(Το υλικό που ακολουθεί βρίσκεται στην διεύθυνση: http://www.physics4u.gr/chaos/prig1.html )

 

Γνωριμία με το έργο του Ilya Prigogine Ποιά κριτική κάνει στην κλασσική θεωρία o Prigogine; Και γιατί ο Prigogine δεν συμφωνεί με την κβαντική θεωρία; Τι ρόλο παίζει το βέλος του χρόνου; Ο ρόλος των δομών διασκορπισμού και των διακλαδώσεων. Ο ρόλος των διακλαδώσεων στην εξέλιξη της ζωής. Το δημιουργικό χάος Ο χρόνος προηγείται του είναι; Το προ-Σύμπαν 1. Γνωριμία με το έργο του Ilya Prigogine Από νωρίς ο Ilya Prigogine εστιάστηκε στη θερμοδυναμική, που συνδυάζει τη φυσική και τη χημεία και ασχολείται με τη σχέση ανάμεσα στη μηχανική ενέργεια και τη θερμότητα. Από την αρχή δε, η έννοια του χρόνου ήταν κεντρικό θέμα στις έρευνες του. Η δομή του, η έννοια του και η απουσία του ρόλου του χρόνου στην κλασσική θεωρία κέντρισαν το ενδιαφέρον του. Στράφηκε δε στα θερμοδυναμικά συστήματα που βρίσκονταν όχι στην κατάσταση της ισορροπίας αλλά μακριά της. Οδηγήθηκε λοιπόν σε όλη του τη ζωή στις δυναμικές διαδικασίες μέσα στη φύση, πράγμα που αγκαλιάζει διαφορετικά πεδία, από την κοσμολογία και τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων μέχρι και τη βιολογία. Η θεωρία του για τις δομές διασκορπισμού του χάρισε το βραβείο Nobel Χημείας και σύμφωνα με τα λόγια της Σουηδικής επιτροπής που του χορήγησε το βραβείο "Ο Progozine μεταμόρφωσε θεμελιακά και αναθεώρησε την επιστήμη της μη αντιστρέψιμης θερμοδυναμικής. Εδωσε νέες σχέσεις και δημιούργησε νέες θεωρίες για να γεφυρώσει το χάσμα ανάμεσα στα βιολογικά και κοινωνικά επιστημονικά πεδία της έρευνας." Στα πολυάριθμα βιβλία και εργασίες του, από τα οποία αναφέρουμε ενδεικτικά μερικά: "Από το Είναι στο Γίγνεσθαι: Χρόνος και Πολυπλοκότητα στις Φυσικές Επιστήμες", "Τάξη μέσα από το Χάος", "Ο Νέος διάλογος του Ανθρώπου με τη Φύση", φαίνεται καθαρά όχι μόνο το επιστημονικό του έργο αλλά και η βαθύτατη φιλοσοφική, μυστικιστική, ολιστική αντίληψη του για τον κόσμο. Αυτό που προσπαθεί λοιπόν να πετύχει μαζί με τους συνεργάτες του είναι η ενοποίηση της κλασικής φυσικής, της φιλοσοφίας και των τεχνολογικών εφαρμογών. Οι έννοιες, τις οποίες επιμένει να χρησιμοποιεί ο Ρrigogine ως θεμελιώδεις και αναγκαίες για την διατύπωση των φυσικών θεωριών , είναι: το βέλος του χρόνου, η μη αντιστρεπτότητα, η πιθανότητα, οι  δομές διασκορπισμού ή εκλυτογενείς δομές (dissipatives structures) και η αυτοοργάνωση. Αυτό, που τονίζει συνεχώς ο μεγάλος Ρώσος επιστήμονας, είναι ότι όπως προκύπτει από την μελέτη της Φύσης οφείλουμε να συνδέσουμε την μη αντιστρεπτότητα και το βέλος του χρόνου με μία νέα διατύπωση των νόμων της Φύσης, η οποία θα είναι πιθανοκρατική. Μια τέτοια περιγραφή, τονίζει ο Ρrigogine, μας παρέχει τις αρχές που θα μας επιτρέψουν στο μέλλον να ανιχνεύσουμε την δομή του Σύμπαντος. Αλλά αυτό το Σύμπαν δεν είναι δεδομένο, όπως πίστευαν ο Laplace και πολλοί μετά απ' αυτόν, στηριζόμενοι στην μοναδικότητα των λύσεων των διαφορικών εξισώσεων της κλασικής φυσικής. Αυτή η κλασική βεβαιότητα δεν έχει πια ισχύ. Αυτό όμως δεν αποτελεί ούτε μειονέκτημα ούτε ήττα. Πρόκειται για μια καθαρώς ρεαλιστική αντιμετώπιση της Φύσης. Ενδιαφέρουσα βιβλιογραφία Prigogine, La fin des certitudes Prigogine & Stengers, Orders out of chaos Prigogine, From Being to Becoming P.Coveney-R.Highfield, The arrow of Time G.Nikolis & Prigogine, Self-Organisation in Non-Equillibrium Systems G.Nikolis & Prigogine, Exploring Complexity Prigogine & Stengers, Entre le temps et l'eternite Ian Stewart, Does God play Dice? R.Dawkins, The Blind Watchmaker P.Davies, The Physics of Time Asymmetry R.Penrose, The Emperor's New Mind R.Penrose, The Direction of Time Gr.Nikolis, Physics of far-from-equilibrium systems and self-organisation Schroedinger, What is Life? Συνέντευξη του I.Prigogine στο ελληνικό περιοδικό Quantum Η διάλεξη που έδωσε ο Prigogine στο Πανεπιστήμιο, όταν αναγορεύθηκε επίτιμος διδάκτορας Θ.Χρηστίδη, Χάος Συνέντευξη του Γρ. Νίκολη στο ελληνικό περιοδικό Quantum 2. Ποιά κριτική κάνει στην κλασσική θεωρία o Prigogine; Για την κλασσική επιστήμη (που το πρότυπό της ήταν η νευτώνεια μηχανική) οι φυσικοί νόμοι είχαν έναν απόλυτα αιτιοκρατικό και περιγραφικό χαρακτήρα και καθόριζαν την πορεία και την ανάπτυξη κάθε φαινομένου. Η γνώση λοιπόν αυτών των νόμων εγγυώταν στον άνθρωπο παρατηρητή την κατανόηση όχι μόνο του παρόντος αλλά και του παρελθόντος και του μέλλοντος. Σε ένα ντετερμινιστικό και χωρίς χρόνο σύμπαν, η μονόδρομη διαδοχή παρόντος, παρελθόντος και μέλλοντος (το βέλος του χρόνου) δεν είναι παρά μια ανθρώπινη ψευδαίσθηση: μόνο η θεώρηση του σύμπαντος απ' τη σκοπιά της αιωνιότητας εξασφαλίζει την αλήθεια των φυαικών θεωριών! Οι λέξεις-κλειδιά για την κατανόηση του Νευτώνιου τρόπου σκέψης είναι η αμετατροπία, η ισοτροπικότητα, και η ομοιογένεια. Σε αυτό όμως το χωρίς χρόνο ντετερμινιστικό σύμπαν της κλασικής επιστήμης η τάξη γεννά πάντοτε την αταξία και ποτέ το αντίστροφο! Δυστυχώς, όμως, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, αυτή η κομψή, «νοικοκυρεμένη» και καθησυχαστική κοσμοθεώρηση έμελλε να γίνει κομμάτια και θρύψαλα μετά τις αδυσώπητες επιθέσεις που δέχτηκε από την κβαντική φυσική, την κοσμολογία, τη θερμοδυναμική και την επιστήμη του χάους. Το όνειρο μιας ενιαίας (που θα ίσχυε τόσο για το μικρόκοσμο όσο και για το μακρόκοσμο) και αντικειμενικής (ανεξάρτητης δηλαδή από τον παρατηρητή) περιγραφής του φυσικού κόσμου, θα γίνει στις αρχές του αιώνα μας ο εφιάλτης της σύγχρονης φυσικής. Η καθολική αποδοχή της κβαντικής περιγραφής και ερμηνείας του μικρόκοσμου, που θεωρείται το θεμελιώδες επίπεδο στο οποίο ανάγονται και εξηγούνται όλα τα φυσικά φαινόμενα, επιβάλλει να αναθεωρηθεί ριζικά όχι μόνο η κλασική περιγραφή αλλά και οι ίδιες οι (μεταφυσικές;) προϋποθέσεις της κλασικής επιστήμης. 'Οπως αναφέρθηκε, το κλασικό ιδεώδες στην φυσική ήταν να μπορούμε να προβλέπουμε με βεβαιότητα την μελλοντική εξέλιξη ενός φυσικού συστήματος. Αυτό με την μηχανική του Νεύτωνα είχε φανεί ότι ήταν κατ' αρχήν επιτεύξιμο, πράγμα που οδήγησε στην πλήρη επικράτηση της αιτιοκρατικής θεώρησης των φυσικών διαδικασιών: αν γνωρίζουμε τις αρχικές συνθήκες ενός δυναμικού συστήματος, τότε η λύση των διαφορικών εξισώσεων κινήσεως μας επιτρέπει να γνωρίζουμε με ακρίβεια τόσο το παρελθόν όσο και το μέλλον αυτού του συστήματος. Πρακτικώς όμως αυτό δεν είναι εφικτό για δύο λόγους: πρώτον, δεν είναι δυνατό να έχουμε τις αρχικές συνθήκες του συστήματος με απόλυτη ακρίβεια, και δεύτερον για την μεγάλη πλειοψηφία των συστημάτων η αναλυτική λύση δεν είναι εφικτή. Για τον πρώτο λόγο, πρέπει να αναφέρουμε ότι μετά από την ανακάλυψη των ασταθών συστημάτων έγινε φανερό ότι πολύ γειτονικές τροχιές (που αντιστοιχούν δηλαδή σε αρχικές συνθήκες, των οποίων οι τιμές μπορεί να διαφέρουν ελάχιστα) μετά από ορισμένο χρόνο απομακρύνονται εκθετικά. Με την έννοια αυτή η τροχιά αποτελεί στην πραγματικότητα μία εξιδανίκευση, αφού δεν είναι ποτέ δυνατό να γνωρίζουμε τις αρχικές συνθήκες με "άπειρη" ακρίβεια. Σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg και της συμπληρωματικότητας του Bohr , είναι αδύνατη η ουδέτερη και ντετερμινιστικη περιγραφη του μικροκοσμου: η ασυνεχεια και η απροσδιοριστία είναι εγγενή χαρακτηριστικά των μικροφυσικων φαινομενων, για την περιγραφη των οποιων ειμαστε υποχρεωμένοι να εντάξουμε τον παρατηρητή μέσα στις ίδιες του τις παρατηρήσεις! Αλλά, όπως υποστηρίζει ο Prigοgine το θανάσιμο πλήγμα στην κλασική περιγραφή θα δοθεί από δύο σχετικά περιθωριακές, κατά το παρελθόν , περιοχές τη φυσικής: τη θερμοδυναμική των ανοιχτών συστημάτων και τη μελέτη των μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων, τη λεγόμενη επιστήμη του χάους. Η συμβολή λοιπόν του Ilya Ρrigozine στην ανάπτυξη αυτών των δύο νέων κλάδων είναι κατά κοινή ομολογία τεράστια. Ήδη από το 1945, πρώτος αυτός θ' αρχίσει να μελετά στο Ελεύθερο Πανεπιστήμιο των Βρυξελλών μια ασυνήθιστη τότε κατηγορία φυσικοχημικών συστημάτων: τα ανοιχτά θερμοδυναμικά συστήματα. Η πρόκληση του Progogine στους θεωρητικούς φυσικούς Η πολυπλοκότητα της φύσης θεωρείται από τους επιστήμονες ως ιεραρχία που ξεκινάει με την δομή του ατόμου και καταλήγει σε σύνθετους βιολογικούς οργανισμούς. Κάθε επίπεδο επιστημονικής περιγραφής υποτίθεται πως οικοδομείται πάνω στο προηγούμενο, ενώ προτεραιότητα έχουν οι περιγραφές στο πιό θεμελιώδες επίπεδο. Αλλά για τον Prigogine η φύση δεν είναι οικοδομημένη έτσι που να ανεβαίνουμε προς τα πάνω από κάποιο χαμηλότερο επίπεδο, αλλά με ανάδραση μεταξύ όλων των επιπέδων. Επομένως, η αντίληψή του για μια επιστημονική περιγραφή της φύσης «δεν υποθέτει κανέναν θεμελιώδη τρόπο περιγραφής. κάθε επίπεδο περιγραφής προκύπτει από ένα άλλο και συνεπάγεται το άλλο. Χρειαζόμαστε πλήθος επιπέδων που συνδέονται όλα μεταξύ τους, ενώ κανένα τους δεν μπορεί να διεκδικήσει την υπεροχή». Αυτή η διατύπωση οπωσδήποτε ερέθισε αρκετούς φυσικούς. Το συμπέρασμα όμως που ακολούθησε ήταν προκλητικότερο. Ο Ρrigozine πιστεύει πως οι νόμοι της φύσης, συμπεριλαμβανομένων των νόμων της φυσικής δεν είναι δεδομένοι όλοι εξαρχής ούτε είναι λογικά συνεπαγόμενοι. Εξελίσσονται με τον τρόπο που εξελίσσονται τα διάφορα είδη. Καθώς τα πράγματα γίνονται πιο σύνθετα, λαμβάνουν χώρα διακλαδώσεις και ενισχύσεις και εμφανίζονται νέοι νόμοι. «Πώς μπορείτε να μιλάτε για τους νόμους της βιολογίας αν δεν υπάρχουν ζωντανά συστήματα; » τονίζει. Αυτό αποτελεί επιβεβαίωση της δημιουργικότητας της φύσης. Κάθε επίπεδο οργάνωσης παράγει κάτι θεμελιακά καινούργιο, κάτι που δεν συναντάται στα συστατικά στοιχεία ή «μέρη» του προηγούμενου επιπέδου. Για παράδειγμα, σ' ένα μείγμα υδρογόνου και οξυγόνου δεν υπάρχει νερό. Το μείγμα αποκτά νέα ταυτότητα η οποία, στην πράξη, θυσιάζει τα «μέρη» υδρογόνο και οξυγόνο. Ο μόνος τρόπος να πάρουμε πίσω τα μέρη είναι να καταστρέψουμε το νερό. Εφόσον κανένας νόμος ή «μέρος» του σύμπαντος δεν παίζει θεμελιακότερο ρόλο από οποιοδήποτε άλλο, ο Prigogine πιστεύει ότι η επιστήμη αντί να προχωρεί γραμμικά και ιεραρχικά, πρέπει να προσπαθεί να ξεχωρίζει και να περιγράφει το δίκτυο των νόμων και των διαδικασιών που ενώνουν όλα τα επίπεδα. Η φύση πρέπει να αντιμετωπίζεται ως δυναμική μεταλλασσόμενη υφή και όχι ως μηχανική, ιεραρχική πυραμίδα. Επιστήμονες θιασώτες της προσπάθειας για τη μεγάλη ενοποίηση, δηλαδή για την ανακάλυψη της υπερδύναμης που αποτελεί το υπόβαθρο της δομής όλης της ύλης, ενοχλήθηκαν από αυτήν την προσέγγιση του Prigogine που ασκεί κριτική για το στόχο της μεγάλης ενοποίησης: «Η μεγάλη ενοποίηση θέλει να φτάσει σε μια περιγραφή του σύμπαντος που να είναι ενοποιημένη, αλλά αν είναι ενοποιημένη δεν θα έχουμε δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής (το νόμο της αύξησης της εντροπίας με το χρόνο). Το σύμπαν δεν αποτελεί μια ταυτότητα, όλα τα σωματίδια δεν συγχωνεύονται σε ένα. Αν είχαμε μία ταυτότητα, δεν θα είχαμε βέλος του χρόνου, και αυτό το βέλος όντως υπάρχει.» 3. Και γιατί ο Prigogine δεν συμφωνεί με την κβαντική θεωρία; Μολονότι δέχεται πως το πλήγμα που κατάφερε η κβαντομηχανική στην κλασική περιγραφή του φυσικού κόσμου ήταν σοβαρό, όμως η κβαντική θεωρία περιοριζόταν στη μικροσκοπική κλίμακα, αφορούσε δηλαδή αποκλειστικά τη συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων. Εξάλλου, ως προς το πρόβλημα του χρόνου η κβαντική ερμηνεία εξακολουθούσε να διαιωνίζει την κλασική αντίληψη περί χρονικής συμμετρίας. Με άλλα λόγια, από τις εξισώσεις της κβαντομηχανικής δεν φαινόταν να αναδύεται ένα «κβαντικό βέλος του χρόνου». Σημειώνει επίσης ότι η σχετικότητα, την οποία ο Αϊνστάιν οραματίστηκε ως διατύπωση της αντιστρεπτότητας και της αμοιβαίας εναλλαξιμότητας του χώρου και χρόνου, έχει οδηγήσει στη διατύπωση της θεωρίας της Μεγάλης 'Εκρηξης, η οποία, στην πράξη, δίνει μη αντιστρεπτή ιστορία στο σύμπαν. Στη σύγχρονη κβαντική φυσική, ισχυρίζεται, η μη αντιστρεπτότητα εμφανίζεται παντού. Αν η πρώτη πρόκλησή του Prigogine στους συγχρόνους του αφορά το φαινόμενο της αντιστρεπτότητας, η δεύτερη πρόκληση σχετίζεται με την έννοια της απλότητας. Από την εποχή του Δημόκριτου και του Αριστοτέλη, οι επιστήμονες πίστευαν ότι κάτω από την πολυπλοκότητα του κόσμου μας πρέπει να υπάρχουν απλά αντικείμενα και απλές δυνάμεις. Στην αρχή οι επιστήμονες νόμιζαν ότι οι απλοί δομικοί λίθοι είναι τα άτομα. Αργότερα, όταν ανακαλύφθηκε ότι τα άτομα αποτελούνται από μέρη, δομικοί λίθοι έγιναν τα απλά σωματίδια όπως το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο. Ύστερα, όταν η κβαντομηχανική οδήγησε στην απροσδόκητη ανακάλυψη ενός εντυπωσιακού «ζωολογικού κήπου σωματιδίων» στο υποατομικό επίπεδο, οι φυσικοί επινόησαν τη μεγάλη ενοποιημένη θεωρία και άρχισαν να αναζητούν τη μοναδική, απλή δύναμη -την «υπερδύναμη»που υποτίθεται πως γέννησε αυτόν τον κυκεώνα αλληλεπιδράσεων των στοιχειωδών σωματιδίων. Ή υπερδύναμη δεν έχει βρεθεί ακόμη, πάντως, και τουλάχιστον ώς τώρα, η έρευνα έχει ανακαλύψει ότι για κάθε απλούστευση υπάρχουν τουλάχιστον δύο καινούργιες περιπλοκές. Ο Prigοgine τονίζει: «Ή ιδέα της απλότητας διαλύεται. Σε όποια διεύθυνση κι αν πάμε, υπάρχει πολυπλοκότητα». 4. Τι ρόλο παίζει το βέλος του χρόνου; Το βέλος του χρόνου παίζει σπουδαίο ρόλο στο έργο του. Είναι η ιδέα κλειδί για την κατανόηση της θεωρίας του. Ενας οργανισμός σύμφωνα με αυτόν, γεννιέται, αναπτύσσεται μέχρι την ωριμότητα του και πεθαίνει, έχει δηλαδή μια ιστορία. Στις μέχρι σήμερα φυσικές θεωρίες ο χρόνος, περιέχεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να μην παρέχεται η δυνατότητα διάκρισης ανάμεσα στο παρελθόν και το μέλλον . Τόσο η κλασική φυσική, από το Νεύτωνα και μετά, όσο και η φυσική του 20ού αιώνα με την κβαντική μηχανική και την θεωρία της Σχετικότητας, εκφράζονται μέσω εξισώσεων, οι οποίες είναι συμμετρικές ως προς τον χρόνο, είναι λοιπόν αντιστρεπτές και αιτιοκρατικές. Η θερμοδυναμική όμως, ήδη από τα μέσα περίπου του 19ου αιώνα, είχε θέσει το πρόβλημα των μη αντιστρεπτών διαδικασιών και του βέλους του χρόνου. Το γεγονός ότι δεν έγινε κατορθωτό να συνειδητοποιηθεί το πρόβλημα αυτό και οι πραγματικές του διαστάσεις, που αγγίζουν τα ίδια τα θεμέλια της φυσικής, οφείλεται στο ότι δεν είχε αναγνωρισθεί ο θεμελιωδώς μη γραμμικός χαρακτήρας των φυσικών διαδικασιών και η διαφορετική συμπεριφορά των φυσικών συστημάτων, όταν βρίσκονται μακρυά από την κατάσταση ισορροπίας. Η ανακάλυψη στον 19ο αιώνα του μη αντιστρεπτού χρόνου -στην εξέλιξη και στην εντροπία- δεν άλλαξε την πεποίθηση των φυσικών ότι στα βασικότερα επίπεδα της ύλης ο χρόνος είναι αντιστρεπτός, ενώ η μη αντιστρεπότητα που βλέπουμε γύρω μας είναι κάποιο είδος αυταπάτης, όπως είπε κάποτε ο Einstein. Ο Prigogine λέει, ότι στην αρχή αποδέχτηκε τη λύση του Boltzmann και είχε την πεποίθηση πως οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής είναι αντιστρεπτοί ως προς το χρόνο. «Πίστευα, όπως όλοι, ότι υπάρχει μη αντιστρεπτότητα αλλά πρέπει να προέρχεται από προσεγγίσεις που είμαστε αναγκασμένοι να κάνουμε στους βασικούς κανόνες που είναι χρονικά αντιστρεπτοί. Πίστευα δηλαδή πως η εμφάνιση της μη αντιστρεπτότητας οφείλεται σε άγνοιά μας και στις δικές μας προσεγγίσεις». Ωστόσο, τονίζει πως «οι μελέτες συστημάτων μακριά από την ισορροπία με οδήγησαν στην πεποίθηση ότι αυτή δεν μπορεί να είναι η σωστή άποψη. Η μη αντιστρεπτότητα παίζει εποικοδομητικό ρόλο. Δημιουργεί μορφή. Δημιουργεί ανθρώπινα όντα. Πώς θα μπορούσε η απλή άγνοιά μας για τις αρχικές συνθήκες να είναι η αιτία γι ' αυτό; Η άγνοιά μας δεν μπορεί να είναι η αιτία που υπάρχουμε». Δεν μπορεί να αληθεύει, επιμένει, πως αν μπορούσαμε απλώς να αυξήσουμε τις γνώσεις μας, να φτιάξουμε έναν υπολογιστή αρκετά ισχυρό ώστε να γράψουμε εξισώσεις για την κίνηση όλων των αντιστρεπτών και πιθανοκρατικών μεμονωμένων μορίων που συνθέτουν ένα σύστημα, η άγνοιά μας θα εξαφανιζόταν, η αυταπάτη της μη αντιστρεπτότητας θα έμενε μετέωρη και μαζί της η ζωή, η εξέλιξη, ο θάνατος και ο ίδιος ο χρόνος θα εξαφανίζονταν. «Αυτό είναι παράδοξο». 'Οσον αφορά τώρα το παράδοξο του χρόνου, αυτό προέκυψε κατά την ανάπτυξη των φυσικών θεωριών από τον Νεύτωνα και μετά. Συγκεκριμμένα το παράδοξο του χρόνου αναφέρεται στο γεγονός ότι ενώ οι κλασσικές εξισώσεις είναι αντιστρεπτές ως προς τον χρόνο, από πλήθος φυσικών δεδομένων φαίνεται πως υπάρχει το βέλος του χρόνου. Το ερώτημα λοιπόν που έθεσε ο Prigοgine είναι το εξής: Το βέλος του χρόνου προκύπτει ως αποτέλεσμα απλώς μιας φαινομενολογικής προσέγγισης των φυσικών διαδικασιών ή μήπως αποτελεί ένα θεμελιώδες στοιχείο, το οποίο οφείλουμε να ενσωματώσουμε στις περιγραφές αυτών των διαδικασιών; Για το τέλος δίνουμε αυτό που ονομάζεται αίτημα του Prigogine. «Ολοι οι νόμοι της φυσικής πρέπει να είναι συμβατοί με την ύπαρξη του βέλους του χρόνου». Και αυτό σημαίνει πως πρέπει οι νόμοι να αναδιατυπωθούν ώστε πρώτον να περιέχουν το βέλος του χρόνου (να μην είναι δηλαδή συμμετρικοί ως προς τον χρόνο) και  δεύτερον τα διάφορα επίπεδα περιγραφής να οδηγούν στην ίδια μελλοντική κατάσταση. 5. Ο ρόλος των δομών διασκορπισμού και των διακλαδώσεων. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, σ' ένα απομονωμένο σύστημα (που δεν ανταλλάσσει δηλαδή ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον του), η συνολική εντροπία αυξάνει προοδευτικά ενώ η ελεύθερη ενέργεια μειώνεται ώσπου το συστημα να φτασει στην κατασταση ισορροπιας, οπότε η εντροπία του αποκτά τη μέγιστη τιμή της. Στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας το σύστημα είναι ομοιογενές και αδρανές. Αν μάλιστα θεωρήσουμε, όπως έκανε ο Clausius, ολόκληρο το σύμπαν ως ένα απομονωμένο σύστημα γιγαντιαίων διαστάσεων, τότε, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο, η προοδευτική υποβάθμιση της ενέργειας, δηλαδή η μεγιστοποίηση της εντροπίας, οδηγεί αναπόφευκτα στον «θερμικό θάνατο» του σύμπαντος. Με τη θερμοδυναμική, την πρώτη πραγματικά πολύπλοκη επιστήμη, στο «άφθαρτο» και «αθάνατο» οικοδόμημα της νευτώνειας φυσικής παρεισφρύει ο χρόνος ως μη αντιστρεπτή εξέλιξη προς τη φθορά, την αταξία και το θάνατο. Ωστόσο, αυτή η πρώτη απαισιόδοξη εκδοχή του χρόνου που μας κληροδότησε η κλασική θερμοδυναμική αφορά μια ιδανική και αφυσικη κατηγορια συστηματων: τα απομονωμενα και κλειστά γραμμικά συστήματα. Πώς να εξηγήσουμε όμως την «παράδοξη» συμπεριφορά των ανοιχτών συστημάτων; Τα συστήματα αυτά βρίσκονται μακριά από την κατάσταση ισορροπίας και ανταλλάσσουν αδιάκοπα ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους. Δεν τείνουν προς μια κατάσταση ελάχιστης ελεύθερης ενέργειας και μέγιστης εντροπίας, αλλά αντίθετα, εκμεταλλεύονται κάποιες ενεργειακές εισροές και διακυμάνσεις όχι μόνο για να διατηρούν τη δομική τους ευστάθεια αλλά και για να εξελίσσονται προς νέες δυναμικές καταστάσεις. Τα ανοιχτά θερμοδυναμικά συστήματα δεν είναι η εξαίρεση αλλά ο κανόνας. Σε αυτά περιλαμβάνονται όχι μόνο οι ζωντανοί οργανισμοί, οι ανθρώπινες κοινωνίες, αλλά και το μεγαλύτερο μέρος των «απλούστερων» φυσικοχημικών συστημάτων. Στη μελέτη των ανοιχτών θερμοδυναμικών συστημάτων ο Ilya Prigozine είναι αναμφίβολα μία από τις μεγαλύτερες επιστημονικές αυθεντίες. Πρώτος αυτός απέδειξε ότι σε συνθήκες μακριά απο τη θερμοδυναμική ισορροπία η ύλη αποκτά νέες απρόσμενες ιδιότητες, αυτοοργανώνεται και παράγει πολύπλοκες δομές από τυχαίες διακυμάνσεις. Τις δομές αυτές θα τις ονομάσει dissipative structures, χρησιμοποιώντας ένα φαινομενικά οξύμωρο σχήμα. Ο όρος θα μπορούσε να αποδοθεί στα ελληνικά ως δομές διασποράς ή διασκορπισμού ή εκλυτογενείς ή ακόμη και καταναλωτικές δομές. Στην ουσία πρόκειται για συστήματα που καταναλώνουν ενέργεια. Οι δομές διασκορπισμού είναι καταστάσεις που αντανακλούν την αλληλεπίδρασή τους με το περιβάλλον, με το οποίο ανταλλάσσουν ενέργεια, διατηρούμενα μέσα από μια ατελείωτη δυναμική ροή. Οι απλούστερες μορφές δομές διασκορπισμού είναι κάποια σχετικά απλά φυσικοχημικά συστήματα στα οποία ελάχιστες διαταραχές και διακυμάνσεις σε μικροσκοπική κλίμακα οδηγούν στην ανάδυση νέων απροσδόκητων μακροσκοπικών δομών . Τα έμβια συστήματα είναι ανοικτά συστήματα, συμπλέγματα οργάνωσης τα οποία   απέχουν πολύ από την ισορροπία και ο Prigozine όπως είδαμε τα κατατάσει στις  "δομές διασκορπισμού" (dissipative structure).  Ο Prigozine λέει ότι αυτές οι τυχαίες (μη προβλέψιμες) διαδικασίες φανερώνουν ότι τα ανοικτά συστήματα και επομένως το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντός μας δεν είναι μηχανιστικό αλλά τυχαίο. Ο ίδιος χρησιμοποιεί την ιδέα του τυχαίου αρκετά διαφορετικά από τον τρόπο με τον οποίο το κάνουν οι υπόλοιποι επιστήμονες. Για παράδειγμα, για τον Jacques Monod, συγγραφέα του βιβλίου Τύχη και Αναγκαιότητα, η τύχη συνεπάγεται έναν κόσμο που κυβερνάται τυφλά και υποδηλώνει ένα σύμπαν, που σύμφωνα με τους ανθρώπινους όρους στερείται νοήματος, δηλαδή βρίσκεται πολύ κοντά στον παράλογο κόσμο της υπαρξιστικής φιλοσοφίας, από την οποία ο Monod αντλεί τα επιχειρήματά του. Ωστόσο, για τον Prigozine η τύχη είναι συνώνυμο του μη ντετερμινισμού, του αυθόρμητου, της καινοτομίας και της δημιουργικότητας. Το σύμπαν του Prigozine δεν απέχει πολύ από το να είναι έμβιος οργανισμός, ακριβώς γιατί έχει χώρο για την τυχαία συμπεριφορά. 'Ετσι, επιτρέπει στις δομές διασκορπισμού -που είναι οτιδήποτε- από ένα χημικό διάλυμα μέχρι ένα σύννεφο, έναν εγκέφαλο ή έναν άνθρωπο -να αναδημιουργήσουν τον εαυτό τους σύμφωνα με απρόβλεπτα πρότυπα. Αυτά τα καινούργια πρότυπα συχνά προκαλούνται από μικρές μεταβολές ή διαταράξεις, των οποίων η παρουσία μπορεί να αποσπάσει το όλο σύστημα μακριά από ένα είδος συμπεριφοράς προς ένα νέο και απρόβλεπτο και ως εκ τουτου να αψηφησει τοσο μια μηχανιστικη ερμηνεια της εντροπίας, όσο και μία συμβατική ανάγνωση του βέλους του χρόνου. 'Ετσι, οι δομές διασκορπισμού εισάγουν τη διαρκή δημιουργικότητα μέσα στη φύση. Ως αποτέλεσμα, η φύση δεν μπορεί πλέον να ειδωθεί ως κάτι στατικό, ως αδρανή μόρια που κυβερνώνται μόνο από ωθήσεις και έλξεις αλλά ως κάτι ενεργητικό και ζωντανό. Σε αυτά τα ανοικτά συστήματα ή ύλη δεν είναι απομονωμένη και μοναχική αλλά αντίθετα είναι ανταποκριτική, συσχετιστική και αυτοτροποποιούμενη σε σχέση με τις δραστηριότητες της υπόλοιπης ύλης. Σε αυτά τα ανισόρροπα συστήματα, η ελάχιστη αλλαγή μπορεί να "αποσταθεροποιήσει" το σύστημα, και να επιφέρει ένα αποτέλεσμα που δεν είχε προβλεφθεί από τη λογική των γραμμικών εξισώσεων. Παραδείγματα δομών διασκορπισμού 'Οπως αναφέραμε πριν, το παράδοξο του χρόνου αναφέρεται στο γεγονός πως οι κλασσικές εξισώσεις είναι αντιστρεπτές ως προς τον χρόνο και συγχρόνως πως από πλήθος φυσικών δεδομένων φαίνεται πως υπάρχει το βέλος του χρόνου. Το κλειδί για την απάντηση στο παράδοξο αυτό του χρόνου εντοπιζόταν στην μελέτη συστημάτων , τα οποία βρίσκονται μακρυά από την ισορροπία. Σε τέτοια συστήματα είναι δυνατό να εμφανισθούν διαδικασίες αυτοοργάνωσης, καθώς και δομές διασκορπισμού (dissipative structures). Για να κατανοήσουμε αυτήν την έννοια, ας αναφερθούμε αρχικώς σε ένα σύστημα, το οποίο βρίσκεται κοντά στην ισορροπία, π.χ., ένα εκκρεμές με τριβές. Εάν το απομακρύνουμε από την θέση ισορροπίας, τότε αυτό, μετά από την πάροδο κάποιου χρόνου, θα επανέλθει σ' αυτήν. Σε συστήματα, όμως, μακρυά από την ισορροπία υπάρχουν δεσμοί, οι οποίοι δεν τους επιτρέπουν να επανέλθουν στην κατάσταση ισορροπίας. Ως ένα τέτοιο παράδειγμα ο Prigοgine αναφέρει το οικοσύστημα πάνω στην επιφάνεια της Γης: καθώς αυτό δέχεται την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας, απομακρύνεται από την ισορροπία και οδηγείται στην δημιουργία πολύπλοκων δομών. «Το σημαντικό σημείο, παρατηρεί ο Prigοgine, έγκειται στο ότι, μακρυά από την ισορροπία, όταν το σύστημα διαταραχθεί, δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι θα επιστρέψει και πάλι στην αρχική του κατάσταση. Αντιθέτως, το σύστημα αρχίζει να διερευνά νέες δομές, νέα είδη οργάνωσης στον χωρόχρονο, τα οποία ονόμασα δομές διασκορπισμού». Τα παραδείγματα δε εύτακτων δομών που προκύπτουν από τυχαίες διακυμάνσεις είναι πολυάριθμα: η αστάθεια του Benard στην υδροδυναμική, οι ταλαντούμενες χημικές αντιδράσεις και τα χημικά ρολόγια, όπως η διάσημη αντίδραση Belousov-Zhabotinsky στη χημεία, οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις στη βιολογία, κ.ά. Διακλάδωση: Παράθυρο των διχαζομένων διαδρομών Ενας σπουδαίος παράγοντας στην εμφάνιση νέων δομών είναι η συνεισφορά των διακυμάνσεων ή διαταράξεων, δηλαδή των ξαφνικών αλλαγών που επιτρέπουν κάτι καινούργιο να εμφανιστεί, ακόμη και εκεί που η ύπαρξη της εντροπίας θα το απέκλειε. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δομές διασποράς είναι μη γραμμικά συστήματα, η τάξη των οποίων αναδύεται απο το χάος. Μια και μόνο διακύμανση προστιθέμενη σε άλλες θα μπορούσε να γίνει αρκετά ισχυρή ώστε να επαναοργανώσει το όλο σύστημα σε ένα νέο πρότυπο. Τα σημεία αυτά, τα ονομάζει σημεία διακλάδωσης και είναι σημεία στα οποία καταρρέει η ντετερμινιστική περιγραφή και το σύστημα τότε ακολουθεί μία από τις πολλές πιθανές διακλαδώσεις του δρόμου. Διάγραμμα διακλάδωσης για χημικές αντιδράσεις μακριά από την ισρροπία. Καθώς η μη γραμμική αντίδραση οδηγείται μακρυά από την ισορροπία, ο αριθμός των πιθανών ευσταθών καταστάσεων αυξάνεται δραματικά! Οι διακεκομμένες γραμμές δείχνουν ασταθείς καταστάσεις (χάος). Οι συνεχείς γραμμές είναι ευσταθείς λύσεις ή λύσεις «σταθερής κατάστασης», τις οποίες το σύστημα μπορεί να τις διατηρήσει στην πορεία. Το διάγραμμα θα μπορούσε να αναπαραστήσει πολλά διαφορετικά είδη συστημάτων, χημικά ή βιολογικά. 'Οπως δείχνουν οι διακεκομμένες γραμμές, όταν η μεταβολή προχωρεί κι άλλο, το σύστημα περνά μέσα από αστάθειες όπου έρχεται αντιμέτωπο με επιλογές, οι περισσότερες των οποίων οδηγούν σε χάος και κάποιες σε τάξη. 'Οσες οδηγούν σε τάξη γίνονται ευσταθείς πραγματοποιώντας σύζευξη επαναλήψεων και δημιουργώντας ένα συνδεόμενο δίκτυο ανάδρασης. Σαν στιγμιαίο παράθυρο στο όλον, η ενίσχυση των διακλαδώσεων οδηγεί σε τάξη ή χάος. Στην αντίληψη του Prigogine για τα πράγματα η διακλάδωση --λέξη που σημαίνει το σημείο διχασμού ή διαίρεσης-- αποτελεί βασική έννοια. Η διακλάδωση σε ένα σύστημα είναι μια στιγμή ζωτικής σημασίας όταν κάτι τόσο μικρό όσο ένα μεμονωμένο φωτόνιο, μια ελαφρά διακύμανση της εξωτερικής θερμοκρασίας, μια αλλαγή της πυκνότητας, ή το φτερούγισμα μιας πεταλούδας στο Χονγκ Κονγκ, διογκώνεται τόσο πολύ με την επανάληψη ώστε δημιουργείται μια διχάλα -και το σύστημα παίρνει νέα κατεύθυνση. Με το πέρασμα του χρόνου, ο χείμαρρος των σημείων διακλάδωσης κάνει το σύστημα είτε να κατακερματιστεί καταλήγοντας στο χάος, είτε να σταθεροποιήσει μια νέα συμπεριφορά μέσω σειράς βρόχων ανάδρασης ( όπως αυτοκατάλυση, σταυροειδής κατάλυση και αυτοπαρεμπόδιση). Εφόσον σταθεροποιηθεί από την ανάδρασή του ένα σύστημα που έχει περάσει μέσα από μια διακλάδωση, μπορεί να αντισταθεί σε άλλες μεταβολές για εκατομμύρια χρόνια, ώσπου κάποια κρίσιμη νέα διαταραχή να ενισχύσει την ανάδραση και να δημιουργήσει ένα νέο σημείο διακλάδωσης. Στα σημεία διακλάδωσής του, προσφέρεται πραγματικά στο σύστημα που ακολουθεί μια πορεία η δυνατότητα «επιλογής» ανάμεσα σε διάφορα είδη τάξης. Η εσωτερική ανάδραση μερικών επιλογών είναι τόσο σύνθετη ώστε υπάρχει ουσιαστικά άπειρο πλήθος βαθμών ελευθερίας. Με άλλα λόγια, η τάξη της επιλογής είναι τόσο υψηλή ώστε πρόκειται για χάος. ' Αλλα σημεία διακλάδωσης προσφέρουν επιλογές όπου η ανάδραση σύζευξης παράγει λιγότερους βαθμούς ελευθερίας. Αυτές οι επιλογές μπορεί να κάνουν το σύστημα να φαίνεται απλό και κανονικό. Αυτό όμως είναι απατηλό επειδή η ανάδραση σε φαινομενικά απλές τάξεις, όπως το σολιτονικό κύμα, είναι επίσης πάρα πολύ σύνθετη. Το καθαρό αποτέλεσμα των διακλαδώσεων στην εξέλιξη των ζωντανών κυττάρων ήταν να δημιουργηθούν οργανικές χημικές αντιδράσεις που έχουν υφανθεί με πολύπλοκο και σταθερό τρόπο στο περιβάλλον του κυττάρου. Αυτήν ακριβώς την ύφανση βρόχων ανάδρασης εννοεί ο Prigogine με τον όρο «επικοινωνία». Μέσω τέτοιας επικοινωνίας το σύστημα διατηρείται άθικτο. Τα σημεία διακλάδωσης είναι ορόσημα στην εξέλιξη του συστήματος και αποκρυσταλλώνουν την ιστορία του. Η ιστορική καταγραφή των ανθρώπινων διακλαδώσεων βρίσκεται χαραγμένη στα ανθρώπινα έμβρυα. Αυτά περνούν μέσα από στάδια όπου μοιάζουν με ψάρια, έπειτα με αμφίβια και τέλος με ερπετά. Αποτυπωμένα σε όλες τις μορφές και διαδικασίες που μας κάνουν μοναδικούς -στις χημικές αντιδράσεις των κυττάρων μας και τη μορφή των νευρικών μας δικτύων- βρίσκονται χιλιάδες χιλιάδων σημεία διακλάδωσης που συνθέτουν μια ζωντανή εξιστόρηση των επιλογών μέσω των οποίων εξελιχτήκαμε ως σύστημα από το αρχικό απλό κύτταρο στη σημερινή μας μορφή. Σε κάθε σημείο διακλάδωσης κατά το παρελθόν του συστήματός μας, είχαμε μια πορεία στην οποία υπήρχαν πολλά μέλλοντα. Με την επανάληψη και την ενίσχυση του συστήματος, επιλεγόταν το ένα μέλλον και οι άλλες δυνατότητες εξαφανίζονταν για πάντα. 'Ετσι τα σημεία διακλάδωσής μας συνθέτουν έναν χάρτη της μη αντιστρεπτότητας του χρόνου. 'Ετσι η δυναμική των διακλαδώσεων αποκαλύπτει ότι ο χρόνος είναι μη αντιστρεπτός αλλά μπορεί να πραγματοποιεί ανακεφαλαιώσεις. Επίσης αποκαλύπτει ότι η κίνηση του χρόνου δεν είναι μετρήσιμη. Κάθε απόφαση που λαμβάνεται σε ένα σημείο διακλάδωσης περιλαμβάνει μια ενίσχυση σε κάτι μικρό.Αν και η αιτιότητα λειτουργεί κάθε στιγμή, η διακλάδωση συμβαίνει απρόβλεπτα. Ο Prigogine επισημαίνει: «Αυτό το μείγμα αναγκαιότητας και τύχης συνθέτει την ιστορία του συστήματος». Συνθέτει επίσης τη δημιουργικότητα του συστήματος. Η ικανότητα ενος συστηματος να ενισχυει μια μικρη μεταβολή αποτελεί δημιουργικό μοχλό. Μία μόνη μέλισσα εισερχόμενη σε μια κυψέλη με χιλιάδες αλληλεπιδρώσες μέλισσες μπορεί να σύρει όλη την κυψέλη στον αέρα κάνοντας μικρές κινήσεις που δείχνουν την τοποθεσία πλούσιων σε γύρη λουλουδιών. Τα συστήματα είναι επίσης πολύ ευαίσθητα κοντά σε εκείνα τα μέρη που αποτελούν την αποκρυσταλλωμένη «μνήμη» διακλαδώσεων του παρελθόντος. Τα έθνη εξελίχθηκαν κυρίως μέσω διακλαδώσεων που περιλάμβαναν έντονες συγκρούσεις. Επομένως, είναι πολύ ευαίσθητα σε ορισμένα είδη πληροφοριών που αναπαράγουν εκείνες τις διακλαδώσεις. Ενας μόνο τίτλος εφημερίδας μπορεί να κινητοποιήσει για πόλεμο ολόκληρο έθνος. 6. Ο ρόλος των διακλαδώσεων στην εξέλιξη της ζωής. Πίσω από τους ισχυρισμούς του Prigogine για το χρόνο βρίσκεται η ψυχή ενός οραματιστή που πιστεύει ότι το μυστικό της δημιουργικότητας της φύσης βρίσκεται στους νόμους της μη προβλεψιμότητας, του χάους και του χρόνου και όχι στους μηχανικούς νόμους της κλασικής δυναμικής. Αναφέρει σαν παράδειγμα της δημιουργικότητας του χάους και της μη αντιστρεπτότητας το ρόλο τους στην εμφάνιση της ζωής. Οι δομές διασκορπισμού τώρα, προκύπτουν ως αποτέλεσμα διεργασιών σε συστήματα, και τα οποία χαρακτηρίζονται ως εκλυτικά συστήματα, συστήματα δηλαδή που εμφανίζουν απώλειες ενεργείας. Σε τέτοια συστήματα, όταν βρίσκονται μακρυά από την ισορροπία, λαμβάνουν χώραν αλληλεπιδράσεις (συσχετισμοί, long-range cοrrelatiοns), που έχουν μεγάλη εμβέλεια και οι οποίοι παίζουν κρίσιμο ρόλο στην δημιουργία νέων δομών. Μέσα από τέτοιες φυσικές διαδικασίες έγινε δυνατή η εμφάνιση της ζωής στον πλανήτη μας. Επιστήμονες της ερευνητικής ομάδας του Prigogine εργάζονται σε πειράματα που μπορεί να δείξουν πώς εξελίχθηκε ο πολύπλοκος κώδικας στα νουκλεοτίδια του DNA. Το DNA είναι ένα πολυμερές ή αλυσίδα μορίων με επαναλαμβανόμενους συνδετικούς κρίκους. Το πρόβλημα όπως το θέτει ο Ρήgοgine, είναι: «Πώς μπορείτε να βάλετε ένα κείμενο πάνω σ' ένα πολυμερές;» 'Η, πιο σωστά, πώς μπορείτε να μετατρέψετε ένα πολυμερές σε κείμενο; «Αν συζεύξετε ένα πολυμερές με μία αντίδραση οριακού κύκλου, το πολυμερές θα γίνει ΑΒΑΒ. Δεν θα πετύχετε πάρα πολλά. Αν όμως το συζεύξετε με μια χαοτική αντίδραση, παίρνετε πολύπλοκες αλληλουχίες. Παίρνετε μια συμβολική δυναμική» -με άλλα λόγια, μια καταγραφή της γέννησης διαφορετικών διακλαδώσεων δομών διασκορπισμού, την τάξη στο χάος. «Αυτό το κείμενο είναι πλούσιο σε πληροφορία. Και επειδή το κείμενο οφείλεται στη μη αντιστρεπτότητα, υπάρχει τρόπος να το διαβάσουμε: είναι αυτός ακριβώς που βρίσκουμε στα πραγματικά νουκλεοτίδια, τα οποία πρέπει να τα διαβάζετε προς μία κατεύθυνση». Επομένως, τα νουκλεοτίδια αποτελούν καταγραφή της μακριά από την ισορροπία δυναμικής (του περιβάλλοντος) που έδρασε πάνω τους, και μπορούν να αναπαράγουν εκείνη τη δυναμική καθώς διαβάζονται. «Βλέπετε, λοιπόν, ότι το χάος δεν είναι καθόλου το αρνητικό στοιχείο», λέει ο Prigogine. Αυτοοργάνωση και ζωή. 'Ολοι έχουμε ακούσει για τις ταλαντούμενες χημικές αντιδράσεις, στις οποίες όλα τα μόρια μαζί γίνονται μπλε, μετά όλα μαζί γίνονται κόκκινα, και ούτω καθεξής. Αυτό είναι εκπληκτικό, επειδή το να βλέπουμε αυτήν την αλλαγή χρώματος απαιτεί σύμφωνα φαινόμενα (cοherent ), όπου εμπλέκονται δισεκατομμύρια μόρια. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η εμφάνιση ρευμάτων και δινών σε ρευστά, επίσης μακρυά από την ισορροπία, όπου βλέπουμε δισεκατομμύρια σωματίδια να συνεργάζονται, εάν μπορώ να χρησιμοποιήσω αυτήν την έκφραση. Αυτά όλα απετέλεσαν πράγματι μία μεγάλη έκπληξη. Αυτήν την συμπεριφορά την περιέγραψα λέγοντας ότι η ύλη κοντά στην κατάσταση ισορροπίας είναι τυφλή. Κάθε μόριο μπορεί να δει μόνον τα γειτονικά του. 'Ομως, μακρυά από την ισορροπία έχουμε συσχετίσεις μεγάλης εμβέλειας, που είναι ουσιώδεις για την δημιουργία νέων δομών. Η έρευνα στις δομές διασκορπισμού είναι σήμερα πολύ δημοφιλής και με αυτήν ασχολούνται πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο. Νέες δομές, δομές χώρου (spatial structures), ακόμη και αυτοπαραγόμενες δομές ανακαλύπτονται συνέχεια. Η ιδέα της αυτοοργάνωσης έχει γίνει επίσης πολύ δημοφιλής. Η αυτοοργάνωση συμβαί νει, επειδή, όταν είμαστε μακρυά από την ισορροπία, το σύστημα έχει πολλές επιλογές, από τις οποίες, ανθρωπομορφικά μιλώντας, επιλέγει μία». Το θέμα της αυτοοργάνωσης συνδέεται στενά με το φαινόμενο της ζωής. Η δημιουργία πολυπλοκότητας, που αποτελεί απαραίτητο όρο για την δημιουργία ζωής, συνδέεται με την διαδικασία αποθήκευσης πληροφορίας στα μόρια, από τα οποία αποτελείται το ζωντανό κύτταρο. 'Ολα τα έμβια συστήματα, είτε μονοκύτταροι είτε πολυκύτταροι οργανισμοί, είναι εξαιρετικά πολύπλοκα συστήματα εν σχέσει προς όλα τα άλλα είδη της αβίου ύλης, που υπάρχει στο Σύμπαν. Η πολυπλοκότητα είναι το αποτέλεσμα διεργασιών, οι οποίες οδηγούν σε συστήματα που έχουν μεγάλη οργάνωση και περιέχουν μεγάλα αποθέματα πληροφορίας. Η οργάνωση αυτή, αποτέλεσμα της συσσώρευσης πληροφορίας, των μορίων ενός εμβίου οργανισμού είναι η αιτία της ικανότητάς τους να παράγουν χρήσιμο έργο, το οποίο συνίσταται τόσο στην εκπλήρωση των στοιχειωδών βιολογικών διεργασιών, όπως ο μεταβολισμός και η αναπαραγωγή, όσο και στην περαιτέρω αύξηση του περιεχομένου πληροφορίας που συσσωρεύεται στα έμβια συστήματα. Αυτή η τελευταία διαδικασία υπόκειται στην μεγάλη αλυσίδα της εξέλιξης των βιολογικών συστημάτων, η οποία (εξέλιξη) διέπεται από το νόμο της φυσικής επιλογής. Αναγκαίοι όροι για την τελευταία είναι: η ικανότητα αναπαραγωγής, μεταλλάξεως και μεταβολισμού. Ένα σύστημα που διαθέτει αυτές τις ιδιότητες έχει αυτομάτως την ικανότητα συμμετοχής στο "παιχνίδι" της φυσικής επιλογής και της εξέλιξης. Η φυσική επιλογή οδηγεί σε μορφές οργάνωσης, που είναι πιο αποτελεσματικές, αφήνοντας τις ολιγότερο αποτελεσματικές στην διαδικασία της εξαφάνισης. Έτσι, μία μορφή οργάνωσης, που σταθεροποιείται δυναμικά σε ένα σύστημα εκτός ισορροπίας, θα εξαφανισθεί, εφόσον εμφανισθεί μία βελτιωμένη μορφή οργάνωσης. Με την έννοια αυτή εξέλιξη σημαίνει συνεχή βελτιοποίηση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας των βιολογικών συστημάτων. Ένα άλυτο ακόμη πρόβλημα, το οποίο συνδέεται με την βιολογική τάξη, είναι το πώς γίνεται η μετάβαση από την μοριακή δραστηριότητα στην υπερμοριακή τάξη του κυττάρου. Η βιολογική τάξη θεωρήθηκε συχνά ως μία φυσική κατάσταση, που δημιουργήθηκε από ένζυμα, που παίζουν ρόλο παρόμοιο με του δαίμονα του Maxwell, διατηρώντας χημικές διαφορές στο σύστημα. 'Ομως σήμερα γίνεται κατανοητό ότι τον ρόλο αυτόν τον εξασφαλίζουν οι γενετικές πληροφορίες που περιέχονται στα νουκλεϊνικά οξέα και εκφράζεται με τον σχηματισμό ενζύμων, τα οποία εξασφαλίζουν την διαιώνιση της ζωής. Τα ένζυμα συμβάλλουν έτσι στην παράταση της ζωής και την αναβολή του θανάτου. Η ζωή λοιπόν δεν βρίσκεται έξω από την φυσική τάξη, αλλά εμφανίζεται ως η ανώτερη μορφή και έκφραση των διαδικασιών αυτοοργάνωσης. Η ζωή λοιπόν είναι εκδήλωση των αυτοοργανούμενων συστημάτων σε κάποιο ιεραρχικό επίπεδο. 7. Το δημιουργικό χάος Δίνοντας έμφαση στο ρόλο της τυχαιότητας και του χάους στη δημιουργία δομής, ο Prigogine φαντάζεται ένα σύμπαν στο οποίο τα αντικείμενα δεν ορίζονται τόσο καλά όσο στην κλασική ή και την κβαντική φυσική. Στο σύμπαν του Prigogine το μέλλον δεν μπορεί να προσδιοριστεί επειδή υπόκειται στην τυχαιότητα, τη διακύμανση, την ενίσχυση. Ο Prigogine το χαρακτηρίζει αυτό ως νέα «αρχή αβεβαιότητας». Σύμφωνα με την περίφημη αρχή της αβεβαιότητας, διατυπωμένη για την κβαντομηχανική από τον Wemer Heisenberg, είναι αδύνατο να γνωρίζουμε με πλήρη ακρίβεια και τη θέση και την ορμή οποιουδήποτε υποατομικού σωματιδίου. Η αρχή της αβεβαιότητας εισήγαγε την ανάγκη για την πιθανότητα στην περιγραφή της συμπεριφοράς των σωματιδίων. Η νέα αρχή αβεβαιότητας του Prigogine μας λέει ότι πέρα από κάποιο οριακό σημείο πολυπλοκότητας, τα συστήματα οδεύουν προς μη προβλέψιμες κατευθύνσεις. Χάνουν τις αρχικές τους συνθήκες και δεν μπορούν να τις ανακτήσουν ή να αντιστρέψουν την πορεία τους. Η αδυναμία τους να κοιτάνε πίσω στο χρόνο αποτελεί ένα «φράγμα εντροπίας». Η ανακάλυψη του φράγματος εντροπίας είναι παρόμοια με την ανακάλυψη του Αϊνστάιν ότι τα ανθρώπινα όντα και μηνύματα δεν μπορούν να ταξιδέψουν ταχύτερα από το φως, δηλαδή, πέρα από το «φράγμα φωτός». 'Οπως η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, έτσι και η αρχή αβεβαιότητας του Prigogine αποτελεί πλήγμα κατά του αναγωγισμού (να τα αναγάγουμε όλα τα φαινόμενα σε πιό απλά). Αλλά για τον Prigogine αυτός ο τρόπος θεώρησης της φύσης είναι λιγότερο περιορισμός και περισσότερο αναγνώριση των δημιουργικών δυνατοτήτων της. Οταν δούμε ένα σύστημα που μεταβαίνει στο χάος, ακόμη και τότε εμφανίζονται σε αυτό  σημεία -καταστάσεις-, στα οποία είναι πιθανότερο να βρεθεί το σύστημα, και στα οποία αναδύεται τάξη. Έτσι και μέσα στο χάος υπάρχουν ίχνη κάποιας ιδιόμορφης τάξης. Επίσης είναι δυνατόν να εμφανισθούν περιοχές, που ονομάζονται "παράθυρα" ή "νησίδες" τάξης, όπου το σύστημα έχει την μορφή ενός ευσταθούς συστήματος, που ταλαντούται γύρω από ορισμένο αριθμό τιμών.  Αυτές οι νησίδες τάξης, που παρεμβάλλονται μέσα στις περιοχές του χάους, ονομάζονται διαλλείψεις (intennittencies). Η σημασία αυτών των νησίδων τάξης είναι πολύ μεγάλη, γιατί δηλώνει ότι υπάρχει μια στενή σχέση ανάμεσα στην τάξη και το χάος, τα οποία, και τα δύο, πρέπει να οφείλονται σε μια ενιαία διαδικασία, η οποία υπόκειται στην δυναμική των μη γραμμικών συστημάτων . Έτσι, κατά μία άποψη, είναι δυνατόν η εμφανιζόμενη σε επί μέρους συστήματα τάξη να είναι αποτέλεσμα της ύπαρξης τέτοιων διαλλείψεων , που "εμφιλοχωρούν" μέσα στον "ωκεανό" ενός παγκόσμιας κλίμακας χαοτικού ελκυστή. Γενικώς, ο συσχετισμός τάξης και χάους θεωρείται δεδομένος και αντανακλά την ολιστική αντίληψη για την λειτουργία της Φύσης. 8. Ο χρόνος προηγείται του είναι; Το προ-Σύμπαν Δύο από τα μεγαλύτερα ερωτήματα-απορίες, που απασχόλησαν τους φιλοσόφους και τους επιστήμονες όλων των εποχών, είναι τα εξής: (α) Έχει ο κόσμος (το Σύμπαν) μία αρχή ή είναι αιώνιο; (β) 'Εχει ο χρόνος μία αρχή; Τα ερωτήματα αυτά απεδείχθη ότι δεν είναι ανεξάρτητα. Το δεύτερο αναφέρεται στα τοπολογικά χαρακτηριστικά του χρόνου. Μαζί με αυτό συνδέεται και το ζήτημα της φύσεως του χρόνου. Η άποψη του Νεύτωνα για τον απόλυτο χρόνο τον κάνει να είναι ανεξάρτητος από την ίδια την ιστορία του Σύμπαντος. Αυτή όμως η άποψη δεν έχει πλέον ερείσματα. 'Ετσι αναγκαστικά δεχόμαστε ότι εάν το Σύμπαν έχει μία αρχή, δηλαδή αν δεν είναι αιώνιο, αλλά κάποτε, με κάποιο τρόπο, δημιουργήθηκε, τότε και ο χρόνος θα πρέπει να έχει μια αρχή. Στο σημείο αυτό ο Prigogine αναρωτιέται: «Πώς όμως να αντιληφθούμε αυτήν την αρχή (του χρόνου); Μου φαίνεται πιο φυσικό να υποθέσω ότι η γέννηση του Σύμπαντός μας είναι ένα συμβάν μέσα στην ιστορία του κόσμου και συνεπώς οφείλουμε να αποδώσουμε σ' αυτόν (τον κόσμο ) έναν χρόνο, ο oπoίος προηγείται της γενέσεως του Σύμπαντος». Πώς όμως εννοεί αυτήν την γέννηση του κόσμου; «Αυτή η γέννηση θα μπορούσε να είναι όμοια με μία αλλαγή φάσεως, που οδηγεί από ένα προ-Σύμπαν (που ονομάζεται επίσης "κβαντικό κενό" ή μετα-σύμπαν) στο παρατηρούμενο Σύμπαν, που μας περιβάλλει». Και ο Prigogine συνεχίζει, εκθέτοντας την γνωστή θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης: Το Σύμπαν ξεκίνησε από μία ανωμαλία (singularity), ένα σημείο, το οποίο περιέκλειε όλη την μάζα και την ενέργεια του σημερινού Σύμπαντος. Γι ' αυτήν όμως την σημειακή ανωμαλία δεν έχουμε καμία θεωρία που να μπορεί να την περιγράψει. Παρ' όλα αυτά πολλοί επιστήμονες θεωρούν την αρχή της ιστορίας του Σύμπαντος ως αρχή του χρόνου. Ακολούθως ο Prigogine θέτει το ερώτημα: «Έχει πράγματι ο χρόνος μία καθορισμένη αρχή ή είναι αιώνιος;» και συνεχίζει: «Δεν μπορούμε να ισχυρισθούμε ότι κατέχουμε την οριστική απάντηση, αλλά η δική μας διατύπωση των νόμων της Φύσης, μέσω πιθανοτήτων και όχι βεβαιοτήτων , μπορεί να συμβάλει προς αυτήν την κατεύθυνση. Η δική μας έρευνα θα ακολουθήσει έναν διαφορετικό δρόμο από εκείνον που έχουν άλλοι επιστήμονες ακολουθήσει μέχρι τώρα. Θεωρούμε την Μεγάλη Εκρηξη ως την κατ' εξοχήν μη αντιστρεπτή διαδικασία. Αυτή η μη αντιστρεπτότης θα προέκυπτε ως αποτέλεσμα της ασταθείας του προ-Σύμπαντος, μιας αστάθειας, η οποία προκαλείται από τις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στην βαρύτητα και την ύλη. Μέσα σ' αυτήν την προοπτική, το Σύμπαν μας θα είχε δημιουργηθεί με το χαρακτηριστικό της αστάθειας. Και έννοιες, τις οποίες έχουμε αναφέρει, όπως η αυτοοργάνωση, θα μπορούσαν ομοίως να εφαρμοσθούν και στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος». Είναι γνωστό ότι ο Einstein πίστευε ότι η διάκριση ανάμεσα στο παρελθόν και το μέλλον είναι μία ψευδαίσθηση, επειδή οι εξισώσεις των ως τότε θεωριών ήταν συμμετρικές ως προς τον χρόνο. Αυτήν την ιδέα ο Κ.Godel την επεξέτεινε ως τα έσχατα άκρα, προτείνοντας ένα κοσμολογικό μοντέλο, στο οποίο ήταν δυνατόν κάποιος να ταξιδεύσει στο δικό του παρελθόν. Αυτό προβλημάτισε πολύ τον Einstein, ο οποίος τελικώς κατέληξε στο να διατυπώσει τις αντιρρήσεις του σε μια τόσο ακραία θέση, λέγοντας ότι αυτή θα ανάγκαζε τους φυσικούς να αναθεωρήσουν τις απόψεις τους στο θέμα της μη αντιστρεπτότητας. Από την άλλη μεριά ο Hawking, εισάγοντας την έννοια του φανταστικού χρόνου, έφθασε στο να διατυπώσει την άποψη ότι, κατά τα πρώτα στάδια της Μεγάλης Έκρηξης, ο χώρος και ο χρόνος δεν μπορούσαν να διακριθούν ο ένας από τον άλλον και ο χρόνος αποκτούσε τα χαρακτηριστικά του χώρου. Ο Prigogine όμως υποστηρίζει ότι «ο χρόνος είναι αιώνιος. 'Ολοι μας έχουμε κάποια ηλικία, ο πολιτισμός μας έχει μια ηλικία, το Σύμπαν έχει και αυτό μια ηλικία, ο χρόνος όμως δεν έχει ούτε αρχή ούτε τέλος ». Εφόσον λοιπόν το Είναι, η 'Υπαρξη έχει νόημα μόνον από την στιγμή που άρχισε να υπάρχει το Σύμπαν και επειδή, σύμφωνα με τις απόψεις του Prigogine, ο χρόνος είναι αιώνιος, άρα ο χρόνος προηγείται του Είναι. Ο Einstein, με την Γενική θεωρία της Σχετικότητας και με τις εξισώσεις πεδίου, συνέδεσε την μετρική του χωροχρόνου με το συνολικό ποσό ύλης-ενεργείας του Σύμπαντος, δηλαδή έδειξε ότι η γεωμετρία του χωροχρόνου επηρεάζεται από την ύλη-ενέργεια, αλλά και οι κινήσεις των υλικών σωμάτων καθορίζονται από την γεωμετρία αυτήν. Η λύση των εξισώσεων πεδίου, που πρότεινε ο Einstein, αντιστοιχούσε σε ένα στατικό Σύμπαν, άρα ένα Σύμπαν χωρίς ιστορία, σύμφωνα με το κλασικό ιδεώδες, που περιελάμβανε την αντιστρεπτότητα των διαδικασιών, άρα την συμμετρία ως προς τον χρόνο του παρελθόντος και του μέλλοντος. Αργότερα οι Friedmann και Lemaitre έδειξαν ότι ένα τέτοιο Σύμπαν είναι εξαιρετικά ασταθές και με την παραμικρή διαταραχή θα μπορούσε να καταστραφεί. Τελικώς έχουμε φθάσει στο αποδεκτό καθιερωμένο πρότυπο της Μεγάλης Έκρηξης, το οποίο υποστηρίζεται σταθερά από κρίσιμα πειραματικά δεδομένα, όπως η πειραματική επαλήθευση του νόμου του Hubble και της ακτινοβολίας υποβάθρου των 2.7 Κ. Σύμφωνα με το πρότυπο αυτό, όπως έχουμε αναφέρει, η Μεγάλη 'Εκρηξη ξεκίνησε από μία σημειακή ανωμαλία, όπου η πυκνότητα και η καμπυλότητα του χωροχρόνου είναι άπειρες. Οι κλίμακες των μεγεθών , που εμπλέκονται με αυτήν την προϊστορία του Σύμπαντος, υπολογίζονται βάσει των θεμελιωδών σταθερών της φυσικής, ήτοι της παγκοσμίου σταθεράς της βαρύτητας G, της ταχύτητας του φωτός c, και της σταθεράς του Planck h. Τα στοιχειώδη μεγέθη που υπολογίζονται από αυτές τις σταθερές είναι τα εξής: (1) Το μήκος του Planck, που είναι της τάξεως του 10 -33 cm. (2) Ο χρόνος του Planck, που είναι της τάξεως του 10 -43 sec. (3) Η ενέργεια Planck, που αντιστοιχεί σε μια θερμοκρασία της τάξεως του 1 ~2 βαθμών Kelvin. (4) Η μάζα του Planck, της τάξεως του 10 -5 gr, η οποία είναι τεράστια σε σχέση με την μάζα των στοιχειωδών σωματιδίων (π.χ., μάζα πρωτονίου: 10 -23 gr). Κατά τις πρώτες στιγμές της ζωής του Σύμπαντος, αυτό που ονομάζεται εποχή του Planck, πρέπει να κυριαρχούσαν αυτές οι τάξεις μεγέθους. Ο Ρrigοgiπe, θεωρώντας ότι σ' αυτήν την εποχή οι κβαντικές διεργασίες, μαζί με την βαρύτητα θα έπρεπε να παίζουν καθοριστικό ρόλο, εισάγει, στο σημείο αυτό, την ανάγκη της κβάντωσης της βαρύτητας, και συνεπώς και του χωροχρόνου, εγχείρημα, το οποίο, παρά τις μεγάλες προσπάθειες των επιστημόνων κατά τα τελευταία 30 και πλέον χρόνια, δεν έχει ακόμη αποδώσει το αναμενόμενο αποτέλεσμα. Για το μοντέλο του πληθωριστικού σύμπαντος ο Prigogine τονίζει πως «Τα αποτελέσματα είναι πολύ ενδιαφέροντα. Δείχνουν την δυνατότητα μιας μη αντιστρεπτής διαδικασίας που μετασχηματίζει την βαρύτητα σε ύλη. Στρέφουν επίσης την προσοχή μας στο προ-Σύμπαν, που εδώ θα ήταν το κενό του Minkowski, σημείο αφετηρίας μη αντιστρεπτών μετασχηματισμών. Ας υπογραμμίσουμε ότι αυτό το πρότυπο δεν περιγράφει μια διαδικασία δημιουργίας εκ του μηδενός. Το κβαντ ικό κενό χαρακτηρίζεται ήδη από τις παγκόσμιες σταθερές και, εξ υποθέσεως, μπορούμε να αποδώσουμε σ' αυτές τις σταθερές τις τιμές που έχουν και σήμερα». Σε ένα άλλο σημείο του γράφει «Το ουσιώδες σημείο εδώ είναι ότι η γέννηση του Σύμπαντός μας δεν συνδέεται πλέον με μία ανωμαλία, αλλά με μία αστάθεια, ανάλογη με μία αλλαγή φάσεως ή με μία διακλάδωση». Και τονίζοντας την αναλογία ανάμεσα στην γεωμετρία και την ύλη, από τη μια, και στην ισοδυναμία μηχανικού έργου και θερμότητας, από την άλλη, δράττεται της ευκαιρίας να τονίσει την σημασία του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου, ο οποίος "σπάει " αυτήν την έννοια της ισοδυναμίας: το μηχανικό έργο μπορεί πάντα να μετατρέπεται σε θερμότητα, όμως το αντίστροφο δεν ισχύει. 'Ετσι και στην περίπτωση του χωροχρόνου και της ύλης: Ο μετασχηματισμός του χωροχρόνου σε ύλη αντιστοιχεί σε μία μη αντιστρεπτή εκλυτογενή διαδικασία, η οποία παράγει εντροπία. Η αντίστροφη διαδικασία, η οποία θα μετασχημάτιζε την ύλη σε χωρόχρονο, αποκλείεται. » Η γέννηση λοιπόν του Σύμπαντος οφείλεται στον μετασχηματισμό του χωρόχρονου σε ύλη και  μεταφράζεται σε μία έκρηξη της εντροπίας. Οι βασικές έννοιες του Prigogine όπως το βέλος του χρόνου, η μη αντιστρεπτότητα, η πιθανότητα, οι εκλυτογενείς δομές ή δομές διασκορπισμού (dissipatives structures) και η αυτοοργάνωση, βρίσκουν εφαρμογή και στην κοσμολογία, δηλαδή στην γέννηση του Σύμπαντος