Az élet törvénye
A földi életet energia hajtja: az autotróf élőlények (növények) a napfényből, a heterotrófok (állatok, gombák, stb.) pedig az autotrófok elfogyasztásával nyerik az energiát, mely fennmaradásukhoz és szaporodásukhoz egyaránt szükséges. A folyamat során energia áramlik végig az ökológiai rendszereken, tökéletesen engedelmeskedve mindeközben a fizikai törvényeknek, különös tekintettel a termodinamika főtételeire. Más nézőpontból viszont azt is mondhatjuk, hogy maga az energiaáram jelenléte hajtja és irányítja ezt a folyamatot, különböződő önszerveződő, és egymással versengő struktúrákat kialakítva az áramlás során. Ebben a megközelítésben tehát az önszerveződő rendszerek időbeli fejlődése, evolúciója egy fizikai folyamat, és feltehető, hogy léteznek általános fizikai törvényszerűségek is, melyek mintegy kijelölik ennek a folyamatnak az irányát, jellegét.
A fizikában valóban ismertek olyan törvényszerűségek, melyek a természetben spontán lezajlódó folyamatok általános jellegét, irányát írják le, határozzák meg. Ezek a termodinamika főtételei. A második főtétel például azt állítja, hogy a világban fokozatosan nő a „rendezetlenség”, még ha a világ egyes kisebb részeire külön-külön ez nem is mindig igaz [1]. Ezzel látszólag szemben áll a tapasztalat, hogy földi világunkban a rendezett (élő) struktúrák hosszú távon fennmaradnak, sőt idővel egyre bonyolultabb struktúrák alakulnak ki (evolúció). Az ellentmondás csak látszólagos, ugyanis a Földről a világűr felé szétsugárzott hővel bőven elég „rendetlenséget” exportálunk ahhoz, hogy kompenzálja a földi rend fennmaradását a második főtétel szempontjából. Viszont ez akkor azt jelenti, hogy íme, van egy olyan spontán folyamatunk, amit az eddigi axiómarendszer (a már megismert és megértett törvényszerűségek) nem ír le teljességgel: ez az önszerveződés folyamata. De vajon léteznek-e erre a folyamatra vonatkozóan is korlátok, tendenciák? Kiegészíthető-e a fizika axiómarendszere úgy, hogy az a földi létünk szempontjából oly jelentős önszerveződő rendszerekben lezajlódó spontán folyamatokat is megfelelően leírja?
Természetesen nem én vagyok az első, aki ilyen kérdéseket feszeget – egy hasonló gondolat már a klasszikus termodinamika egyik nagy úttörőjének, Ludwig Boltzmann-nak [2] a koponyájában is megfogalmazódott. A gondolatot később Alfred Lotka [3] és Howard T. Odum [4] formálta tovább, és javasolta maximális teljesítmény elve (maximum power principle) néven a termodinamika negyedik főtételének. A törvényszerűség nem egyszerű, mint ahogy az általa leírt jelenségek sem azok. Mégis érdemes megismerni és megérteni, mert olyan általános érvényű szabályszerűséget fogalmaz meg, mely minden önszerveződő rendszer időbeli fejlődését alapvetően jellemzi, az eróziós völgyek bemetsződésétől a modern nyugati piacgazdaságig [5].
A maximális teljesítmény elve (MTE) legegyszerűbb megfogalmazásban azt mondja ki, hogy önszabályozás esetén, „versenyhelyzetben azok a rendszerek választódnak ki, melyek a leghatékonyabban képesek megcsapolni és felhasználni az elérhető energiaforrásokat” [3]. A különböző pontosabb megfogalmazásokból az is kiderül, hogy a „hatékonyság” sokféleképpen értelmezhető fogalma közül az időegység alatt felhasznált energia (teljesítmény = power) lesz az, ami számít [6], és azokban az esetekben, ahol többféle „minőségű” energiaforrás közül lehet választani a „koncentráltabb”, könnyebben és nagyobb hatásfokkal használható források érnek többet [7]. Egy ilyen rendszerben mindig különféle önfenntartó, önépítő „struktúrák” (pl. biológiai organizmusok, népcsoportok, vállalatok), illetve a hozzájuk kötődő energiaáramok versengenek egymással: az a „struktúra” kerül ki győztesen a versengésből, amely időegység alatt több energiát tud beépíteni saját „testébe”, szervezetének a továbbépítésébe.
Az önszerveződő rendszerek viselkedésének, törvényszerűségeinek kutatása sajnos jelenleg nem tartozik a tudomány legfelkapottabb témái közé – jelenleg egy pár tucat lelkes és elhivatott fizikus, ökológus, közgazdász, szociológus, történész és matematikus foglalkozik intenzíven a témakörrel világszerte. Korántsem mondható általánosan elfogadottnak, sőt még általánosan ismertnek sem – viszont különösebb viták, cáfolatok sem övezik, és akik ismerik nem vonják kétségbe érvényességét. Pedig jó lenne, ha ismertebb lenne, mert amint az az érintett szakterületek fentebbi felsorolásából is sejthető, a dolog jelentősége igen nagy az ember és az emberi társadalom szempontjából is. Saját magam számára többször is óriási felismerést jelentett, amikor megértettem, hogy hogyan kormányozza ez a viszonylag egyszerű elv a természet, a társadalom vagy a gazdaság különböző, kaotikusnak látszó folyamatait. Az érintett folyamatok megelevenednek, és események kusza egymásutánja helyett, logikus összefüggések jelennek meg, illetve lehetőségek és „lehetetlenségek” válnak felismerhetővé. Az MTE számomra magyarázatot ad például különböző fajok és stratégiák sikerére és bukására az evolúció útvesztőiben [8], egykori civilizációk felvirágzására és bukására az ősidőktől napjainkig, a (köz)vagyon koncentrálódására kevesek zsebében, vagy hogy miért is olyan „hatékony” piacgazdaság a központosított rendszerekhez képest. Az MTE alkalmazásából nagyon izgalmas felismerések és elemzések születhetnek azok számára, akik hajlandóak komolyan elgondolkodni a témában. A következő hónapokban terveim szerint én is „műsorra tűzök” majd egy csokorravalót a szerteágazó következményekből
Jegyzetek:
[1] A termodinamika főtételei részletesen pl. itt és a kapcsolódó további oldalakon
[2] Boltzmann, L. (1974): The second law of thermodynamics. Pages 13-
[3] Lotka, A. J. (1922): Contribution to the energetics of evolution. Proceedings of the National Academy of Science 8: 147-151.
[4] Hall, C. A. S. (2004): The continuing importance of maximum power. Ecological Modelling, 178: 107-113.
[5] Bár az elv egyaránt érvényes mindenféle rendszerre a csillagrendszerektől az ökoszisztémákig, de igazán komplex versengés nyilván csak ott fog tudni kialakulni, ahol lehetőség van a mintázatok rögzülésére és replikációjára. Tipikusan az élő (ökológiai és a társadalmi) rendszerek ilyenek.
[6] http://www.eoearth.org/article/Maximum_power_principle
[7] A különböző energiafajták egyenrangúságról egy korábbi bejegyzésem [12]-es számú lábjegyzetében már írtam. Odum szerint a különböző energiaféleségek azok emergia-tartalmán keresztül válhatnak összehasonlíthatóvá, és így a szabályt (pontosabban annak egy általánosabb megfogalmazását) sokan maximum „empower” principle néven is ismerik.
[8] A MTE az evolúció Darwini elméletével is teljesen összhangban van. Darwin ugyanis nem tesz semmiféle megállapítást a folyamatok ("evolúció") irányáról, csak egy homályos "körbezáruló" okfejtést, hogy ugyebár azok a fajok választódnak ki (szaporodnak gyorsabban), amelyek fittebbek. Na jó, de melyek a fittebbek? Hát, amelyek gyorsabban szaporodnak... J
Tovább...
