Hem

Paradoxal ordning  —  temporär brist på oordning

Paradoxal ordning när den är som bäst ?

 

Till att börja med, några definitioner:

entropi (s.) = ett mått på hur mycket av ett systems energi som inte är tillgängligt för prestationer åt omgivningen.
Eftersom prestationer kan utföras bara av ett system som i något avseende är ordnat, så är entropin ett mått på den oordning som gäller i systemet, vilken grad av kaos systemet uppnått. [fritt efter Encyclopædia Britannica]

ordning, regularitet (s.) = indikation att ett system inte har nått maximal oordning. Sådana indikationer kan vara markerade former, symmetri, balans, inriktning, upprepning, och framför allt verkligt liv. Ett system som har nått maximal oordning visar ingen regularitet.

process (s.) = identifierat förlopp inom ett avgränsat men oftast inte isolerat system (ett perfekt isolerat system kan bara finnas i teorin, inte i praktiken)

 

För att skapa ordning-och-reda behövs tillgänglig energi

Låt oss kalla en process icke-trivial om den verkställer ett antal icke-triviala regler och producerar någon produkt eller åstadkommer någon tillståndsändring hos ett arbetsmaterial. Alla processer är avgränsade i tiden, med en början och ett slut. En process kan planeras starta vid en viss tidpunkt, eller mera generellt, den startar när ett antal villkor uppfylls. För pågående processer behöver inte sluttidpunkten vara bestämd. Alla de processer vi kan föreställa oss är också avgränsade i rummet. Processer kan vara inneslutna i processer som en rysk trädocka i en större docka. Den enda process som möjligen kan vara obegränsad är Kosmos själv, eller möjligen Kosmosparet – faktiskt troligare att de är ett par (?).

Ändamålet med en process kan vara att uppnå ett [pseudo]stabilt ordnat tillstånd hos ett objekt, som när man bygger ett hus, en damm eller en bro. Att uppnå och upprätta stabilitet under [starkt] dynamiska förhållanden är mera avancerat, som när en fågel ryttlar, eller när en person cyklar eller när piloten flyger sitt flygplan. Även om det är stabilt att stå på fyra ben, så är förflyttning på fyra eller två ben en avancerad pseudostabil process. Springandet förflyttar en individ från punkt A till punkt B, eller lämnar förföljaren bakom. Att stå på två ben, så som fåglar och människor gör, är alltid en pseudostabil process. Alla dessa exempel kräver energi och lämnar spillvärme ifrån sig. Livsprocesserna hos ett varmblodigt djur försiggår vid 37 – 40 °C, med särskilda tilläggsregler för larmtillstånd och stress. Värmeregleringen själv är pseudostabil och kräver tillgänglig energi. Djur som går i vinterdvala har en extra regleringsnivå för kroppstemperaturen, för att spara energi när tillgången på föda är knapp.

Människan med dess medvetande och verklighetstolkning förefaller genuint fascinerad av dynamiska förlopp. Vi ser det som en utmaning att betrakta och delta i pseudostabila processer och att sätta allt högre mål för pseudostabila tillstånd, snarare än stabila tillstånd. Förändring benämns Framsteg och blir ett mål i sig, ett övergripande mål. Tyvärr har "framsteg" ofta sidoeffekter som är skadliga mot någon eller något.

Vår fascination för det pseudostabila är lätt att illustrera. Illustrationen härovan är ett exempel som kan generaliseras till spel och lek i allmänhet. Det till synes stabila upplevs ofta som tråkigt. En nyutslagen ros upplevs som vackrare än en sidenblomma, delvis för att vi vet att den levande rosen (biofakten) kommer att vissna. Man kan föra det så långt att vårt medvetande om döden gör livet extra värt att leva.

Varje maskin som "själv vill" eller "har beordrats" att fullgöra en uppgift måste få tillgång till energi för att uppfylla målet. Av den tillgängliga energin måste maskinen betala tull eller skatt till Universum i form av energispill, särskilt spillvärme. Termodynamikens andra lag kräver att varje icke-trivial process måste bidra till Universums entropi (oordning) genom energispill.

En process kan tillfälligt öka ordningen i ett lokalt föremål, med andra ord öka bristen på oordning i det föremålet, så länge en omgivande process betalar sin tull i form av energispill. Verkningsgraden i en maskin kan aldrig bli 100%. En "smart" process kan nyttja mer än 50% av den tillgängliga energin för att förverkliga regler som bibringar processens föremål ökad ordning-och-reda. Det kostar energi även att bibehålla status quo, eftersom föremålet alltid är utsatt för störningar från omgivningen.

Snöflingor blir regelbundna när vattenånga avger sin värmeenergi till atmosfären och rymden. Ett kylskåp kan öka den termiska ordningen i ett paket mjölk - kyla det - så länge det totala systemet avger spillvärme. En elmotor håller kylskåpets kompressor i rotation, trots att kompressorn bromsar, så länge motorn spiller en del elektrisk energi som värme. Kraftverket kan leverera elektrisk energi om...

När man seglar med en båt från punkt A till punkt B så är det exempel på en process, som utnyttjar tillgänglig rörelseenergi i vinden. Segling är ett intressant exempel, därför att man kan segla med vinden eller mot vinden. Även om man slörar med vinden, kommer luftens och vattnets turbulens att omvandla en del av vindens rörelseenergi till spillvärme, medan seglaren själv når sitt mål. Om man seglar mot vinden, så måste man öka sin potentiella energi i ett tryckfält. Så det tar längre tid och kräver att mera vindenergi omvandlas till värme, innan man når målet.

En organisms livsprocess har förmåga att öka och bibehålla den interna regulariteten i organismen, så länge dess metabolism också har förmågan att betala tull i valutan entropi. Växtceller har organeller inkapslade (kloroplaster och mitokondrier) som arbetar som energimäklare. Djurceller saknar [nästan alltid] kloroplaster, men djurets tarmkanal är istället värd för en flora av bakterier. Väsentligen har dessa gästarbetare(!) som uppgift att göra solenergi, som lagrats av växter eller andra djur, tillgänglig för värddjuret. Bakterierna betalar tull till värddjuret eller människan (för en trivsam tillvaro!) och de betalar tull till universum i valutan entropi.

Det mest imponerande med livsprocesserna är deras förmåga att "segla mot vinden" i två väsentligt olika tidsskalor. Embryologin för uppbyggnad av en individuell flercellig organism, säg ett ryggradsdjur, ser till att den i individens DNA inskrivna planen realiseras. Ännu mera imponerande är att hela Livets Träd växer vidare och Evolutionen åstadkommer alltmer komplexa recept på organismer. Denna andra nivå av ökad regularitet innefattar "produktdefinitioner" för organ som hjärnan hos Homo Sapiens. Evolutionen har också frambringat organ, vars funktion den mänskliga hjärnan inte helt kan förstå. Vem kan förstå vilken bild av omgivningen en fladdermus upplever, när den tolkar ekot från sina sonarsignaler i komplett mörker?

Vi har redan nämnt snöflingor som spontant bildade regulariteter. I Kosmos bildas också komplexa "organiska" molekyler som aminosyror. Även om ingen ännu förstår hur biologiskt liv kom till, tror vi att liv är en unik process i Kosmos. Det betyder inte att Livet på Jorden är unikt. Det finns faktiskt inga goda skäl att anta, att Livets principer förverkligas enbart på Jorden. Ingen annan process än Livet har förmåga att definiera sin egen regelbundenhet som distinkt  kodad (digital) information och sedan öka regulariteten i regulariteten, sina egna grundlagar. Det är detta som har hänt i den geologiska tidsskalan, en tidsrymd vi bara kan förstå som en symbol -  3 800 000 000 år. De biologiska lagarna, fördelade som individuella regelböcker eller genom (uttalas genóm), bärs alltså av varje individuell organism. Ännu mera sensationellt är att den flercelliga organismen är ett perfekt samordnat samhälle, med celler som medborgare, där varje cell har en komplett kopia av den för hela individen gemensamma regelboken. Den biologiska variationen och det biologiska urvalsprocessen så som Darwin beskrev dem är tillsammans fullkomligt sensationella, för att ta till i underkant.

Varje encellig organism är ett under av regularitet. De första 3 000 000 000 åren av sin historia tycks Livets Träd ha varit tillfreds med denna nivå. Under de senaste 800 000 000 åren har en av tre grenar på Livets Träd skaffat en kvist, på vilket vi och andra flercelliga organismer huserar. Organstrukturen hos majoriteten av flercelliga djur representerar en högre grad av ordning än det korta stadium då en flercellig organsim bara var ett sammanhållet stim av celler. Specialisering av celler till organ började av rent geometriska skäl och visade sig mycket gynnsam. Ett sådant organ fick förmågan att hantera abstraktioner och att leka ganska fritt med konceptet tid, och att leka med fler tidsskalor. Detta utgör den tredje nivån av komplexitet, som existerar endast i en knopp på Livets Träd, såvitt vi vet endast i huvudknoppen på människan. Den moderna människans medvetande är en mycket hög nivå av regularitet i samarbetet mellan celler. Om vi själva får välja kriterium, så kan vi till och med frestas att kalla oss Skapelsens Krona, men det måste poängteras att någon Skapelsens Krona inte existerar.

En alternativ tredje nivå av komplexitet är förmågan att bygga samhällen. I sin enklaste form manifesteras sådan förmåga av myror och termiter. Men, människan bär uppenbarligen också via generna förmågan till social interaktion och samexistens i en social struktur. I denna samexistens spelar den mänskliga intelligensen en ytterst viktig roll, med grundfunktioner som abstraktion, planering och social taktik.

I andra avsnitt av detta material diskuteras tre nivåer av regularitet som kosmofakter, biofakter och artefakter. (De två första begreppen är myntade med artefakt som mönster.) Den tredje nivån, artefakter, avser tankeprodukter från den mänskliga hjärnan, konkreta eller abstrakta konstverk i vidaste mening. Biofakter är produkter från en biologisk process. Alltså är alla artefakter också biofakter. Allt annat i universum är i grunden "bara" kosmofakter. Kosmofakter har tillkommit och tillkommer utan medverkan av liv eller intelligens. Termen biofakter i meningen biologiska individer som Livets produkter skiljer inte på encelliga och flercelliga organismer.

Ovanstående distinktioner kan bli användbara när Mänskligheten försöker definiera och förverkliga sitt ansvar mot resten av Universum och mot Livets Träd. Våra barn är inte i första hand produkter av intellektuella prestationer. De är faktiskt biofakter, och jag tror att de flesta människor kan dela den synen. I framtiden, om och när en människa klonas från en enda "förälder", kommer den nya individen att bli den första personen som också är en artefakt, ett konstgjort objekt. Jag är övertygad om att många liksom jag skräms av den visionen. Numera, när reservdelsorgan kan odlas från en individs egna celler, så är förstås reservdelen en artefakt. Tanken är närmast outhärdlig, att en sådan reservdel i framtiden skulle kunna göras komplett med eget medvetande och personlighet. Ännu värre blir situationen om vi konstaterar att en sådan individ skulle ha förmågan att utföra kloning...

Livet är alltså en tillfällig brist på oordning: Varje organism utnyttjar någon energikälla för att bygga upp och bibehålla sin egen regularitet. När en individs livscykel är slut, bidrar det biologiska materialets regularitet till regulariteten hos andra organismer, eller ersätts av den kosmiska slutprodukten aska. Personligen anser jag att båda möjligheterna är storartade. Det borde inte vara skrämmande att åter bli stjärnstoft. Traditionella begravningsceremonier konstaterar sakligt att det är kroppens slutmål.

Gravitationen

Oordningen i universum balanseras av gravitationen, den enda kraft som verkar över obegränsade avstånd och som inte kan uppvägas av någon motverkande kraft. Vad det egentligen betyder med balans mellan oordning och gravitation tycks ingen riktigt förstå. Ändå skall vi alla vara tacksamma för gravitationen, som här på jordytan är ca 10 m/s2. Lägre gravitation skulle troligen betytt att det mesta vattnet skulle lämnat Jorden, på samma sätt som Mars tycks ha förlorat sitt vatten. Högre gravitation skulle kanske inneburit ansamling av ännu mera vatten. Jämfört med inget vatten, skulle det tillståndet ha varit mindre allvarligt för Evolutionen och Livet på Jorden. De flesta skaldjur och fiskar är oberoende av stranden.

Fotnoter