτοια συστήματα σε κατάσταση απόλυτης θερμικής ισορροπίας αποτελούν μόνο θεωρητικές αφαιρέσεις. Με άλλα λόγια, το γεγονός ότι περιόρισαν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής στη μελέτη αποκλειστικά καταστάσεων ισορροπίας αποτελούσε έναν αδικαιολόγητο αυτοπεριορισμό της καθολικής εφαρμοσιμότητας αυτού του νόμου. Αντίθετα, όπως κατ' επανάληψη διαπίστωσαν, ενώ έχει καθολική ισχύ, ο νόμος αυτός αφήνει πολλά περιθώρια και ελευθερίες για τη δημιουργία πολύπλοκων δομών!
Μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία, η οποία ισοδυναμεί με τον ενεργειακό θάνατο και την απόλυτη αταξία, η φύση μπορεί να αυτο-οργανώνεται και να πολυπλοκοποιείται, κοντολογίς να αποκτά ιστορία. Ενα ακόμη παράδειγμα όπου η ισχύς των φυσικών νόμων δεν αποκλείει καθόλου -ούτε όμως και επιβάλλει νομοτελειακά!- την ανάδυση πολύπλοκων φυσικών δομών και απρόβλεπτων συμπεριφορών.
...η ζωτική αταξία
Αν το μηχανικό ρολόι ήταν το τεχνολογικό πρότυπο της νεωτερικής «κλασικής» επιστήμης, τότε η μετα-νεωτερική επιστήμη του χάους και της πολυπλοκότητας έχει ασφαλώς ως πρότυπό της τον ψηφιακό υπολογιστή. Και είναι βέβαιο ότι καμία από τις εντυπωσιακές ανακαλύψεις και τις ακριβείς μαθηματικές περιγραφές των ασταθών συστημάτων και της χαώδους δυναμικής τους δεν θα είχαν πραγματοποιηθεί χωρίς την πρωτόγνωρη δυνατότητά μας να εκμεταλλευόμαστε τις απίστευτες υπολογιστικές δυνατότητες των υπολογιστών.
Το σύνολο των θεωριών του χάους και των μηχανισμών της ασταθούς και μη προβλέψιμης χαώδους συμπεριφοράς μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί ως η εφαρμογή, στην επιστήμη αλλά και στην κοινωνία, των νέων κατηγοριών και των κριτηρίων που συνεπάγεται η συστηματική χρήση των υπολογιστών. Σκεφτείτε τη μαζική και ενίοτε καταχρηστική εφαρμογή των υπολογιστικών εννοιών της πληροφορίας ή της ανάδρασης (feedback)!
Ολα τα σύγχρονα μαθηματικά εργαλεία για την περιγραφή και την αναπαράσταση του χάους στηρίχθηκαν κυρίως στην αξιοποίηση των υπολογιστών: από τους «παράξενους ελκυστές», που καθορίζουν τη μη γραμμική συμπεριφορά κάθε ασταθούς συστήματος, μέχρι τη δημιουργική «αυτο-ομοιότητα» που παρουσιάζουν οι εντυπωσιακές μορφοκλασματικές δομές (fractals) της νέας γεωμετρίας φράκταλ του Μπενουά Μάντελμπροτ.
Χάρη σε τέτοια «απτά» υπολογιστικά μοντέλα, η σύγχρονη επιστήμη κατάφερε να επιβεβαιώσει ποικιλοτρόπως την υποψία που διατύπωσε πριν από πολλές δεκαετίες ο Πουανκαρέ. Σήμερα θεωρείται δεδομένο ότι για τη δυναμική αστάθεια και άρα για την εγγενή μη προβλεψιμότητα της συμπεριφοράς των πολύπλοκων συστημάτων δεν ευθύνεται η απουσία αυστηρών φυσικών νόμων. Το ακριβώς αντίθετο συμβαίνει: απολύτως γνωστοί και ντετερμινιστικοί νόμοι οδηγούν στο χάος, δηλαδή σε τεράστιες αποκλίσεις στη συμπεριφορά κάθε πολύπλοκου συστήματος, εξαιτίας ελάχιστων αλλαγών στις αρχικές συνθήκες ή στις βασικές μεταβλητές του συστήματος.
Και υπό αυτήν ακριβώς την έννοια, ενώ στα πολύ απλά συστήματα η αταξία και το χάος λειτουργούν μάλλον καταστροφικά, στα πολύπλοκα συστήματα η αστάθεια και η αταξία λειτουργούν εποικοδομητικά, συμβάλλοντας αποφασιστικά στην περαιτέρω εξέλιξη και πολυπλοκοποίησή τους. Ενα απρόσμενο και ρηξικέλευθο συμπέρασμα που, μολονότι επιβεβαιώνεται από πλήθος επιστημονικών παρατηρήσεων, εντούτοις διστάζουμε να το υιοθετήσουμε ως εναλλακτικό μοντέλο διαχείρισης της επιστημονικής γνώσης και της κοινωνίας.
Αν το μηχανικό ρολόι ήταν το τεχνολογικό πρότυπο της νεωτερικής «κλασικής» επιστήμης, τότε η μετα-νεωτερική επιστήμη του χάους και της πολυπλοκότητας έχει ασφαλώς ως πρότυπό της τον ψηφιακό υπολογιστή. Και είναι βέβαιο ότι καμία από τις εντυπωσιακές ανακαλύψεις και τις ακριβείς μαθηματικές περιγραφές των ασταθών συστημάτων και της χαώδους δυναμικής τους δεν θα είχαν πραγματοποιηθεί χωρίς την πρωτόγνωρη δυνατότητά μας να εκμεταλλευόμαστε τις απίστευτες υπολογιστικές δυνατότητες των υπολογιστών.
Το σύνολο των θεωριών του χάους και των μηχανισμών της ασταθούς και μη προβλέψιμης χαώδους συμπεριφοράς μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί ως η εφαρμογή, στην επιστήμη αλλά και στην κοινωνία, των νέων κατηγοριών και των κριτηρίων που συνεπάγεται η συστηματική χρήση των υπολογιστών. Σκεφτείτε τη μαζική και ενίοτε καταχρηστική εφαρμογή των υπολογιστικών εννοιών της πληροφορίας ή της ανάδρασης (feedback)!
Ολα τα σύγχρονα μαθηματικά εργαλεία για την περιγραφή και την αναπαράσταση του χάους στηρίχθηκαν κυρίως στην αξιοποίηση των υπολογιστών: από τους «παράξενους ελκυστές», που καθορίζουν τη μη γραμμική συμπεριφορά κάθε ασταθούς συστήματος, μέχρι τη δημιουργική «αυτο-ομοιότητα» που παρουσιάζουν οι εντυπωσιακές μορφοκλασματικές δομές (fractals) της νέας γεωμετρίας φράκταλ του Μπενουά Μάντελμπροτ.
Χάρη σε τέτοια «απτά» υπολογιστικά μοντέλα, η σύγχρονη επιστήμη κατάφερε να επιβεβαιώσει ποικιλοτρόπως την υποψία που διατύπωσε πριν από πολλές δεκαετίες ο Πουανκαρέ. Σήμερα θεωρείται δεδομένο ότι για τη δυναμική αστάθεια και άρα για την εγγενή μη προβλεψιμότητα της συμπεριφοράς των πολύπλοκων συστημάτων δεν ευθύνεται η απουσία αυστηρών φυσικών νόμων. Το ακριβώς αντίθετο συμβαίνει: απολύτως γνωστοί και ντετερμινιστικοί νόμοι οδηγούν στο χάος, δηλαδή σε τεράστιες αποκλίσεις στη συμπεριφορά κάθε πολύπλοκου συστήματος, εξαιτίας ελάχιστων αλλαγών στις αρχικές συνθήκες ή στις βασικές μεταβλητές του συστήματος.
Και υπό αυτήν ακριβώς την έννοια, ενώ στα πολύ απλά συστήματα η αταξία και το χάος λειτουργούν μάλλον καταστροφικά, στα πολύπλοκα συστήματα η αστάθεια και η αταξία λειτουργούν εποικοδομητικά, συμβάλλοντας αποφασιστικά στην περαιτέρω εξέλιξη και πολυπλοκοποίησή τους. Ενα απρόσμενο και ρηξικέλευθο συμπέρασμα που, μολονότι επιβεβαιώνεται από πλήθος επιστημονικών παρατηρήσεων, εντούτοις διστάζουμε να το υιοθετήσουμε ως εναλλακτικό μοντέλο διαχείρισης της επιστημονικής γνώσης και της κοινωνίας.
Ο μύθος της παντογνωσίας
Στο κλείσιμο του δεύτερου άρθρου μας για το χάος (βλ. «Ε» 26-03-11) διατυπώσαμε την απορία γιατί χρειάστηκε να περάσουν πάνω από εξήντα χρόνια μέχρι να αρχίσουν οι φυσικοί να ανακαλύπτουν «εκ νέου» και να συνειδητοποιούν τις απρόσμενες επιστημονικές και φιλοσοφικές συνέπειες της πρωτοποριακής έρευνας του Ζιλ-Ανρί Πουανκαρέ.
Η απάντηση σε αυτό το φαινομενικά αθώο ερώτημα δεν είναι ούτε απλή ούτε προφανής. Και αυτό γιατί σε αυτή τη συστηματική «παράλειψη» εμπλέκονται όχι μόνο οι συνήθεις συντηρητικές αντιδράσεις της επιστημονικής κοινότητας απέναντι σε ριζικά νέες ή και επαναστατικές προσεγγίσεις, αλλά και το γεγονός ότι η αποδοχή του χάους και της μη προβλεψιμότητας ανατρέπει οριστικά κάθε ελπίδα για μια απλή και ενιαία εξήγηση της φύσης. Ελπίδα που αποτέλεσε, και ώς έναν βαθμό αποτελεί ακόμη, τον θεμελιωτικό μύθο της κλασικής επιστήμης.
Και μολονότι, κατά το παρελθόν, η κλασική επιστήμη είχε οδηγήσει στους μεγάλους θριάμβους της ανθρώπινης σκέψης -από τη νευτώνεια μηχανική μέχρι τη θεωρία της σχετικότητας- σήμερα αποδεικνύεται εμπόδιο όχι μόνο για το βάθεμα των γνώσεών μας αλλά και για τη συνειδητοποίηση των νέων κοινωνικών προβλημάτων που αντιμετωπίζουμε: πολύπλοκα κοινωνικά προβλήματα που δεν επιδέχονται πλέον γραμμικές και απλοϊκές λύσεις.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 2ας Απριλίου 2011
Στο κλείσιμο του δεύτερου άρθρου μας για το χάος (βλ. «Ε» 26-03-11) διατυπώσαμε την απορία γιατί χρειάστηκε να περάσουν πάνω από εξήντα χρόνια μέχρι να αρχίσουν οι φυσικοί να ανακαλύπτουν «εκ νέου» και να συνειδητοποιούν τις απρόσμενες επιστημονικές και φιλοσοφικές συνέπειες της πρωτοποριακής έρευνας του Ζιλ-Ανρί Πουανκαρέ.
Η απάντηση σε αυτό το φαινομενικά αθώο ερώτημα δεν είναι ούτε απλή ούτε προφανής. Και αυτό γιατί σε αυτή τη συστηματική «παράλειψη» εμπλέκονται όχι μόνο οι συνήθεις συντηρητικές αντιδράσεις της επιστημονικής κοινότητας απέναντι σε ριζικά νέες ή και επαναστατικές προσεγγίσεις, αλλά και το γεγονός ότι η αποδοχή του χάους και της μη προβλεψιμότητας ανατρέπει οριστικά κάθε ελπίδα για μια απλή και ενιαία εξήγηση της φύσης. Ελπίδα που αποτέλεσε, και ώς έναν βαθμό αποτελεί ακόμη, τον θεμελιωτικό μύθο της κλασικής επιστήμης.
Και μολονότι, κατά το παρελθόν, η κλασική επιστήμη είχε οδηγήσει στους μεγάλους θριάμβους της ανθρώπινης σκέψης -από τη νευτώνεια μηχανική μέχρι τη θεωρία της σχετικότητας- σήμερα αποδεικνύεται εμπόδιο όχι μόνο για το βάθεμα των γνώσεών μας αλλά και για τη συνειδητοποίηση των νέων κοινωνικών προβλημάτων που αντιμετωπίζουμε: πολύπλοκα κοινωνικά προβλήματα που δεν επιδέχονται πλέον γραμμικές και απλοϊκές λύσεις.
Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την Σαββατιάτικη ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ της 2ας Απριλίου 2011
