Hienon näköistä, mutta minulle myös syvällistä

See here for the English version: This Looks Cool, But I Also See It as Deep.

Tämän kirjoituksen inspiraatio lähti seuraavasta videosta:

Aika siistiä, vai mitä? Näettekö, mitä siinä tapahtuu? On mahdollista ymmärtää se paljon yksityiskohatisemmin kuin minä ymmärrän, mutta sillä tasolla kuvailtuna, mihin minä pystyn, se toimii näin: Heilurit heiluvat eri nopeuksilla toisistaan eroavien pituuksiensa takia. Jokainen liikkuu omaa säännöllistä tahtiaan muiden siihen vaikuttamatta. Mutta heilurien rivistöön muodostuu joka tapauksessa aaltoja heilahdusten jaksojen matemaattisten suhteiden takia. Heilurien liikkeet muodostavat erilaisia kuvioita, jotka me havaitsemme heti sellaisiksi. Jos seuraa mitä tahansa yhtä heiluria, näkee sen vain heiluvan edestakaisin omaa tahtiaan. Nopeampi heiluri ohittaa aina ennen pitkää hitaamman heilurin, mikä aiheuttaa kuvioiden muutoksen.

Haluan tässä kiinnittää huomiota kahteen toisiinsa liittyvään kiinnostavaan seikkaan: Ensiksi, systeemi toimii tiettyjen lakien mukaan, niiden, jotka määräävät heilurien käyttäytymistä. Mutta toimiessaan käytännössä se luo uusia lakeja näihin lakeihin perustuen. Kaikki ne muuttuvat kuviot ovat tässä yhtä väistämättömiä kuin yksittäisten heilurien heiluminen, vaikka systeemi on tavallaan rakennettu pelkkien heilurien lakien pohjalle ilman mitään erillisiä aaltolakeja. Se sisältää lakeja, jotka rakentuvat automaattisesti perustavamman tason lakien pohjalta. Toiseksi, mikä liittyy äskeiseen, millään yksittäisellä heilurilla ei ole niitä ominaisuuksia, jotka niistä koostuvalla systeemillä kokonaisuudessa on. Ne vain heiluvat edestakaisin, kun taas systeemissä on aaltoja ja kuvioita.

Tällaiset ominaisuudet, jotka systeemillä kokonaisuutena on mutta joita sen osilla ei ole, ja jotka toimivat potentiaalisina systeemin perustavammissa laeissa olemassa olevien lakien perusteella, kutsutaan emergenteiksi. (Tai supervenienteiksi. Nämä sanat tarkoittavat yleensä samaa asiaa. Niiden määritelmistä on erilaisia variantteja, mutta en aio tässä puhua niin tarkasti, että minun tarvitsisi erotella niitä.) Emergentit ominaisuudet eivät ole vain yllä nähdyn kaltaisia kiinnostavia outoja juttuja. Niitä on kaikkialla. Esimerkiksi lämpö. Yksittäisillä molekyyleillä ei ole lämpötilaa. Ne vain liikuskelevat ympäriinsä erilaisilla nopeuksilla. Kappaleen lämpötila muodostuu karkeasti ottaen siitä, kuinka nopeasti hiukkaset siinä liikkuvat keskimäärin. Lämpö on varsin todellinen fysikaalinen ominaisuus, mutta liian läheltä katsottuna se katoaa hiukkasten tanssiin.

Tämä ei kylläkään ole koko tarina, ja tuo video on esimerkki vain osasta siitä, mitä emergenssissä tapahtuu luonnossa. Heilurit eivät ole vuorovaikutuksessa keskenään, ja se pitää niiden yhdistetyn käyttäytymisen suhteellisen yksinkertaisena. Kun sellainen systeemi pystyy myös vaikuttamaan itseensä — jolloin se, mitä seuraavaksi tapahtuu, riippuu osaltaan sen aiemmin kehittämistä kuvioista — se voi kehittää niin monimutkaisia ominaisuuksia ja käyttäytymistapoja, että niitä ei pysty ennustamaan mitenkään muuten kuin käymällä läpi kaikki kehitysvaiheet yksi kerrallaan ja katsomalla, mitä seuraavaksi tapahtuu. Silloin voimme todella puhua kaaoksesta ja kompleksisuudesta. Mutta pysyn tässä yksinkertaisemmalla tasolla enkä sano siitä sen enempää.

Lähes kaikki, mitä tiedämme meitä ympäröivästä maailmasta, on tietoa emergenteistä ilmiöistä ja ilmiöiden emergentistä käytöksestä.  Kaikki oletettavasti perustuu muutamaan fysiikan lakiin, joista jotkut ovat kvanttimekaniikan mukaan varsin hullujakin, mutta emme me sellaista näe ympäristössämme. Perustavien lakien ymmärtäminen täysin ei edes auttaisi meitä ymmärtämään mitään muuta kuin muutaman hiukkasen kokoisia systeemejä, koska sitten joutuisimme vain yrittämään laskea loputtomien hiukkasmäärien käytöstä (esimerkiksi henkilöön ja hänen ympäristöönsä kuuluvien) yksinkertaisimmissakin asioissa. Mutta meidän ei oikeastaan tarvitse, koska ne hiukkaset yhdistyvät isommiksi systeemeiksi, jotka toimivat yksinkertaisempien emergenttien lakien mukaan, joita pystymme käsittelemään, vaikka monet arkijärkeilyssämme käyttämämme lait ovatkin hyvin epämääräisiä fysiikan lakeihin verrattuna.

Se, että on tähtiä, planeettoja ja aurinkokuntia, on emergentti ilmiö. Se seuraa lähinnä painovoimasta, mutta painovoimalaki ei sinänsä “mainitse” mitään siitä, että palloja pitäisi muodostua kiertämään toistensa ympäri. (Se voidaan kuvata täydellisesti ilman mitään mainintaa sellaisesta.) Elämä on emergentti ilmiö. Se toimii fysiikan ja matematiikan lakien pohjalta, mutta se muodostaa systeemejä, joilla on omat lakinsa, esimerkiksi luonnonvalinta. Ja vaikuttaa selvältä, että mentaaliset ominaisuudet ovat emergenttejä ja riippuvat kehomme ja varsinkin aivomme muodostavan fysikaalisen aineen rakenteesta, vaikka kyseisellä aineella ei sinänsä ole mentaalisia ominaisuuksia. On joka tapauksessa varsin hämmentävää, miten mentaaliset ominaisuudet ovat olemassa, mutta emergenssin ajatuksella on siitä paljon sanottavaa, vaikka vielä jääkin paljon kysymyksiä, joihin en osaa vastata emergenssillä tai ilman.

Tämä on vain pieni kurkistus emergenssin ajatukseen. Se on äärimmäisen kiehtova asia, eräänlainen koko maailmankaikkeuden yleinen sääntö (vaikkakin emergentti sellainen!), periaate, joka on yksittäisten luonnonlakien yläpuolella mutta auttaa silti niiden ymmärtämisessä. Suosittelen lämpimästi mahdollisia asiasta kiinnostuneita lukemaan siitä lisää varsinaisten asiantuntijoiden kirjoittamista lähteistä. Esimerkiksi Ian Stewart ja Jack Cohen käsittelevät sitä joissakin yhdessä kirjoittamissaan kirjoissa yleisellä tasolla ja eivät kovin teknisesti mutta silti syvällisesti.

Sama englanniksi.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s