سوشیانس تارنمای رسمی شروین وکیلی
نمودهای هم‌افزایی
بد نیست آنچه را كه تا اینجا گفتیم، یكبار دیگر به صورت خلاصه مرور كنیم :
سیستم های مورد نظر ما در زیست شناسی، سیستم هایی پیچیده هستند كه دارای پویایی خودسازمانده هستند. یعنی واكنششان به محركهای دگرگون ساز محیطی و همچنین نوسانات درون زاد خود، آنقدر پیچیده است، كه افزایش اطلاعات درونی سیستم را در طول زمان تضمین می كند. آنچه كه خصوصیات یك سیستم را تعیین می كند، خواص تقارنی ویژه ی آن است، كه می تواند در جریان روندهایی مانند دوشاخه زایی یا نوسانات درونی، تغییر كند. آنچه كه رفتار سیستم را تعیین می كند، همین ساختار تقارنی آن است . بنابراین، تغییرات این خواص، به طور طبیعی به دگرگونی در رفتار سیستم هم خواهد انجامید.
این رابطه ی دوطرفه ی بین رفتار و ساختار، كه برای نظریه پردازان زیست شناسی باید آشنا باشد، همان است كه دو نوع نگرش اصلی در زیست شناسی را پدید آورده است . دیدگاه كاركردگرا و ساختارگرا كه در شاخه های گوناگونی از علم وجود دارند و دو سبك پایه ی نگرش به پدیده ها را در فضای تجربی و آزمایشی توصیه می كنند، در واقع از تاكید بر یكی از این دو جنبه ی سیستم ها برخاسته است . ناگفته نماند كه ذكر رابطه ی دوتایی یاد شده، برای بیان رفتار سیستم در طول زمان كافی نیست . رسم است كه در نظریه ی پیچیدگی، این دو وجه سیستم را با یك عنصر دیگر، یعنی نوسان مربوط می كنند. كه در آن رابطه ی سه گانه ای بین ساختار و كاركرد، از راه زمینه ی نوسانات درونی سیستم وجود دارد.
بر اساس حرفهای ما تا اینجا، دو نوع توصیف از رفتار سیستم های پیچیده ممكن است . یك توصیف، نگره ی جبرانگار نامیده می شود، كه در مقابل نگره ی تصادفی قرار دارد. جبرانگاری دیدگاهی سنتی است كه رفتار سیستم در آن قابل پیش بینی فرض می شود. یعنی چنین فرض می شود كه اگر دانای كلی وجود داشته باشد و بتواند تمام متغیرهای سیستم را به طور دقیق بسنجد، آنگاه او خواهد توانست رفتار دقیقی سیستم را در طول زمانی به درازای ابدیت پیش بینی كند. این در واقع نسخه ای از همان قطعیت لاپلاسی است كه به قدر كافی مشهور است .
نگره ی دوم، بیشتر در جریان كشفیات فیزیكدانان در قرن حاضر پدید آمد، و به ویژه وضع اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را در پیدایش آن موثر می دانند. بر اساس این دیدگاه، حتی دانستن تمام متغیرهای سیستم هم برای پیش بینی دقیق رفتار آن كافی نیست . یعنی تصادفی بودن و آماری رفتار كردن در این دیدگاه به عنوان یك خصلت نهادین ماده فرض می شود. ناگفته پیداست كه چنین چیزی از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ قابل استخراج نیست . اصل مزبور، تنها یك محدودیت ذاتی در اندازه گیری های ما را بیان می كند، و دیدگاه تصادف گرا یكی از برداشتهای متعددی است كه می توان از این اصل داشت .
برخی از مشهورترین فیزیكدانان معاصر، -از جمله انشتین – برداشتهایی به كلی متفاوت از این اصل به دست داده اند و همان دیدگاه جبرگرای قدیمی را حفظ كرده اند.
تلاشهای زیادی در راستای آشتی دادن این دو نوع نگره در سیستم های پیچیده انجام گرفته است، كه من در اینجا یك مورد را كه مورد علاقه ی خودم است می آورم . این دیدگاه آشتی جویانه توسط پریگوژین مشهور ارائه شده است .
پریگوژین، برای نشان دادن رابطه ی تصادف و ضرورت، به پدیده ی فیزیكی ویژه ای به نام هسته ای شدن اشاره می كند. این پدیده ای است كه در طبیعت نمودهای زیادی دارد. مثلاً نمود آشنای آن، باریدن باران است . پرسش مهمی كه می تواند ما را در درك این پدیده یاری دهد، این است :
چطور می شود كه بخار آب پراكنده در جو، ناگهان به صورت قطره هایی مایع در می آیند و این قطرات آنقدر سنگین میشوند كه به زمین می بارند ؟
پاسخ این است كه هر ذره ای از بخار آب، كه در جو شناور است، یك دامنه ی مشخصی برای اندكنش با ذرات مشابه اطراف خود دارد. یعنی مثلاً یك واحد شناور بخار آب، می تواند تا فاصله ی Lبا ذرات دیگر بخار آب اطرافش اندركنش داشته باشد. فرض كنیم این اندركنش هم عمدتاً از نوع جذب الكتریكی باشد (كه چنین هم هست ). ابر یك سیستم حاوی بیشمار ذره ی بخار آب است، و چیزی كه تعیین كننده ی رفتار آن است، عبارت است از این دامنه ی خاص . با توجه به اینكه این دامنه با توجه به چگالی ذرات آب در واحد حجم هوا تعریف می شود، می توان بر اساس آن تراكم بخار آب را هم وارد معادلات پویایی ابر كرد. در نهایت اگر این دامنه از طول مشخصی عبور كند، واحدهای بخار آب با تعدادی بیشتر از آستانه از ذرات همسایه اندركنش نشان می دهند و در نهایت به هم پیوسته و دانه ی باران را درست می كنند. روندی كه این به هم پیوستن ذرات آب را توصیف می كند، هسته ای شدن نام دارد، و در واقع نشانگر پدید آمدن هزاران هزار مركز تجمع بخار آب، در درون پیكره ی یك ابر است .
مشابه همین پدیده را در جاهای دیگری هم می توانیم ببینیم . مثلاً سیستم یك فلز مذاب در حال سرد شدن هم چنین رفتاری از خود نشان می دهد. در اینجا متغیر مهم دما است كه اگر از آستانه ی مشخصی بگذرد روند تبلور -یا همان انجماد- در فلز آغاز می شود. اینكه در درون یك سیستم فلزی چند نقطه ی هسته ای شدن تبلور وجود داشته باشند، چیزی است كه در علم مواد مورد بحث قرار می گیرد و در واقع تعداد این هسته ها در یك قطعه ی صنعتی تعیین كننده ی مرغوبیت آن است .
حالا برگردیم سر بحث خودمان . در پدیده ی هسته ای شدن، شاخص مهمی كه مقدار بحرانی را تعیین می كند، به پویایی درونی سیستم وابسته است . یعنی رفتار داخلی سیستم ابر، و روندهای درونی فلز مذاب هستند كه در هر لحظه مقدار این دامنه ی خاص، و رسیدن یا نرسیدن آن به مقدار بحرانی را تعیین می كنند. در سیستم مورد نظر ما، به دلیل تغییرات همیشگی درونی، نوساناتی با الگوهای متفاوت وجود دارند، كه در نهایت می توانند از حد آستانه ی خاصی گذر كرده و تغییر فاز -گاز به مایع در باران، یا مایع به جامد در فلز- را در سیستم پدید آورند. این تغییر فاز، در واقع پیامد همان هسته ای شدن است .
می دانیم كه رفتار یك سیستم كلان مانند ابر یا فلز مذاب، حالتی آماری دارد، یعنی باید آن را بر اساس برآیند رفتار تعداد خیلی زیادی عناصر مشابه توصیف كرد. در چنین سیستم هایی، به خوبی مفهوم تصادفی بود تجلی می یابد. هرچه سیستم آماری تر رفتار كند، پویاییش از دید ما تصادفی تر خواهد بود. به همین ترتیب، اینكه در فلان نقطه ی خاص از ابر یا فلز هسته ای تشكیل خواهد شد یا نه، توسط قوانین آماری و فارغ از قطعیت تعیین می شود. در این سطح از مشاهده، (سطح خُرد) ما می توانیم نمودهای تصادفی بودن را ببینم . اما پدیده ی ما به سطح خردش محدود نیست . ما یك سطح آشناتر را هم برای مشاهده سراغ داریم، و آن هم سطح كلان است . در سطح كلان همه چیز جبری می نماید. اگر دامنه ی یاد شده در سیستم، به طور آماری از حد آستانه فراتر رود، ما لزوماً تغییر فاز را خواهیم داشت و نوع تغییر فاز هم قابل پیش بینی خواهد بود. به این ترتیب ما در یك پدیده ی فیزیكی ساده، هر دو جنبه ی جبری و تصادفی رامی بینیم .
پریگوژین، به این شكل در بین دو مفهوم تصادفی و جبری بودن روندهای سیستمی آشتی برقرار می كند و تعارض این دو را ناشی از محدودیت ابزارهای مشاهده و تداخل سطوح توصیفی ما می داند.
با این مقدمه، ما با جهانی پیچیده روبرو هستیم كه قطعیت و تصادف در آن به رقابت مشغولند و پویایی های شگقت انگیز و پیچیده ای از قبیل آشوب و خودسازماندهی را در درون سیستم های مادی به پیش می رانند. در ادامه ی این بخش، می خواهیم نگاهی به نمودهای گوناگون این پدیده های توصیف شده بیندازیم . تا اینجای كار، تعداد زیادی واژگان نه چندان آشنا، با زبانی نه چندان دقیق تعریف شد. از اینجا به بعد، می خواهم نحوه ی تجسد این ارواح ناملموس را در كالبدهای مادی بررسی كنیم . برای این كار، از سطح خُردِ مشاهده به سطح كلان پیش خواهم رفت و در هر سطح چند مثال از پدیده های یاد شده خواهم آورد. بیشتر بر نمونه های برجسته ای كه نمودهای هم افزایی و به ویژه خودسازماندهی را نشان می دهند تاكید خواهم كرد، و تنها به این امر اشاره می كنم كه پدیده های كلانتری مانند آشوب و خودسازماندهی، رخدادهای كلیتری مانند نوسان و دوشاخه زایی را هم در خودنهفته دارند.
۱-۴-۱) سطح فیزیكی
هرمان هاكن، كه بنیانگذار مكتب آلمانی خودافزایی است، یكی از ساده ترین نمودهای این پدیده را در رخدادی آشنا -یعنی لیزر- نشان داده است . می دانیم كه دستگاه تولید لیزر، عبارت است از قالبی از یك ماده ی فعالگر -مثل یاقوت – كه از یكسو توسط یك آینه و از سوی دیگر توسط یك سطح نیمه بازتابنده محصور شده باشد. این سیستم ساده توسط یك مولد انرژی تغذیه می شود، و بسته به مقدار انرژی ورودی و حالتهای ممكن برای ماده ی فعالگر، چندین حالت ( برای سیستم پیش می آید. اگر
سیستم در شدتی كمتر از آستانه ی تحریك ماده ی عملگر تغذیه شود، پرتوهایی با طول موجهای متفاوت و ناهمگن پدید می آید كه تفاوتی با نور معمولی ندارد. اگر این انرژی ورودی با شدتی بیش از آستانه ماده ی عملگر را تحریك كند، لیزر تولید می شود، كه عبارت است از نورهایی همدوس و موازی با هم كه قابلیت نفوذ و اثر بسیار بیشتری از نور معمولی دارند. در شدتهای خیلی بیشتر از آستانه، ابتدا تپشهای منظم نوری مشاهده می شود و بعد هم سیستم آشوبناك می شود و نورهایی كاتوره ای از سیستم خارج می شود. نور لیزر، كه در اینجا به طور ساده شرح داده شد، همه ی خواص بنیادی پدیده های هم افزایانه را از خود نشان می دهد. این سیستم تغییر فازی وابسته به انرژی محیطی راتجربه می كند و پس از آن توانایی غیرعادی و بی سابقه ی عمل بر محیط را -از راه نور همدوس – به دست می آورد (Haken ,1990). این یكی از ساده ترین نمودهای هم افزایی است كه در بیشتر كتابهای فیزیكی مربوط به این پدیده، عنوان فصل آغازین را به خود اختصاص می دهد.
نمونه ی دیگری از این ساختارهای خودسازمانده، سلولهای بنار نام دارد. این سلولها، در واقع نوع خاصی از پویایی هستند، كه در یك سیستم سیال فیزیكی ساده پدید می آیند. اگر بر یك سطح تخت و یكنواخت كه دارای رسانایی گرمایی همگن و یكنواختی است، لایه ای از مایع بریزیم، و آن را به طور منظم از زیر گرم كنیم، می بینیم كه جریانات همرفتی مربوط به جابجا شدن سیال سرد و گرم، به تدریج الگوهایی منظم و خودسازمانده را ایجاد می كنند. پویایی چنین سیستمی به سادگی با معادله ای قابل بیان است
كه در آن Ra برابر است با عدد Reyleigh كه نماد پویایی سیستم است . در این معادلهR نشانگر رسانایی گرمایی مایع، v نماد نیروی پیوستگی مایع، h علامت ارتفاع سیال، 
نماینده تغییرات دما در طول زمان، 
نشانه ی ثابت انبساط گرمایی سیال، و g معرف شتاب جاذبه است.
این سیستم ساده، بر اساس مقدار عدد Reyleigh تعریف می شود. اگر Ra از مقدار پایه ی Ra=1700 كمترباشد، سیستم در حالت تعادل خواهد بود و الگوی مشخصی در پویایی آن دیده نخواهد شد. اما با گذر Ra از این حد آستانه، الگوهای ویژه ی حركت سیال در این مجموعه قابل مشاهده خواهد شد. به ترتیب، با فاصله گرفتن بیشتر و بیشتر Ra از عدد 1700، ابتدا یك چرخش افقی موازی با محور ظرف در سیال دیده خواهد شد، این چرخش جای خود را به جریاناتی لرزشی در همان راستا می دهد، و در نهایت سلولهای بنارد را پدید می آورد كه حجره های شش ضلعی منظمی در راستای محور عمودی سیستم است، كه از تداخل و برهم نهی جریان های منفرد همرفتی پدید می آید. بعد حد و مرز این سلولها هم دچار ارتعاش شده و در نهایت سیستم به حالت حركت گردابی وارد می شود.
سیستم مشابه دیگر، به نام گردابهای تیلور مشهور است . این جریانات گردابی به شكلی كمابیش نزدیك به سلولهای بنارد ساخته می شوند، اما ساختاری پیچیده تر دارند. سیستم تیلور، از دو استوانه ی میان تهی تشكیل شده كه در درون هم قرار گرفته اند. یكی از آنها، كه در بیرون است، از سیالی پر شده، و استوانه ی درونی كه خالیست، با سرعت زاویه ای مشخصی در داخل آن گردش می كند. معادله ای كه رفتار این سیستم را در طول زمان نشان می دهد، به این ترتیب قابل صورتبندی است
كه در آن Ta نماد پویایی سیستم است و در صورت فاصله گرفتن از حد آستانه ی تعادل به ظهور اشكال پیچیده می انجامد. V در آن پیوستگی سیال، L اختلاف بین قطرهای دو استوانه، قطر استوانه ی درونی و 
سرعت زاویه ای چرخش استوانه ی درونی است . در اینجا هم به ترتیب با فاصله گرفتن T1 از مقدار آستانه، ابتدا جریان لایه ای (7 )، بعد جریان چنبره ای، بعد نوسانات گردابی، و در نهایت حركت گردابی ساده ایجاد می شود. الگوی گردابهای تیلور، در واقع نام دیگر همان جریان چنبره ای است .
پس از مشاهداتی از این دست، پژوهشگران موج هایی را كه به این ترتیب در سطح سیالات ایجاد می شدند، به عنوان نمونه هایی از پدیده های تبیین كننده ی تغییر فاز در سیستم ها مورد بررسی قرار دادند. حتی موج های آشنای تشكیل شده بر سطح آرام یك بركه نیز از جهاتی با آنچه كه در این پژوهش ها مورد مشاهده قرار می گیرد، شباهت دارد.
بررسی های انجام شده بر این قبیل موج ها، نشان داد كه برخی از خواص قابل آزمایش در این سیستم های حركت سیالات، با آنچه كه در فیزیك ذرات بنیادی دیده می شود شباهت دارد. برهمین مبنا، مفهوم تك موج (soliton) ابداع شد، كه عبارت بود از هر واحد موج موجود بر سطح سیال، كه با دیگر موج ها جمع پذیر باشد، و در عین حال خواص اختصاصی و فردی خود را نیز حفظ نماید (Scott-Russ et al, 1973 ). چنین موج هایی، در جهان ذرات بنیادی هم فراوان یافت می شوند، در واقع هر الكترون، یك تك موج محسوب می شود.
این امر، یعنی امكان نسبت دادن برخی از خواص میكروسكپی به خواص ماكروسكپی، این زمینه را برای دانشمندان به وجود آورد، تا بتوانند با ابزارهای ریاضی مربوط به جهان ذرات بنیادی، برخی از خواص كلان جهان ملموس ما را توصیف كنند. به عنوان مثال، از یك سو همین مفهوم تك موج ها درسیالات، برای تحلیل پیدایش خیزابهای عظیم موسوم به تسونامی كاربرد دارند، و از سوی دیگر برای تحلیل موجهای موسوم به instanton در هنگام بیان خواص كوارك ها مورد استفاده قرار می گیرند.
یك مثال دیگر از خودسازماندهی در سطح فیزیكی را می توان در یك سیستم ساده ی مغناطیسی بازیافت . همه با آهنربا آشنایی داریم و می دانیم كه اتمهای تشكیل دهنده ی بلور فلز، اگر نظمی بیشتر از حد آستانه ی خاصی داشته باشند، فرومغناطیسی و آهنربا نامیده می شوند. در صورتی كه این نظم به طور لحظه ای از بیرون سیستم به آن تحمیل شود (مثلاً به دلیل قرار گرفتن در یك میدان الكتریكی )، ماده ی پارامغناطیسی پدید می آید كه تنها در شرایط مرزی تولید كننده ی نظم یاد شده خاصیت آهنربایی دارد. تغییر این دو شكل از خاصیت مغناطیسی به یكدیگر، از قوانین تغییر فاز پیروی می كنند كه قبلاً مورد اشاره قرار گرفت . این یك نمونه از پدیده ی Emergence است . هرچه تعداد اتمهای هم جهت اولیه در بلور آهن بیشتر باشد، مقدار میدان مغناطیسی و در نتیجه امكان تغییر جهت یافتن دیگران در همان راستا هم بیشتر می شود و به این ترتیب رابطه ی بین جهت اسپین اتمها و میدان مغناطیسی مثالی از یك رابطه ی بازخوردی مثبت است .
۱-۴-۲) سطح شیمیایی
در شیمی هم نمونه های زیادی از پدیده های خود سازمانده وجود دارد. نشان داده شده كه اكسید شدن اسید مالونیك با نمكهای برومات در زمینه ای از اسید سولفوریك و در حضور كاتالیزورها در شرایط فشار و دمای مناسب، به ظهور موجهای هم مركزی می انجامد كه نماد نوسانی بودن واكنشها هستند. این نوسانات با یكدیگر تداخل كرده و در كل الگوهایی خمیده و پیچیده را می سازند كه با نمونه های مشابه موجود در سایر سیستم های خودسازمانده یكسان است . مثلاً الگویی مشابه با همین مورد را می توان در روند رشد كپك مخاطی (Dictiostylium) بازیافت . واكنش شیمیایی مزبور، كه یكی از نخستین موارد كشف شده از این دست بود، به نام كاشفانش واكنش بلوزوف – ژابوتینسكی نام گرفته است(Belousov & Zhabutinsky ,1958, 1974).
در شیمی آلی مفاهیم دیگری از دل نگرش هم افزایانه زاییده شده اند كه به برخی از آنها اشاره می كنم : نخست مفهوم واكنش خودزا است كه چندان پیچیده نیست . هرگاه در یك واكنش شیمیایی، ماده ای خودش كاتالیزور تولید كننده ی خودش باشد، آن واكنش خودزاست . اگر این چرخه كمی پیچیده تر شود، واكنشهای همزا( پدید می آیند. در این موارد ماده ای كاتالیزور واكنشی است كه ماده را تولید می كند كه كاتالیزور ماده ی اول است . اگر در یك سیستم ِ بازِ شیمیایی (یا به بیان دیگر یك سیستم انتشاری )،چندین چرخه ی درهم پیوسته ی خودزا و همزا وجود داشته باشد، پدیده ای ظاهر می شود كه
ابرچرخه نام دارد. واكنش بلوزوف – ژابوتینسكی نمونه ای از این ابرچرخه ها بود. مانفرد ایگن که این اصطلاحات را وضع كرده است، این نوع واكنشها را زمینه ی پیدایش حیات می داند. چیزی كه مسلم است، واكنشهای اساسی سیستم های زنده همه به صورت ابرچرخه هایی بسیار پیچیده وجود دارند. چرخه های متابولیك درون یاخته ها، نمونه هایی برجسته از این موضوعند. برداشت های جالبی از روندهای كاتالیتیك درون سلولی، از این زاویه ی دید در دست است (Boiteux & Hess ,1974).
چرخه های خودزا و همزا، در نهایت نوعی از پویایی را كنترل می كنند كه به ایجاد اشكال منظم و موج مانندی منجر می شود. تحلیل های زیادی در مورد چگونگی بروز این نوع خاص از ریخت زایی شیمیایی انجام گرفته است . یكی از ساده ترین مدل ها در این مورد، به نام مدل تورینگ مشهور است . در این مدل، زمینه ی سیستم از دو نوع ماده ی تحریك كننده، و مهار كننده ی پویایی خاصی تشكیل شده است . در این مدل شكستهای تقارنی كه در اثر نوسانات غلظت این مواد ایجاد می شود، كلید اصلی پدید آمدن اشكال مورد نظر است . این نوسانات، پس از عمل بر زمینه ی همگن اولیه ی سیستم، به پدید آمدن ساختارهایی ناهمگن، -و بنابراین پیچیده تر- می انجامد (Turing ,1952 ). در مدلهای ساده ی اقتباس شده از كارهای تورینگ، تغییرات خودبه خودِ پویایی سیستم، كه در اثر ناپایداری غلظت مواد یاد شده ایجاد می شود، منجر به بروز دوشاخه زایی در دینامیسم سیستم می شود و این همان است كه شكل نهایی سیستم را تعیین می كند.
بخش مهمی از رفتارهای پیچیده ی قابل مشاهده در سیستم های شیمیایی توسط معادلات تورینگ بیان میشود. به عنوان مثال، بد نیست به واکنش CIMA اشاره كنیم . این واكنشی آلی است كه در یك واكنشگر ژل باز انجام می شود و ماده ی اصلی دخیل در آن عبارتست از كلریت ید مالونیك اسید (CIMA کوتاه شدهی همین نام است).
این واكنش سی و هشت سال پس از انتشار مقاله ی تورینگ در مورد مدلش كشف شده، اما به خوبی با همان شیوه قابل تحلیل است . در شرایط خاص شیمیایی، این سیستم رفتاری پیچیده از خود نشان می دهد و به دنبال چندین شكست تقارن پیاپی، طرحواره های زیبا و منظمی را تولید می كند كه گاه خصلت برخالی دارند (Lengyel et al ,1993) .
اما معادلات تورینگ تنها صورتبندی های ممكن برای ساختارهای شیمیایی نیستند. ما پیش از این به مفهوم خودآفرینی اشاره ی كوتاهی كردیم . این پدیده نمونه هایی از فرآیندهای شیمیایی را در بر می گیرد كه پیچیدگی بیشتر، و رواج گسترده تری در سیستم های بیوشیمیایی دارند. خودآفرینی پیامد وجود چندین ابرچرخه در درون یك سیستم شیمیایی است . خودآفرینی، عبارت است از توانایی سیستم برای تولید ساختارها و واكنشهای ویژه ی خود، در جریان چرخه هایی كه از محیط تغذیه می شوند. در سیستم های دارای این خاصیت، كاركردهایی خود به خود مشاهده می شود، كه متابولیسم مثال شاخص آن است (Maturana et al ,1970).
در برابر مفهوم خودآفرینی، واژه ی دیگری وضع كرده اند كه دگرآفرینی نام دارد. دگرآفرینی عبارت است از رفتار خاص سیستم های ساده ای كه توانایی بازآفرینی خود را ندارند. در این سیستم ها كاركرد ویژه و روندهای مشخص كننده ی پویایی از بیرون و محیط به آن تحمیل می شوند. نمونه ی آشنای این سیستم ها، خودروهای معمولی، یا هرنوع ماشین دیگر است . واژه ای كه قبلاً به عنوان ارجاع به خود مورد اشاره قرار گرفت هم در واقع مترادف با همین معناست .
ماتورانا، كه مفهوم خودآفرینی را معرفی كرده است، بر یك نكته ی دیگر هم در پویایی سیستم ها تأكید دارد، و آن هم درجات آزادی سیستم است . هرچه تعداد متغیرهای تعیین كننده ی رفتار سیستم بیشتر باشد، درجه ی آزادی سیستم بیشتر می شود. به این معنا، درجه ی آزادی هم ارز است با تعداد ابعاد فضای فاز سیستم . بنابر نظر ماتورانا، هرچه درجات یاد شده بیشتر باشد، نظم درونی سیستم های باز هم به دلیل پیچیده تر شدن پویایی آن افزایش خواهد یافت، و به این ترتیب استقلال رفتاریش از محیط هم بیشتر خواهد شد. به این ترتیب رفتارهای خودسازمانده و خودآفرین بیشتری مجال ظهور می یابند. ماتورانا معتقد است كه در واقع هوشمندی و آگاهی مشاهده پذیر در سیستم های ابرپیچیده ای مانند مغز هم تنها پله ای از این نردبان رفتاری هستند .
۳-۴-۱) سطح زیست شناسی
چرخه های خودزا، علاوه بر سیستم های شیمیایی، در سازواره های زنده نیز عمومیت دارند. جانداری كه در این زمینه زیاد مورد بررسیی قرار گرفته است، كپك مخاطی (Dictyostelium discoidum) نام دارد. این موجود در دو شكل یاخته ای و پلاسمودیوم -انبوهه ی سیتوپلاسمی فاقد مرزهای سلولی – یافت می شود. در فاز سلولی، یاخته های این كپك را می توان به صورت آمیبهایی كوچك و متحرك دید كه به طور منفرد حركت كرده و از محیط تغذیه می كنند. در صورتی كه غذا در محیط كم شود، آمیبها دور هم جمع شده و توده ای را تشكیل می دهند كه به طور دوره ای مقادیر زیادی cAMP را تولید كرده و از خود دفع می كند. این دوره ها، نوساناتی منظم و ویژه را پدید می آورند كه معمولاً هر سه تا پنج دقیقه یكبار تكرار می شوند. این نوسانات در نهایت به تغییر فاز كل سیستم می انجامد و آمیب ها در قالب یك شبه پلاسمودیوم در هم ادغام می شوند. در این حالت، آمیبهای منفرد اولیه توده ای فاقد حد و مرز و دیواره سلولی را تشكیل می دهند كه از حدود ده تا پانصد هزار یاخته ی اولیه تشكیل شده است . این تعداد تقریباً برابر است با تعداد یاخته های موجود در بدن یك كرم . در این حالت طول كپك مخاطی به 2-1/0 میلی متر می رسد و اجسام بارده و هاگزا در آن پدیدار می شوند. این روند تغییر فاز در شرایط بحرانی، كه به ایجاد هاگ های مقاوم می انجامد، در طی بیست تا پنجاه ساعت تكامل می یابد و پس از آن بار دیگر پلاسمودیوم به آمیبهای سازنده اش تجزیه می شود و روند از سر گرفته می شود (Bonner, 1959). این روند نمونه ای برجسته از خودسازماندهی در سازواره های زنده است و بیشتر پدیده های مورد بحث در اینجا را می توان در جریانش مشاهده كرد.
یكی دیگر از پدیده های هم افزای مشهور در زیست شناسی، ریخت زایی در دوران جنینی است . ریخت زایی، در واقع عبارتست از اثر متابولیسم -یعنی تغییرفازهای متوالی انرژیایی سیستم – بر چینش ماده در درون سیستم . سوخت و ساز به این ترتیب باعث تعیین پویایی رشدیابنده ی سیستم زنده می شوند، و همین امر در ابعاد كلان ریخت موجود را رقم می زند. به بیان دیگر، ریخت زایی عبارت است از مجموعه ای از شكستهای تقارن، كه در نهایت پویایی درونی سیستم را به سوی ایجاد ساختارهای پیچیده تر هدایت می كند (Goodwin ,1992). معادلات تورینگ، كه پیش از این مورد اشاره قرار گرفتند، در توجیه این پدیده هم سودمندند. در صورتی كه تغییرات رفتاری سیستم نسبت به گرادیان های مواد تحریك و مهار كننده ی رشد و تمایز در نظر گرفته شود، مدلهای ساده ای به دست می آید كه به خوبی ریخت ظاهری موجودات زنده را همانندسازی می كند.
سطح دیگری كه می تواند برای جستجوی پدیده های خودسازمانده و هم افزا مورد استفاده قرار گیرد، سطح بوم شناختی است . در این سطح، شواهد زیادی وجود دارند كه وجود رفتارهای سیستمی (مانند خودسازماندهی، آشوب، و …) را تأیید می كنند (Rohani et al ,1997). به عنوان مثال مدل های ساخته شده برای تعیین پویایی جمعیت دو گونه ی مجاور و دارای اندركنش با هم، تنها در صورتی با شواهد خارجی تطبیق می كند كه شاخصهای ویژه ی مربوط به رفتارهای خودسازمانده هم در آن در نظر گرفته شود و صورتبندی معادلات از نوع هم افزایانه باشد (Hassel et al ,1994).
ادامه مطلب: بخش دوم : تكامل پیچیدگی در سیستمهای زنده – پیچیدگی درونی سیستم های زنده در طول زمان افزایش می یابد.
رفتن به: صفحات نخست و فهرست کتاب