STUART A. KAUFFMAN: Investigations

Před několika lety vzbudila značnou pozornost Kauffmanova kniha Origins of Order (viz Vesmír 74, 324, 1995/6). Analyzuje v ní matematické modely systémů, které se vyznačují sebeorganizací: samy se uspořádají do struktury, která je dynamická, schopná evoluce a natolik robustní, že dovede vyrovnat disturbance z vnitřních i vnějších zdrojů. Tyto dynamické systémy pak používá k modelování jak evoluce, tak ontogeneze. Dospívá až k radikálnímu závěru, že evoluce života probíhá nikoli působením přírodního výběru, ale jemu navzdory.

V Investigations pak Kauffman dává svým virtuálním systémům tělo. Kombinuje matematické modely s chováním otevřených termodynamických systémů, zejména složitých autokatalytických chemických sítí. Zavádí koncept autonomního agens, které definuje jako systém schopný jednat ve vlastním zájmu (autonomním agens par excellence je tedy každý živý tvor). Už tato formulace – a podobných najdeme v knize víc – nás přiměje, abychom byli ve střehu: Jde o knihu vědeckou, nebo jen o další filozofující pojednání z pera emeritního profesora, jakými se to na knižním trhu jen hemží? Domnívám se, že Kauffmanova kniha je svým radikálním poselstvím něčím víc než nezávazným čtením vhodným na noční stolek. Zabývá se řadou problémů, na které nejenže neznáme uspokojivou odpověď, ale dokonce ani nevíme, jak se vlastně máme ptát.

Co tedy jsou autonomní agenta? Jsou to systémy, které neustále ohmatávají a manipulují okolní vesmír – a přitom, diví se Kauffman, tato skutečnost není nijak reflektována v současné fyzice, chemii, ba ani v biologii. Autonomní agens je definováno jako systém schopný sebereprodukce a zároveň schopný vykonávat alespoň jeden druh uzavřeného pracovního cyklu. Poslední podmínka hraje v Kauffmanových úvahách klíčovou roli – nestačí, aby se systém pouze utvářel na úkor disipace volné energie. Má-li konat práci, musí stupně volnosti pro disipaci volné energie snížit, jinými slovy postavit strukturu, zařízení ke konání práce. To samo však už vyžaduje investici práce. Autonomní agenta jsou tak charakterizována cyklem, či spíše spirálou mezi prací, která se mj. dá využít ke zvýšení organizovanosti systému, což mu umožní konat víc práce atd. Umožní jim to také mapovat okolní vesmír a vyhledávat v něm nové zdroje energie vhodné k práci a další sebestrukturaci. Kauffman ukazuje, jak mohl současný život povstat coby kolektivní emergentní chování organizovaných chemických sítí, které samy už jsou autonomními agenty. Šířící se organizovanost není uchopitelná žádnými zavedenými koncepty typu hmota, energie, informace, entropie apod., ale přesto jde o fyzikální systém, jak Kauffman nepřestává připomínat. Známe molekulární uspořádání živých tvorů, metabolické dráhy či funkci membrán, ale netušíme, co způsobuje, že to vše je živé.

Kauffman se domnívá, že by mohly existovat společné zákony pro otevřené a sebekonstruující systémy, jimž dává jméno biosféry. Ty jsou souborem autonomních agent, maximalizují jejich diverzitu a také způsoby, jimiž jsou agenta schopna se uživit (tj. nacházet zdroje energie a využívat je k práci) a dále se šířit. Jinými slovy, biosféry se samy konstruují, a to tak, že neustále zvyšují diverzitu (dimenzionalitu) toho, co má nastat v dalším okamžiku. Tento trend pokládá Kauffman za tak důležitý, že jej nazývá „čtvrtým zákonem termodynamickým“. Organizmy – autonomní agenta – se spolupodílejí na vytváření světa.

Z celé teorie vyplývá ještě jeden důležitý závěr: autonomní agenta mají zkušenost zabudovanou do své struktury, organizace.

Kauffman má ambici položit základy obecné biologie, která by se už nemusela ohánět zaklínadly typu „život není nic než fyzika a chemie“, a přitom by se neutopila v prázdných spekulacích. Kniha je nádherným popisem a oslavou sebeorganizujícího se vesmíru a života jako hlavního nositele této sebeorganizace. Už názvy kapitol (Prolegomenon k obecné biologii; Autonomní agens; Šířící se organizace; Fyzika sémantiky?; Emergence a příběh; Neergodický vesmír; Zákony pro konstrukci biosféry) lákají k tomu, aby se člověk do knihy ponořil. A nebude zklamán. Odpustí pak autorovi i dvě poslední kapitoly: jedna je exkurzí do „ekonosféry“, která, jak se dovíme, je jen prodloužením obecných zákonů biosféry. Ta poslední je pak pokusem o sjednocující vizi světa; vizi, která by zahrnula kvantovou mechaniku, relativitu i evoluci. Přiznám se, že v této vizionářské části jsem autora nebyl schopen sledovat.