Aangezien de orde en coherentie in de gemiddelde evolutie schijnt te dalen, is het belangrijk deze orde te kunnen meten. Een maat hiervoor is zoals hierboven gesteld "het aantal mogelijk patronen" binnen een bepaalde situatie, waarbij het uitzicht voor een waarnemer onveranderd blijft.
Deze omschrijving van orde geeft echter geen idee van hoe die orde in elkaar zit. Het begrip "symmetrie" heeft op een alternatieve wijze weer wat de aard van de orde, en meer bepaald de coherentie is. Symmetrie geeft een duidelijker beeld van de samenhang of coherentie van de deelsystemen binnen het systeem dat we bekijken. Vandaar het nut om het begrip symmetrie eens nader te gaan definiëren.
In de omgangstaal gebruiken we het woord symmetrie voor iets dat evenwichtig is opgebouwd. De samenstellende delen vertonen een zekere harmonie die past binnen het geheel. Als we een beeldhouwwerk of schilderij mooi vinden, is dat meestal omdat er een mooie symmetrie is in terug te vinden.
Figuur H4F4 : tweezijdige symmetrie bij een beeld van een menselijke figuur,
gevonden in Oaxaca, MexicoOm het begrip symmetrie bruikbaar te maken in onze context moeten we het beter gaan definiëren.
Reeds in 1952 publiceerde Hermann Weyl een volledig boek aan het begrip symmetrie, en is daarmee een belangrijke katalysator in de popularisatie van het begrip. Laten we eens een aantal voorbeelden nemen van "symmetrische" voorwerpen, en nagaan wat nu precies de symmetrie is die ze kenmerkt.
- tweezijdige symmetrie
De mens en vele dieren vertonen een tweezijdige symmetrie of spiegelsymmetrie. Als we onszelf in twee helften verdelen is de ene helft het spiegelbeeld van de andere helft. De as die het lichaam op de figuur in twee deelt noemen we de symmetrieas. Spiegelsymmetrie is gekenmerkt doordat, als je de linkerhelft voor een spiegel plaatst, het beeld in de spiegel een exacte copie is van de rechterhelft. Een spiegeling laat dus het beeld onveranderd ; het wordt als het ware herhaald.
Dit is ook de basis van de definitie van spiegelsymmetrie : een voorwerp is spiegelsymmetrisch als een spiegeling het voorwerp onveranderd laat.
Hierbij komen we tot de algemene definitie van symmetrie :
een voorwerp vertoont een symmetrie als een bepaalde transformatie haar onveranderd laat
Elke symmetrie duidt dus op een zekere herhaling van patronen ; namelijk het patroon wordt herhaald bij de transformatie die de symmetrie kenmerkt. Hoe meer herhaling van patronen we kunnen waarnemen, hoe groter de symmetrie, en dus hoe kleiner de variatie in de patronen die we waarnemen.
De symmetrie is dus een maat voor de coherentie van de patronen die we waarnemen (bijvoorbeeld attractoren of interactoren).
.
Bij spiegelsymmetrie is de "transformatie" een spiegeling.
We hebben in reeds eerder gezien (in het eerste hoofdstuk) dat in de evolutie van het leven op aarde, de spiegelsymmetrie is ontstaan op het ogenblik dat er organismen ontstonden met een "mond" (ingang) en een "uitlaat". Hierdoor ontstonden geleidelijk aan meer sensorische organen vooraan (bij de mond). De beweging die noodzakelijk was om het eten te vinden, zorgde voor een spiegelsymmetrie van het lichaam : voortbewegen in 1 richting gaat namelijk het best als de lichaamsbouw ook spiegelsymmetrisch is, bijvoorbeeld 1 been aan elke kant of 2 poten aan elke kant bij landdieren ; bij vissen ziet met meestal langs beide kanten van het lichaam een spiegelsymmetrische plaatsing van de vinnen. Ook de voertuigen die de mens gebouwd heeft om in 1 richting te bewegen zijn spiegelsymmetrisch, denk maar aan fietsen, auto’s, boten en vliegtuigen..
In de natuur zijn er echter niet enkel spiegelsymmetrische dieren.
- de vijfvoudige symmetrie
Figuur H4F5 : de vijfvoudige symmetrie van een zeester (Linckia Laevigata)
Stellen we ons een zeester voor met 5 poten. Als we de ster aan één poot vastnemen, en deze over 72° (één vijfde van een volledige draai) ronddraaien, is het beeld dat we hebben van de zeester onveranderd.
De transformatie die de vorm onveranderd laat, is hier dus een draaiing of rotatie over een hoek van 72°.
De zeester vertoont een "vijfvoudige rotatiesymmetrie". We kunnen deze draaiing immers vijfmaal herhalen, en steeds een onveranderd beeld krijgen.
- radiale symmetrie
Andere zeedieren vertonen nog andere symmetrieën. De zee-egel kunnen we simplistisch voorstellen als een mooie bol (met een aantal stekels). Hoe we een bol ook draaien, het uitzicht blijft onveranderd. Met andere woorden, de transformatie die het uitzicht van de bol onveranderd laat, is een willekeurige draaiing of rotatie. Deze rotatie kunnen we rond om het even welke as doen, die we door het middelpunt van de bol trekken. Het aantal symmetrie-rotatie-assen is dus oneindig groot.
Het aantal symmetrieën van de bol is dus veel groter dan het aantal symmetrieën van de zeester. Bij de zeester kunnen we immers maar elke 72° een symmetrieas trekken, terwijl we dit bij de bol op om het even welke plaats kunnen doen. Bovendien bezit de bol ook spiegelsymmetrie : snijden we een bol in twee gelijke helften doormidden, dan is het spiegelbeeld van de ene helft gelijk aan de andere helft. Deze symmetrievlakken (denkbeeldige vlakken waarmee we de bol in 2 delen), kunnen we bovendien op om het even welke plaats in de bol aanbrengen : de enige voorwaarde is dat het doormidden gaat. Opnieuw zijn hier oneindig veel dergelijke symmetrievlakken.
Een bol bevat dus oneindig veel spiegelsymmetrieën én oneindig veel rotatiesymmetrieën. Om die reden kunnen we stellen dat :
(symmetrie bol) is groter dan (symmetrie zeester) is groter dan (symmetrie mens)
Merk op dat het begrip "symmetrie" zoals we het in de omgangstaal gebruiken, sommige mensen zou doen besluiten dat een menselijk lichaam een grotere symmetrie heeft dan een bol.
Als we echter de wetenschappelijke omschrijving van de "symmetrie" volgen, heeft de bol een duidelijk grotere symmetrie. Als gevolg van de hoge symmetrie van de bol, is het wel eerder een "saai" object voor het oog, terwijl voorwerpen als een zeester of een menselijk lichaam, eerder oogstrelend en boeiend overkomen. In de kunst (bijvoorbeeld een schilderij) is de mate van symmetrie afgestemd op wat de mens het meest boeit ; dit is echter niet de hoogste symmetrie.
De hoogste symmetrie die een schilderij zou kunnen hebben, is bijvoorbeeld een perfect wit vlak. Voor dit wit vlak zijn er immers heel veel "transformaties die het uitzicht onveranderd laten". We kunnen namelijk veel (denkbeeldige) spiegelassen door het schilderij trekken.
Bekijken we een schilderij van Breughel, dan kunnen we geen enkele symmetrieas meer tekenen. Een schilderij van Breugel vertoont een veel lagere symmetrie dan het "witte" schilderij. Wat het mooiste is, is een kwestie van persoonlijke smaak...
Als we echter het schilderij van Breugel bekijken, kunnen we bijvoorbeeld een aantal personen waarnemen. Bekijken we één bepaalde persoon, dan kunnen we daar wellicht een spiegelsymmetrie in waarnemen. De symmetrie van het schilderij van Breughel is dus lager, doch het schilderij is ook boeiender omdat het verschillende lokale symmetrieën of bijna-symmetrieën bevat.
Figuur H4F6 : een voorwerp met veel symmetrieën (of een "hoge" symmetrie) is niet noodzakelijk een boeiend voorwerp om naar te kijken. De meeste mensen vinden een schilderij van Breughel boeiender om naar te kijken dan een perfect wit vlak.Het wordt nu echter tijd om van onze artistieke uitwijding terug te komen op ons gasmodel. Wat is de symmetrie van ons gas ?
- gemiddelde symmetrie in een gas
In stap 1 van het model is de symmetrie het hoogst. Ze is te vergelijken met de symmetrie in het schilderij met het witte vierkant.
Bij de overgang naar stap 2, daalt de symmetrie drastisch. Alle spiegelsymmetrieën zijn verdwenen !
De symmetrie van stap 3 is nog lager, en die van stap 4 nog...
Een spontane evolutie van niet geïnformeerde interactoren gaat dus van een hogere coherentie naar een lagere coherentie ; van een situatie met een hogere symmetrie naar een lagere symmetrie.We kunnen echter nog een conclusie trekken. Het is niet zo dat er in stap vier van het gasmodel totaal geen symmetrie aanwezig is. Als we de atomen in het model vanaf stap 4 voortdurend laten bewegen, en we nemen elke seconde een foto, kunnen we toch nog iets waarnemen dat bij vergelijking van de verschillende foto’s onveranderd blijft. Met andere woorden, iets in de situatie herhaalt zich steeds, wat toch wijst op een symmetrie. Het is echter geen gewone symmetrie, het is een "gemiddelde symmetrie" : het is een symmetrie die we enkel vaststellen bij het waarnemen van een groot aantal foto’s. Als we de negatieven van de foto’s over elkaar heen zouden leggen, en we trachten door alle negatieven heen te kijken, zullen we wellicht een homogeen donker vlak zien. Dit donker vlak is qua aantal symmetrieën te vergelijken met het "witte schilderij". Dit betekent dat het gas in evenwicht (stap 4 in het model), nagenoeg geen gewone of individuele symmetrie bevat, doch wel een grote gemiddelde symmetrie.
Vandaar een tweede conclusie.
Een spontane evolutie van niet geïnformeerde interactoren eindigt met een evenwichtssituatie. Deze evenwichtssituatie is de toestand met de hoogst mogelijke waarschijnlijkheid, de hoogst mogelijke gemiddelde symmetrie, doch de laagste individuele symmetrie.
In wat volgt zal met de term "symmetrie" de "individuele symmetrie" worden bedoeld : dit is de symmetrie op één tijdstip, voor één bepaalde plaats. Wanneer de gemiddelde symmetrie bedoeld wordt, zal ook expliciet "gemiddelde symmetrie" worden vermeld : dit is de symmetrie die we vaststellen door het vergelijken of "uitmiddelen" van de situatie over verschillende tijdstippen en/of verschillende plaatsen. Deze gemiddelde symmetrie is dus "ver te zoeken", gewoonweg omdat er bijna geen (individuele) symmetrie is.
Een duidelijk voorbeeld hiervan is de druppel inkt die we in een glas water brengen. Aanvankelijk is alle inkt geconcentreerd in een bolvormige druppel. De symmetrie van deze inktbol is zeer hoog. Langzaam zal de inkt zich echter verspreiden. Uiteindelijk zal het ganse glas water een doorschijnend blauwe kleur hebben. De lokale individuele symmetrie was het hoogst in de oorspronkelijke inktdruppel. Gedurende de verspreiding is de (individuele) symmetrie gebroken, om met een eindsituatie te eindigen die een enkel nog een gemiddelde symmetrie bezit.
Het spreekt voor zich dat we bij het onderzoeken van "de gemiddelde evolutie", ook de "gemiddelde symmetrie" zullen opzoeken. We weten immers reeds dat de (individuele) symmetrie steeds zal afnemen, zodat we onze enige houvast het zoeken naar "gemiddelde symmetrieën" zal zijn, zowel letterlijk als figuurlijk. Letterlijk zullen we onderzoeken of er bepaalde vormen, patronen meer worden waargenomen dan andere. Figuurlijk zullen we onderzoeken of bepaalde evolutiewegen waarschijnlijker zijn dan andere, en zich zouden herhalen indien we de evolutie zouden herhalen.
Vandaar het vrij grondige uitwijding over de essentie van het begrip symmetrie.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
Zoals reeds eerder gezegd, worden de studie van de stromen van energie, materie en informatie als verschillende takken van de wetenschap behandeld. De "thermodynamica" bestudeert voornamelijk de stroming van de energie in zijn diverse vormen, de "dynamica" behandelt de stroming van materie en stroming van de informatie wordt in diverse wetenschappen behandelt (zoals de informatica, de communicatiewetenschappen, ...).
Nu is de centrale variabele van de thermodynamica de temperatuur en de centrale variabele van dynamica is de tijd : vandaar dat het de moeite loont om even stil te staan bij deze 2 grootheden.
Bij de beschrijving van de evolutie in het eerste hoofdstuk, is aangetoond dat naarmate de tijd in de evolutie is gevorderd, de gemiddelde temperatuur in het heelal steeds is gedaald. We zijn nu op een punt gekomen waarbij we ons de vraag kunnen stellen wat het begrip "temperatuur" en het begrip "tijd" nu eigenlijk betekenen.
In het gasmodel zien we dat het onmogelijk is om bij evenwicht, de positie en snelheid van elk deeltje exact te bepalen. Door de toevallige botsingen, gaan de deeltjes hun eigen stuurloze weg. Hierdoor is er een informatietekort binnen het systeem, maar dus ook bij de waarnemers van het systeem. Voorspellen van de exacte banen of snelheden van de deeltjes is niet mogelijk.
Als we de individuele banen of snelheden niet kunnen waarnemen, kunnen we misschien wel de gemiddelde banen of snelheden van de deeltjes meten. Dit was wat Maxwell bereikt heeft met zijn kinetische gastheorie.
De temperatuur is inderdaad een maat voor de gemiddelde bewegingsenergie (of kinetische energie) van de deeltjes.
Als dezelfde deeltjes heel dicht bij elkaar zitten (zoals bij de oerknal), zullen ze heel snel bewegen : de temperatuur is hoog. Als de deeltjes meer verspreid zijn, is de bewegingsenergie relatief minder groot, zullen er minder botsingen : de temperatuur is lager. De "temperatuur" is dus één van de grootheden die de mens heeft geschapen bij gebrek aan voldoende informatie over de exacte aard van de evolutietrajecten : in "de gemiddelde evolutie" moeten we ons tevreden stellen met de "gemiddelde kinetische energie" van de deeltjes.
Het is echter een heel interessante maat in de gemiddelde evolutie. Immers, het is indirect ook een maat voor de steeds toenemende gemiddelde verspreiding. Een grote gemiddelde verspreiding, impliceert een lagere gemiddelde kinetische energie, en dus een lage temperatuur. De ons zo vertrouwde temperatuurmeting, geeft ons dus ook een idee over het ons minder vertrouwde, doch in de gemiddelde evolutie cruciale begrip "verspreiding".
Bij de oerknal is de verspreiding (nagenoeg) onbestaande, en is dus de gemiddelde temperatuur van het heelal extreem hoog. Bij maximale verspreiding in het heelal, zal de temperatuur extreem laag zijn ; op dat moment zal ook de evolutie nagenoeg gestopt zijn, omdat de deeltjes niet meer bewegen. Deze laatste toestand wordt ook soms aangeduid als "de warmtedood" van het heelal.
Nu over naar het begrip tijd.
Ook dit begrip is door de mens in het leven geroepen om de greep op de "gemiddelde evolutie" te versterken.
Het gasmodel toont aan dat verspreiding hét voornaamste kenmerk is van de gemiddelde evolutie. Deze verspreiding zorgt ervoor dat de evolutie in één richting gaat én onomkeerbaar is. Onze eerste stap in het gasmodel, waarbij 1 deeltje uit het centrum ontsnapt, breekt daarom niet enkel de ruimtelijke symmetrie, doch ook de tijdssymmetrie. De evolutie kiest (selecteert) een bepaalde richting in de tijd, waardoor de andere richting (de terugkeer in de tijd) onmogelijk wordt. Ook dit is een bijzonder fundamenteel aspect van de evolutie : ze is onomkeerbaar !
Dit wat de richting van de tijd betreft. Het voorschrijden van de tijd is hét symbool van de onomkeerbare evolutie in ons dagelijks leven.
Wat de dimensie van de tijd betreft (seconden, minuten, uren, ... ) kan enkel gezegd worden dat dit een afspraak is die "op mensenmaat" is gemaakt. De dimensie is eigenlijk arbitrair, tot op het moment dat de afspraak is gemaakt.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
De stuurloze verspreiding speelt een zeer grote rol in de gemiddelde evolutie. Ze is van principieel belang voor de ganse evolutierichting, doch ze heeft ook impact op elke stroom van materie, energie en informatie die we rondom ons kunnen waarnemen.
De practische impact is tweeledig :
- Enerzijds is de blinde verspreiding de bron van alle variaties, en dus ook de oorsprong van de diversiteit die we in de evolutie waarnemen.
- Anderzijds zorgt de verspreiding ervoor dat er bij gekanaliseerde stromen van informatie, energie en materie, er een verlies optreedt dat de efficiëntie van de stroom beperkt. Als we binnen de artificiële constructies een zekere mate van coherentie willen handhaven, zal dit ten koste gaan van een nog relatief hogere coherentie op een andere plaats of tijdstip.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
3.1. Verspreiding als bron van creativiteit en diversiteit
Indien er geen verspreiding zou zijn, zou de materie en energie die na de oerknal aanwezig was, geen wijzigingen hebben ondergaan. Het is een indirect gevolg van de verspreiding, of van de toevallige variaties in omstandigheden en kenmerken van de materie- en energiestroom, dat de energie en materie zich gedurende de evolutie van het heelal geleidelijk aan hebben georganiseerd. Hoe dergelijke organisatievormen beïnvloed worden door informatiestromen, wordt in de volgende hoofdstukken uiteengezet.
Naarmate de systemen complexer worden, zal enerzijds de impact van toevallige verspreiding worden beperkt. Anderzijds zullen de toevallige variaties, indien ze leiden tot systemen of levende wezens die efficiënter gebruik weten te maken van de energie-, materie- en informatiestromen, ook meer en meer vastgeankerd blijven in de systemen, en daardoor de complexiteit verder doen toenemen.
Op deze manier onstaat een diversiteit van bijvoorbeeld levende wezens, die evolutionair kan teruggebracht worden tot één gemeenschappelijke voorvader, "de oercel".
Naast de creatieve kracht van de blinde verspreiding, is er echter ook een meer destructieve impact. Deze zal ervoor zorgen dat stromen van materie-, energie en informatie enkel te controleren zijn ten koste van andere energie- en informatiestromen, of ten koste van verspreiding op andere plaatsen. Hiervan worden in de volgende paragrafen enkele voorbeelden gegeven.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
3.2. Verspreiding en redundantie in de informatiestroom
Stellen we ons een docent voor die een lezing geeft over een vrij ontoegankelijk onderwerp, dat bovendien nieuw is voor de toehoorders, bijvoorbeeld een lezing over nieuwe tendensen in de biotechnologie.
Elke toehoorder luistert naar de lezing vanuit zijn eigen ervaringswereld en kennis over het onderwerp.
Om die reden zal een ervaren spreker nu en dan herhalen en synthetiseren wat hij tot dan toe gezegd heeft.
Het zou immers onrealistisch zijn te verwachten dat de luisteraars - zoals een computer met een geluidsopnamecapaciteit - exact horen, capteren en opslaan wat de spreker heeft uiteengezet. De mens wordt vermoeid en heeft tijd nodig om het gehoorde met zijn opvattingen te vergelijken, waardoor hij af en toe eens de draad kwijtraakt.
Om hem in staat te stellen terug in het verhaal in te pikken, moet de docent zijn syntheses qua frequentie en inhoud goed afstemmen op het doelpubliek. Hoe beter de docent dit principe beheerst, des te begrijpelijker zal zijn uiteenzetting zijn. Soms zal de presentator verschillende media tegelijk gebruik om de boodschap zo goed over te brengen.
In de informatietheorie duidt men deze "herhaling" aan met de term redundantie (of het gebruik van meer informatie, dan strikt noodzakelijk om de boodschap over te brengen).
Redundantie is nodig omdat geen enkele informatiestroom 100% efficiënt overkomt bij de ontvanger : een deel van de stroom wordt immers steeds verspreid. Deze verspreiding kan zich op verschillende manieren uiten :
- de spreker die niet duidelijk genoeg spreekt, waardoor een deel van de boodschap wordt
verspreid ;- de geluidsinstallatie is verouderd en vertoont ruis, waardoor de boodschap minder duidelijk
wordt ;- de luisteraar die niet voldoende aandacht schenkt, doordat hij aan iets anders denkt (zijn gedachten zijn verspreid, waardoor zijn concentratie vermindert) ;
- de boodschap moet vertaald worden door een tolk, die de presentatie niet exact weergeeft ;
- enz...
Verspreiding van de informatiestroom is dus onvermijdelijk.
Naarmate systemen in de evolutie complexer worden, en meer en meer gestuurd worden door informatiestromen, zullen we waarnemen dat meer en meer redundantie is ingebouwd in de informatiestromen. Zoniet zouden de complexe organisaties snel vergaan door de blindelingse variaties.
Redundantie is dus de prijs die we in de evolutie moeten betalen, om een blinde verspreiding van de evolutiestroom te beperken.
Een extreem voorbeeld van redundantie vinden we in wat eerder het "holografisch principe" is genoemd. Zo bevatten alle cellen die deel uitmaken van bijvoorbeeld een eik of een giraf, elk op zich alle (genetische) informatie die nodig is voor de ontwikkeling van het ganse organisme. Deze redundantie zorgt ervoor dat de cellen in een heel vroege fase van de ontwikkeling, tot vrijwel elk ander type cel kunnen differentiëren ; in een volwassen stadium zullen bepaalde planten en dieren in staat zijn bepaalde plantendelen of lichaamsdelen terug te regenereren, als ze deze - om welke reden dan ook - zijn kwijt geraakt. Redundantie is dus een belangrijk wapen tegen de "demon van Boltzman" met betrekking tot informatiestromen. In de volgende hoofdstukken zullen we hier nog dieper op ingaan (alsook op de functie van controlesystemen in dit verband).
Terug naar de index van dit hoofdstuk
3.3. Verspreiding en materiële stromen
Een electrische stroom is in essentie een stroom van electronen, en dus een materiële stroom.
De Duitse fysicus Georg Ohm (1787-1854) ontdekte een wetmatigheid die nu nog "de wet van Ohm" wordt genoemd :
V = I . R (Spanning = Stroom . Weerstand)
Kenmerkend aan een electrische stroom is dat hij groter wordt naarmate de spanning over het electrische net stijgt, doch dat de stroom daalt als de weerstand over het net stijgt. Elke electrische geleider heeft een weerstand. Op subatomair niveau stromen de electronen immers niet als een rij schoolmeisjes of schooljonges netjes in een rij, doch bewegen eerder kris-kras vooruit. Als gevolg daarvan onstaat warmteontwikkeling : de bruikbare energie voor het voortbewegen van electronen wordt dus verspreid onder de vorm van warmte.
Hoe goed we dus de verspreiding van een materiestroom trachten te beperken door de stroom op artificiële wijze te kanaliseren, er zal steeds een verspreiding zijn van energie. Door de keuze van de materialen en de temperatuur (bijvoorbeeld zogenaamde supergeleiders werken bij extreem lage temperaturen), kunnen we wel de verspreiding beperken.
Hetzelfde geldt bijvoorbeeld voor een waterstroom : bij een stroming door een smalle waterleiding, zullen er relatief meer botsingen tussen het water en het leidingoppervlak plaatsvinden (dan bij een dikke leiding) , waardoor er meer bewegingsenergie verspreid wordt onder de vorm van warmte.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
3.4. Verspreiding en energiestromen
De mens tracht zijn omgeving zo goed mogelijk te ordenen, en de verspreiding zoveel mogelijk te beperken.
Om dit te kunnen realiseren, moet er noeste arbeid geleverd worden. Zonder die arbeid kon de oermens immers geen prooien vangen, kan de landarbeider zijn land niet bewerken, kan geen huis worden gebouwd, kunnen we geen piramides, tempels of flatgebouwen opbouwen ; zonder "paardekracht" konden we ons 2000 jaar geleden niet snel voortbewegen, zonder verbrandingsmotor geen auto’s, bussen of vliegtuigen ; zonder kerncentrales geen goedkope electrische energie, enz...
De mens dankt zijn realisaties dus grotendeels aan zijn intelligentie en vaardigheid om de tendens tot verspreiding te beperken. Het is echter een lastige strijd.
Na de "ontdekking" van het vuur, heeft het lang geduurd vooraleer de mens erin slaagde het vuur "te vangen", en te gebruiken om water tot stoom om te zetten, en de thermische energie van stoom in mechanische energie van een motor of electrische generator. De stoommachine en de verbrandingsmotor hebben het leven van de mens wel een stuk aangenamer gemaakt.
De mens slaagt er meer en meer in om complexere energiebronnen te ontsluiten en de vrijgekomen warmte te benutten voor een gecontroleerde energiestroom die op verschillende plaatsen en tijdstippen de gewenste arbeid kan realiseren.
Nochtans hebben al deze pogingen om warmte in arbeid om te zetten één gemeenschappelijk kenmerk : ze zijn niet efficiënt. Ten eerste wordt niet alle warmte omgezet in de gewenste energievorm : een deel gaat immers verloren doorheen in de energiecentrales zelf ; bovendien treedt er warmteverlies op in alle leidingen die de energie moeten transporteren.
Alle energiestromen zijn onderhevig aan een verspreiding, waardoor ze niet 100% efficiënt kunnen opgewekt en getransporteerd worden.
De basisreden vinden we terug in het gasmodel : verspreiding van een stroom is het meest waarschijnlijke lot dat de stroom zal kenmerken.
Niettegenstaande deze vaststelling is het een feit dat de menselijke wereld veraf staat van de blinde verspreiding die zo kenmerkend is voor ons gasmodel. Als verspreiding dan toch het overheersende evolutieprincipe is, waarom zijn er dan mensen, dieren, planten, planeten en atomen ontstaan ?
Over deze vraag zullen we ons in de volgende hoofdstukken stap voor stap verdiepen.
We zullen inzien dat "De Verspreiding", door zijn mateloze en demonische ambitie alles te overheersen, zichzelf uiteindelijk ook in zijn staart bijt.
Terug naar de index van dit hoofdstuk
Om dit hoofdstuk af te sluiten, zullen we de basisgedachten nog eens herhalen.We hebben de evolutie beschreven van interactoren die onafhankelijk van elkaar bewegen.
Doordat deze deeltjes onafhankelijk van elkaar bewegen, zijn ze stuurloos. Er is geen enkele instructie of informatie aanwezig, die de deeltjes de weg wijst. Ze bewegen daarom niet "in formatie", omdat er een tekort is aan informatie om ze coherent te laten bewegen. Dit ontbreken van informatie is de oorzaak van de chaotische verspreiding.
We hebben ook een aantal kenmerken gezien van een dergelijke "niet-geïnformeerde wereld" :
- Elk systeem dat vergelijkbaar is met het gasmodel (geen instromen en uitstromen van M/E/I), zal evolueren naar een toestand van stabiel evenwicht, met maximale verspreiding van de interactoren.
- Deze maximale verspreiding is de evenwichtstoestand van het systeem.
- Deze evenwichtssituatie is de toestand met de hoogst mogelijke waarschijnlijkheid.- Een spontane evolutie van niet-geïnformeerde interactoren gaat van een hogere coherentie naar een lagere coherentie ; van een situatie met een hogere symmetrie naar een lagere symmetrie. De evenwichtstoestand is incoherent : er is enkel nog een "gemiddelde" symmetrie waar te nemen.
Hierdoor zal ook geen fluxmaximalisatie optreden.- De tendens naar verhoogde verspreiding, zorgt ervoor dat de evolutie in één welbepaalde richting gaat, en legt daardoor de richting van de tijd vast.
Wanneer we dit nu toepassen op de evolutie sinds de oerknal, kunnen we stellen dat sinds de oerknal de oorspronkelijke éénheid door opeenvolgende symmetriebrekingen gemiddeld gezien steeds "wanordelijker" is geworden.
De oerknal zelf was een zeer extreme toestand. Bij de oerknal vormde alle materie, energie en informatie één onverbrekelijk geheel. Boltzmann toonde aan dat de tendens naar de verspreiding in bepaalde gevallen ook de meest waarschijnlijke evolutierichting is : gesloten systemen zullen altijd naar een stabiele evenwichtstoestand van maximale verspreiding evolueren.
Dit wordt nog eens verduidelijkt in het onderstaande algemene schema van de gemiddelde evolutie : indien geen informatie aanwezig is, zal er geen coherentie ontstaan, en is de verspreiding maximaal.
Figuur : "de gemiddelde evolutie"
Terug naar de index van dit hoofdstuk
