Σε διάλεξη που έδωσε τον Μάιο του 2010 στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ, ο νευροβιολόγος Ρόμπερτ Σαπόλσκι (Robert Sapolsky) χαρακτήρισε το θέμα «χάος και αναγωγισμός» ως μία από τις δυσκολότερες ενότητες του μαθήματος του. Όπως είπε, το βιβλίο Chaos που είχε αναθέσει στους φοιτητές του τον έκανε να αναθεωρήσει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόταν την επιστήμη, και ήθελε να προκαλέσει την ίδια αμφισβήτηση και σε εκείνους.
Ο Σαπόλσκι ξεκίνησε με μια ιστορική αναδρομή: μετά την πτώση της Ρώμης, η Ευρώπη βυθίστηκε σε έναν σκοτεινό Μεσαίωνα όπου χάθηκε η γνώση, ο αλφαβητισμός κατέρρευσε και έννοιες όπως η πρόοδος ή η φιλοδοξία δεν υπήρχαν καν ως λέξεις. Η κατάληψη του Τολέδο το 1085 από χριστιανικά στρατεύματα έφερε στο φως μια βιβλιοθήκη με περισσότερα βιβλία από όσα υπήρχαν σε ολόκληρη τη χριστιανική Ευρώπη, επιτρέποντας την επανανακάλυψη του Αριστοτέλη, του Πλάτωνα, της λογικής και του συλλογισμού.
Από εκείνη την περίοδο αναδύθηκε, σύμφωνα με τον Σαπόλσκι, η σημαντικότερη έννοια της επιστήμης των τελευταίων 500 ετών: ο αναγωγισμός. Η ιδέα είναι ότι για να καταλάβεις ένα πολύπλοκο σύστημα, το σπας στα συστατικά του μέρη, κατανοείς το καθένα και μετά τα προσθέτεις γραμμικά. Αυτή η λογική υπόσχεται πλήρη προβλεψιμότητα: αν γνωρίζεις την αρχική κατάσταση, μπορείς να προβλέψεις την τελική, και αντίστροφα.
Στο αναγωγικό πλαίσιο, η μεταβλητότητα θεωρείται θόρυβος ή σφάλμα μέτρησης. Ο Σαπόλσκι εξήγησε ότι όσο πιο κοντά κοιτάζει κανείς ένα φαινόμενο, τόσο λιγότερη μεταβλητότητα αναμένεται να βλέπει, επειδή υποτίθεται ότι πλησιάζει την «αληθινή» τιμή. Το παράδειγμα της θερμοκρασίας 98,6 βαθμών Φαρενάιτ δείχνει πώς η απόκλιση από τον μέσο όρο αντιμετωπίζεται ως κάτι που πρέπει να εξαλειφθεί με καλύτερα όργανα.
Ο Σαπόλσκι χρησιμοποίησε το έργο των νευροεπιστημόνων Χιούμπελ και Βίζελ για να δείξει πού καταρρέει η αναγωγή. Οι δύο ερευνητές βρήκαν σημειακή αντιστοιχία από κύτταρα του αμφιβληστροειδούς σε νευρώνες του πρώτου στρώματος του οπτικού φλοιού, και στη συνέχεια νευρώνες που αναγνωρίζουν γραμμές και καμπύλες. Η πρόβλεψη ήταν ότι αρκετά στρώματα ψηλότερα θα υπήρχαν «νευρώνες της γιαγιάς», εξειδικευμένοι στο να αναγνωρίζουν ένα μόνο πρόσωπο.
Όπως τόνισε ο Σαπόλσκι, οι νευρώνες της γιαγιάς ουσιαστικά δεν υπάρχουν, επειδή ο εγκέφαλος δεν διαθέτει αρκετούς νευρώνες για να κωδικοποιήσει κάθε δυνατό ερέθισμα με σημείο προς σημείο τρόπο. Ανέφερε χαρακτηριστικά μια μελέτη που βρήκε νευρώνα σε πίθηκο ο οποίος ανταποκρινόταν σε φωτογραφίες της Τζένιφερ Άνιστον, αλλά όχι της Τζούλια Ρόμπερτς ή του Μπραντ Πιτ· τέτοιες περιπτώσεις «αραιής κωδικοποίησης» είναι εξαιρέσεις, όχι ο κανόνας.
Ένα δεύτερο πεδίο αποτυχίας είναι τα διακλαδιζόμενα συστήματα, όπως το κυκλοφορικό, το πνευμονικό και οι δενδρίτες των νευρώνων. Αυτά τα συστήματα είναι ανεξάρτητα κλίμακας: η πολυπλοκότητα της διακλάδωσης μοιάζει ίδια είτε κοιτάς έναν νευρώνα είτε εκατομμύρια τριχοειδή αγγεία. Ο Σαπόλσκι εξήγησε ότι δεν υπάρχουν αρκετά γονίδια για να καθορίσουν κάθε σημείο διακλάδωσης ένα προς ένα· χρειάζεται διαφορετική λογική κωδικοποίησης.
Ο ρόλος της τύχης υπονομεύει επίσης την αναγωγική προβλεψιμότητα. Ο Σαπόλσκι ανέφερε ότι κατά την πρώτη κυτταρική διαίρεση, τα μιτοχόνδρια κατανέμονται άνισα, και τα μεταθετά γονίδια εισάγουν τυχαιότητα. Σε επίπεδο συμπεριφοράς, η έρευνα του Άιβαν Τσέις με ψάρια έδειξε ότι τα αποτελέσματα ζευγαριών κυριαρχίας δεν προβλέπουν καθόλου την ιεραρχία όταν τα ζώα μπαίνουν σε ομάδα, επειδή τυχαίες αλληλεπιδράσεις αλλάζουν το αποτέλεσμα.
Στη συνέχεια ο Σαπόλσκι εισήγαγε την έννοια του χάους μέσα από το παράδειγμα του υδροτροχού. Με μικρή ροή νερού, ο τροχός περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα και το σύστημα είναι περιοδικό και προβλέψιμο. Καθώς αυξάνεται η δύναμη του νερού, η περίοδος διπλασιάζεται, μετά τετραπλασιάζεται, και κάποια στιγμή το σύστημα περνά σε χαοτική κατάσταση όπου το πρότυπο δεν επαναλαμβάνεται ποτέ.
Ο Σαπόλσκι εξήγησε ότι τα χαοτικά συστήματα είναι αιτιοκρατικά αλλά απεριοδικά: υπάρχουν κανόνες για κάθε βήμα, αλλά η μόνη μέθοδος πρόβλεψης είναι να εκτελέσεις το σύστημα βήμα προς βήμα. Ανέφερε επίσης την παρατήρηση του Γιορκ ότι η εμφάνιση περιοδικότητας τρία εγγυάται πως το σύστημα οδεύει προς το χάος.
Σε τέτοια συστήματα εμφανίζεται ο «παράξενος ελκυστής»: το σύστημα έλκεται από μια περιοχή αλλά δεν καταλήγει ποτέ σε σταθερό σημείο. Η μεταβλητότητα δεν είναι θόρυβος· είναι το ίδιο το φαινόμενο. Ο Σαπόλσκι περιέγραψε και το φαινόμενο της πεταλούδας, όπου διαφορές σε εκατομμύρια δεκαδικά ψηφία μπορούν να ενισχυθούν και να αλλάξουν τη μελλοντική πορεία, καθιστώντας το σύστημα απρόβλεπτο.
Αυτό οδηγεί στα φράκταλ: μοτίβα που διατηρούν την ίδια πολυπλοκότητα και μεταβλητότητα ανεξάρτητα από την κλίμακα παρατήρησης. Ο Σαπόλσκι ανέφερε ότι τα διακλαδιζόμενα βιολογικά συστήματα είναι κλασικά φράκταλ, και προανήγγειλε ότι την επόμενη διάλεξη θα εξετάσει «φράκταλ γονίδια» που δίνουν οδηγίες ανεξάρτητες κλίμακας.
Ο ίδιος περιέγραψε μια δική του μελέτη με εξαιρετικά επίμονο προπτυχιακό φοιτητή, στην οποία μέτρησαν τον συντελεστή διακύμανσης σε εκατοντάδες εργασίες για τις επιδράσεις της τεστοστερόνης στη συμπεριφορά, από ανθρωπολογικές συγκρίσεις έως κρυσταλλογραφία υποδοχέων. Το εύρημα ήταν ότι η μεταβλητότητα παρέμενε περίπου σταθερή σε όλα τα επίπεδα αναγωγής, χωρίς να μειώνεται όσο πλησίαζαν το μοριακό επίπεδο. Η μελέτη δυσκολεύτηκε να δημοσιευτεί: κάθε εξειδικευμένο περιοδικό την έβρισκε ενδιαφέρουσα αλλά εκτός του πεδίου του. Τελικά δημοσιεύτηκε σε ένα φιλοσοφικό περιοδικό ιατρικής και βιολογίας, αλλά πέρασε σχεδόν απαρατήρητη.
Καταλήγοντας, ο Σαπόλσκι διευκρίνισε ότι η αναγωγική επιστήμη δεν είναι άχρηστη. Είναι επαρκής όταν δεν είμαστε πολύ απαιτητικοί, όταν θέλουμε μέσους όρους: το εμβόλιο της πολιομυελίτιδας βοήθησε κατά μέσο όρο παρότι ένα στα 560 παιδιά εμφάνισε χειρότερη μορφή, και μπορούμε να πούμε ότι γενικά ο Ιούνιος είναι θερμότερος από τον Ιανουάριο. Αλλά όταν ζητάμε ακριβείς προβλέψεις για μεμονωμένα άτομα ή συγκεκριμένες στιγμές, η αναγωγή καταρρέει. Το βαθύτερο φιλοσοφικό σημείο, σύμφωνα με τον Σαπόλσκι, είναι ότι στα πολύπλοκα συστήματα δεν υπάρχει «η απάντηση» ή «η λύση». Η διακύμανση δεν είναι απόκλιση από έναν ιδανικό κανόνα· είναι αυτό που υποτίθεται ότι είναι το σύστημα.
Σχόλια