IX Krakowska Konferencja Metodologiczna: Struktura i emergencja

Robert Poczobut
Katedra Filozofii, Uniwersytet w Białymstoku

System - struktura - emergencja

STRESZCZENIE

1. Teoria systemów dostarcza interesującego kontekstu dla analizy pojęć struktury i emergencji. Struktury nie występują w świecie w czystej postaci, lecz jako niesamodzielne "składowe" systemów (lub/i procesów) różnych typów - struktury są implementowane w systemach stanowiąc podstawę ich organizacji, zachowań, realizowanych przez nie funkcji i regularności, jakim podlegają. W ramach tzw. CESM-modelu [Bunge 2003, s. 35] system reprezentowany jest przez uporządkowaną czwórkę:

s = <C(s), E(s), S(s), M(s)>,

gdzie: C(s) to skład systemu (kolekcja jego części), E(s) to środowisko systemu (kolekcja obiektów nie będących częściami systemu, które pozostają z nimi w jedno- lub obustronnych oddziaływaniach), S(s) to struktura systemu (układ relacji statycznych i dynamicznych wiążących części systemu między sobą, a także z elementami środowiska), zaś M(s) to mechanizm systemu (układ procesów zachodzących w systemie, które powodują, że system działa, zachowuje się lub rozwija w określony sposób).

2. To abstrakcyjne pojęcie można uszczegóławiać uzmienniając poszczególne parametry w odniesieniu do systemów różnych typów: naturalnych i sztucznych, fizycznych, chemicznych, biologicznych i kognitywnych, społecznych i technologicznych, semiotycznych i pojęciowych. Analizując konkretne systemy najczęściej jesteśmy zainteresowani składem-strukturą-środowiskiem-mechanizmami na określonym poziomie organizacji. Budując, na przykład, szczegółowy model określonego systemu społecznego zakładamy, że jego składnikami są indywidualne osoby (które także są systemami, podobnie jak ich części oraz części tych części). W praktyce badawczej zamiast o wszystkich składnikach systemu mówimy zazwyczaj o składnikach określonego rodzaju, istotnych z punktu widzenia analizowanych własności czy funkcji systemowych. Pojęcie systemu ograniczone do danego poziomu (lub poziomów) organizacji tworzymy ograniczając zakres parametrów C-E-S-M. Zdecydowana większość systemów, jakimi zajmują się poszczególne dyscypliny nauki, to systemy, których składnikami nie są obiekty elementarne, lecz systemy składające się z kolejnych podsystemów. Relacja bycia podsystemem generuje rozgałęzioną hierarchię systemów.

3. Mówiąc o strukturze systemu należy odróżniać endostrukturę (strukturę wewnętrzną, organizację lub architekturę systemu) od egzostruktury (struktury zewnętrznej). Na endostrukturę składają się relacje wewnętrzne wiążące składniki systemu. Egzostrukturę tworzą relacje zachodzące między składnikami systemu i obiektami należącymi do jego środowiska. Nie wszystkie relacje modyfikują własności swoich argumentów (np. relacje przestrzenne i czasowe) oraz nie wszystkie zakładają wymianę energetyczną pomiędzy nimi (np. relacje logiczne, semantyczne, pojęciowe). Relacje, które powodują zmiany stanów swoich argumentów, określa się mianem "relacji wiążących" [bonding relations]. Całkowita struktura systemu obejmuje wszystkie relacje, w jakich jego składniki pozostają do siebie oraz do obiektów tworzących środowisko systemu. Dzięki relacjom wiążącym składniki, system uzyskuje określony poziom wewnętrznej integracji (systemy różnią się stopniem integracji). Jeśli integracja składników podporządkowana jest realizacji określonej funkcji, mówimy wówczas o koordynacji systemu. Organizmy są odpowiednio zintegrowanymi, wielorako skoordynowanymi, dynamicznymi, samoorganizującymi się, względnie izolowanymi supersystemami.

4. W kontekście teorii systemów najczęściej przyjmuje się ontologiczną koncepcję emergencji (w opozycji do koncepcji, które wykorzystują logiczno-epistemologiczne pojęcia wyjaśniania, przewidywania czy derywacyjnej redukcji praw). W najprostszym wypadku - obierając za jednostkę emergencji własności lub/i funkcje - powiemy, że P jest własnością (funkcją) emergentną systemu s wtedy i tylko wtedy, gdy zachodzi jedna z następujących sytuacji: (a) żaden składnik ani prekursor systemu s nie posiada własności (funkcji) P; (b) s jest systemem, który nabywa własność (funkcję) P stając się podsystemem systemu wyższego rzędu (P nie przysługiwałaby s-owi, gdyby s występował samodzielnie). Powyższa definicja obejmuje dwa rodzaje własności (funkcji) emergentnych: wewnętrzne (globalne, systemowe) oraz relacyjne (kontekstowe) [Mahner/Bunge 1997, s. 30-31]. Pierwszy przypadek dotyczy globalnych własności systemowych (np. życie, świadomość), drugi zaś własności systemów, które same są składnikami innych systemów (np. eksternalnie determinowane stany tzw. treści szerokiej systemów kognitywnych, które przysługują im tylko i wyłącznie ma mocy określonych relacji ze środowiskiem). Możliwe jest rozszerzenie podanej definicji na inne jednostki emergencji: struktury, informacje, prawidłowości lub/i wzorce pojawiające się na różnych poziomach organizacji systemów naturalnych.

5. Jest regułą, a nie wyjątkiem, że systemy mają własności, których nie posiadają ich części. Każdy system ma przynajmniej jedną taka własność. Emergentny/systemowy charakter mają tak różnorodne własności (funkcje, stany), jak stabilność jądra atomowego, stany skupienia ciał, style architektoniczne, synchronizacja grupy neuronów, samoregulacja organizmu lub maszyny, samoświadomość człowieka czy metalogiczne własności systemów dedukcyjnych. Globalne własności systemowe powstają najczęściej w wyniku określonych relacji lub/i oddziaływań między elementami systemów, którym przysługują. W wypadku tzw. systemów otwartych (względnie izolowanych) kluczową rolę odgrywają także interakcje ze środowiskiem systemu. Co najmniej niektóre systemy biologiczne i kognitywne odznaczają się tzw. przyczynowością odgórną [downward causation, top-down causation], której szczególnym przypadkiem jest przyczynowość umysłowa.

6. Wiele procesów rozwojowych i ewolucyjnych prowadzi do powstawania jakościowo nowych własności systemowych. Nie ma czegoś takiego, jak emergencja ex nihilo. Pojawienie się nowej własności systemowej zawsze wymaga uprzedniego istnienia własności stanowiących bazę (podstawę) jej emergencji. Uwzględnienie aspektu ewolucyjno-rozwojowego pozwala na odróżnienie emergencji synchronicznej od emergencji diachronicznej. Mówiąc o emergencji możemy mieć na uwadze proces powstawania określonej jednostki emergencji (jakościowo nowej własności, struktury, informacji, prawidłowości, wzorca organizacji) lub jej cechę relacyjną (żadna własność czy struktura nie jest emergentna sama w sobie, lecz z uwagi na relacje w jakich pozostaje do swoich własności czy struktur bazowych). Niektórzy odróżniają emergencję pierwotną (polegającą na pierwszym wystąpieniu określonej jednostki emergencji w procesie ewolucyjnym) od emergencji wtórnej (związanej z jej kolejnymi wystąpieniami). Zagadnienie to jest stosunkowo skomplikowane z uwagi na rozbieżne opinie na temat względnej ciągłości, resp. nieciągłości procesów ewolucyjnych generujących systemy różnych typów. Nie ma także powszechnie obowiązującej interpretacji takich (pozornie) prostych wyrażeń, jak: "nowa jakość" czy "własność nowego rodzaju/typu".

7. Pytanie: W jaki sposób przebiega emergencja własności (struktur, informacji, prawidłowości, wzorców zachowań etc.)? - sprowadza się do pytania: Jak powstają systemy przejawiające własności emergentne? Jeśli uwzględnimy zawrotną liczbę systemów różnych typów (od atomów, przez makrocząsteczki, komórki, proste organizmy, po organizmy samoświadome, złożone systemy komunikacyjne, instytucje społeczne i systemy pojęciowe), to trudno oczekiwać jednolitej odpowiedzi na powyższe pytanie. W odniesieniu do różnych systemów oraz ich własności emergentnych w grę mogą wchodzić zróżnicowane mechanizmy emergencji, co nie wyklucza istnienia mechanizmów trans-systemowych odpowiedzialnych za powstawanie własności emergentnych na różnych poziomach organizacji. Podania szczegółowych odpowiedzi na pytanie o mechanizmy emergencji należy oczekiwać od badaczy zajmujących się określoną klasą systemów (od mechaniki kwantowej po teorię sieci neuronowych, kognitywistykę i nauki społeczne). Praca filozofa jest w tym wypadku wtórna w stosunku do pracy naukowca i ma głównie charakter analityczno-pojęciowy.

8. Dla każdego systemu naturalnego można wskazać proces (mechanizm) lub układ procesów odpowiedzialnych za realizację jego specyficznych własności i funkcji systemowych. Wyjaśnienie danej własności (struktury, prawidłowości, informacji) emergentnej polega na budowie modelu mechanizmu odpowiedzialnego za jej realizację. Emergencja wyjaśniona nadal pozostaje emergencją. Jak podkreślają Mahner i Bunge: "Explained novelty is no less novel than unexplained novelty, and predicted novelty is no less novel than unpredicted (or perhaps even unpredictable) novelty; the concept of emergence is ontological, not epistemological" [Mahner/Bunge 1997, s. 29]. Wyjaśnienie mechanizmu powstawania określonej własności emergentnej nie przekreśla jej realności ani specyfiki. Poznaliśmy wiele mechanizmów odpowiedzialnych za realizację własności emergentnych (por. osiągnięcia chemii fizycznej, biologii molekularnej czy neurobiologii), inne zaś (np. mechanizmy związane z realizacją wyższych własności i funkcji umysłowych) wciąż znajdują się poza naszym aktualnym zasięgiem poznawczym.

9. Jedną z kluczowych kontrowersji obecnych we współczesnych debatach na temat emergencji wyraża pytanie: Czy do definicyjnych charakterystyk własności emergentnych należy zaliczyć ich niewyjaśnialność, nieprzewidywalność badź nieredukowalność, czy też owe negatywne kwalifikacje należy potraktować jako epistemiczne wskaźniki/kryteria emergencji (nie zaś cechy definicyjne)? Do najczęściej dyskutowanych logiczno-epistemologicznych wskaźników/kryteriów emergencji należą: (a) limitacje prognostyczno-eksplanacyjne, którymi obarczone są teorie niższych rzędów w wyjaśnianiu i przewidywaniu systemowych własności wyższych rzędów; (b) limitacje związane z nierozstrzygalnością bądź nieobliczalnością procedur generujących emergentne własności wyższego rzędu; (c) limitacje polegające na zasadniczej niemożliwości komputerowej symulacji niektórych procesów i własności emergentnych (np. pierwszoosobowo przeżywanych stanów świadomości fenomenalnej). Warto w tym miejscu podkreślić, że nic nie jest (nie)wyjaśnialne, (nie)przewidywalne czy (nie)redukowalne po prostu, a tylko relatywnie do przyjętego modelu wyjaśniania-przewidywania-redukcji oraz aktualnego stanu wiedzy na temat określonych systemów i ich własności.

10. Systemowe ujęcie emergencji unika uproszczeń charakterystycznych dla: (a) skrajnych odmian holizmu (niedoceniającego znaczenia mikrostruktury systemu dla realizacji własności i funkcji systemowych); (b) indywidualizmu (przeceniającego rolę składników systemu i ich własności); (c) stanowiska określanego jako environmentalism (przeceniającego rolę środowiska na niekorzyść składników, struktury wewnętrznej oraz mechanizmów systemu); (d) skrajnej wersji strukturalizmu (utożsamiającego systemy naturalne wyłącznie z ich strukturami); (e) radykalnego funkcjonalizmu (pomijającego znaczenie materiałowej specyfiki składników systemu dla realizacji funkcji systemowych), (f) radykalnych odmian mikroredukcjonizmu i mikrodeterminizmu (niedoceniających roli uwarunkowań środowiskowych oraz przyczynowości odgórnej). Każde ze stanowisk (a)-(f) sprawdza się w ograniczonym zakresie. Jednak żadne z nich generalnie nie wystarcza. Model emergencji budowany w oparciu o teorię systemów unika ujęć jednostronnych - oferuje zintegrowaną ontologię będącą podstawą konwergencyjnej wersji idei jedności nauki.

Literatura

Andersen P. B., Emmeche C., Finnemmann N.O., Christiansen, P.V., (eds.) [2000] Downward Causation. Minds, Bodies and Matter, Aarhus University Press.

Bunge M., [2003] Emergence and Convergence. Qualitative Novelty and the Unity of Knowledge, University of Toronto Press.

Clayton Ph., [2004] Mind and Emergence. From Quantum to Consciousness, Oxford University Press.

Deacon T., [2003] The Hierarchic Logic of Emergence: Untangling the Interdependence of Evolution and Self-Organization, [w:] H.B. Weber, D.J. Dephew (eds), Evolution and Learning: The Baldwin Effect Reconsidered, MIT Press.

Gregersen, N.H., (ed.) [2003] From Complexity to Life. On the Emergence of Life and Meaning, Oxford University Press.

Holland J.H., [1998] Emergence. From Chaos to Order, Perseus Books, Cambridge, Mass.

Mahner M., Bunge M., [1997] Foundations of Biophilosophy, Springer-Verlag.

Morowitz H.J., [2002] The Emergence of Everything. How the World Became Complex, Oxford Univ. Press.

Silberstein M., McGeever J., [1999] The Search for Ontological Emergence, "The Philosophical Quarterly" vol. 49, No. 195, s. 182-200.

Strawiński W., [1997] Jedność nauki, redukcja, emergencja, Aletheia,