Autor: Mariano Artigas
Objavljeno u: Ciencia, razon y fe
Fecha de publicación: 1991
Jedno od najzanimljivijih pitanja u znanstvenom području danas je samoorganizacija materije. Svjedočimo pravoj revoluciji u našem razumijevanju prirode, koja ima važne filozofske i teološke implikacije. Važnost ove teme odražava se u kolektivnom djelu objavljenom 1989. godine od strane Paula Daviesa1, koje nudi sintezu najsuvremenijih tema u suvremenoj fizici. Njegovih 18 poglavlja može se podijeliti u tri dijela. Prvi se bavi astrofizikom i kozmologijom, odnosno svemirom kao cjelinom; bavi se granicom vrlo velikog. Treći se bavi fundamentalnom fizikom, odnosno osnovnim česticama i silama koje čine materiju; bavi se granicom vrlo malog. Drugi se bavi različitim aspektima samoorganizacije; bavi se novom granicom, granicom složenosti.
Iskustvo samoorganizacije u prirodi nije novo. Samoorganizacija prevladava u svijetu živih bića. Ako tema samoorganizacije danas dobiva poseban interes, to nije zato što je njezino postojanje jednostavno otkriveno. To je zato što, po prvi put u povijesti, stječemo određeno razumijevanje fizičkih mehanizama uključenih u fenomene samoorganizacije.
Superfluidnost i supravodljivost
Fizičke pojave u kojima se spontana pojava uređenog ponašanja najspektakularnije manifestira su supervodljivost i supravodljivost. One su od velikog tehnološkog i ekonomskog interesa; na primjer, napredne industrije pomno prate napredak u proizvodnji supravodiča, koji omogućuju prijenos energije bez rasipanja.
Supervodljivost se javlja na vrlo niskim temperaturama, blizu apsolutne nule, što je granica na kojoj prestaje sva aktivnost. Jedan nedostatak je što se gotovo svi elementi smrzavaju na tim temperaturama. Ali postoji jedna iznimka: helij. Postoje dva stabilna izotopa helija: helij-4, koji je uobičajen, i helij-3, koji je rijedak i nastaje beta raspadom tricija u nuklearnim reaktorima. Dva izotopa ponašaju se vrlo različito, što služi za ispitivanje učinaka dviju kvantnih statistika: Fermi-Diracove, kojoj se pokoravaju čestice s polucijelim spinom, i Bose-Einsteinove, nakon koje slijede čestice s cijelim spinom.
Supervodljivost se javlja na ekstremno niskim temperaturama: počevši od 2,17 stupnjeva Kelvina za helij-4 i 2,6 x 10⁻³ stupnjeva Kelvina za helij-3. U tim uvjetima, ogroman broj atoma ponaša se kolektivno tako da dolazi do protoka bez trenja. Tekući helij se diže uz stijenke posude, a postoje i drugi jednako upečatljivi fenomeni.
Fizika niskih temperatura
Dobro je poznato da smanjenje temperature uzrokuje uređene pojave. Postoje mnoge pojave u kojima se prijelaz iz nereda u red događa kako temperatura pada. Vrlo poznata je smrzavanje vode. Druge poznate pojave odnose se na magnetizam: na dovoljno niskim temperaturama, atomi u komadu željeza, koji se ponašaju poput sićušnih magneta, poravnavaju se paralelno, a komad se ponaša kao magnet.
Međutim, kada bi cijela priroda bila na tim temperaturama, pokazivala bi visok stupanj uređenosti, ali bi bila smrznuti pakao bez mjesta za život. Zašto se onda toliko važnosti pridaje ovim napretcima u fizici?
Ukratko, ono što se događa jest da prvi put imamo teorije koje nam omogućuju razumijevanje mikrofizičkih detalja fenomena koji imaju makrofizičke manifestacije. Fizika niskih temperatura omogućuje nam povezivanje kvantne mehanike, koja se bavi minijaturnim komponentama materije, s vidljivim svijetom. Stoga nam omogućuje da objasnimo kako makrofizičke konfiguracije nastaju iz mikrofizičkih komponenti. Tu leži njezina važnost.
Također znamo za prijelaze iz nereda u red koji se javljaju u drugim vrstama fenomena. Fizički uvjeti pod kojima se ti fenomeni događaju predmet su važnih studija koje vode znanstvenici poput Ilje Prigoginea i Hermanna Hakena. Prigogineova termodinamika ireverzibilnih procesa i Hakenova sinergetika dvije su perspektive usmjerene na temu samoorganizacije.
Što znači samoorganizacija?
Ukratko, situacija je sljedeća. Prvo, formulirane su nove fizikalno-matematičke teorije koje objašnjavaju pojave u kojima se formiraju novi tipovi reda.
Drugo, identificirani su novi fenomeni koji odgovaraju karakteristikama samoorganizacije; neki od njih javljaju se samo u laboratorijskim uvjetima.
Treće, postignuta objašnjenja povezuju razinu mikrofizičkih komponenti (čestica, atoma) s fizičkom razinom.
Četvrto, ovo omogućuje izgradnju mostova koji povezuju osnovne razine fizike i kemije s biološkom razinom.
Na biološkoj razini koriste se koncepti posuđeni iz kibernetike i teorije informacija. Ovi koncepti, zajedno s teorijama samoorganizacije, pružaju osnovu za proučavanje fizičkih mehanizama uključenih u biološke pojave.
Razumijevanje procesa koji dovode do reda naglašava važnost, u znanstvenom području, konfiguracija i tendencija. Lako je vidjeti da su ova dva pojma usko povezana s klasičnim konceptima oblika i svrha, koji su se činili izbrisani s karte znanstvenim napretkom. Suvremena znanost pokazuje da na osnovnoj fizičkoj razini postoje stvarne tendencije prema dobro definiranim konfiguracijama.
Dinamizam materije
Čini se potrebnim ponovno procijeniti koncept materije. Možda ne bi bilo sasvim neprimjereno govoriti, u ovom kontekstu, o povratku dinamičkom pojmu materije koji se već nalazi kod predsokratovaca.
Uz iznimku Leukipa i Demokrita, ideje predsokratovaca vrlo su daleko od ideje o materiji koja je prevladavala kada se, dvije tisuće godina kasnije, činilo da je početna fizika isprepletena s mehanističkom koncepcijom. Materija i sila tvorile su nedjeljivo jedinstvo. Kao što je Jaeger istaknuo, Platon citira Talesovu frazu: “Sve je puno bogova“, kao da je to sama kvintesencija cijele filozofije. Čini se da to znači da je sve puno tajanstvenih živih sila. Čini se da Anaksimen dijeli tu ideju s Talesom, a Heraklit ju je ponovio kada je, navodno, stojeći uz ognjište svoje kuće grijući se, primijetio neke posjetitelje koji oklijevaju ući i rekao im: “Uđite. Ovdje su i bogovi.”
Ove predsokratovske ideje o materiji ponekad su odbačene kao da odgovaraju primitivnom mentalitetu dužnom mitskoj prošlosti. Međutim, dinamizam materije je aspekt koji jasno potvrđuju suvremene znanstvene ideje.
Znanost, filozofija i teologija
Davies ovu temu definira ovim riječima: „Složeni sustavi prestaju biti samo komplicirani kada pokazuju koherentno ponašanje koje uključuje kolektivnu organizaciju ogromnog broja stupnjeva slobode. Jedno je od univerzalnih čuda prirode da su golemi skupovi čestica, koji su podložni samo slijepim silama prirode, ipak sposobni organizirati se u obrasce kooperativne aktivnosti.“
Reference na „univerzalna čuda“, „slijepe sile“ i „samoorganizaciju“ jasno pokazuju da je tema fascinantna jer se povezuje s vječnim problemima u prirodnoj filozofiji, pa čak i teologiji. I pokazuje da, kada se zauzme naturalistički stav, mora se priznati da priroda čini „univerzalna čuda“. To je kontinuirano čudo, ali bez autora.
Razmišljanje o temeljima reda ukazuje na probleme koji su danas relevantni kao i uvijek, i koji, dovedeni do svojih krajnjih posljedica, čine dio predmeta prirodne teologije.
Baš kao što bitak zahtijeva temelj, tako ga zahtijeva i red, koji se može shvatiti kao razvijanje bića. Bitak i djelovanje povezani su, pa čak i stopljeni u jednu stvarnost. Stoga, razmišljanje o prirodi koja manifestira vlastiti dinamizam, koja teži novim strukturama reda, lako vodi do priznanja da mora postojati uzrok superiorniji prirodi.
Samoorganizacija prirode, daleko od toga da isključuje potrebu za daljnjim utemeljenjem, može pomoći u njezinom preispitivanju s temelja koji se, u usporedbi s mehanističkom slikom prirode, čine mnogo autentičnijima i sugestivnijima. Osim ako netko nije spreman prestati razmišljati ili potvrditi da postoje kontinuirana čuda koja nemaju autora.
Dodatak:
Ovaj članak donosi razmišljanje u kojem autor donosi razloge suprotne teroijama abiogeneze prema kojima se materija samoorganizira. Pokušava dovesti čitatelja do promišljanja kako organizirane strukuture u prirodi ne mogu svoje počelo naći u slučajnim događajima iz kojih bi se dalje razvijale zakonitosti.
Zakoni prirode otkrivaju se kada se pronađe unutarnja logika ponašanja, a sama logika otkriva u sebi, ne samo svrhu zakona, već i promišljanje nekoga tko je tu svrhu, baš kao i samu zakonitost osmislio i stavio u odnose sa prirodnim okruženjem u kojem se zakonitost očituje po životu.
Jednom riječju, zakoni prirode, organiziranost materije otkrivaju Boga unutar sebe- Boga koji je sve osmislio po Riječi, po Logosu- po jednoj logici koja nadilazi sposobnosti shvaćanja čovjeka.
Bilješke:
- P. Davies (editor). The New Physics. Cambridge University Press, Cambridge 1989 ↩︎