W tym oraz trzech kolejnych artykułach poświęconych nauce o celowości zamierzam przedstawić ujęcie zintegrowane, obejmujące teorie emergencji oraz wyspecyfikowanej nieredukowalnej złożoności (specified irreducible complexity, SIC). W kontekście biologicznym teoria emergencji bywa często przywoływana, by wyjaśnić (lub wręcz zbagatelizować) obserwacje dotyczące SIC. Pokażę jednak, wbrew powszechnej opinii, że teoria emergencji i koncepcja SIC wcale nie stanowią przeciwstawnego dualizmu. Przeciwnie – mamy tu do czynienia z komplementarnością, czyli sytuacją, w której dwie kontrastujące ze sobą teorie są niezbędne do pełnego wyjaśnienia zjawiska, które w przeciwnym razie pozostałoby niezrozumiałe. Ujęte łącznie stanowią one logiczną podstawę umożliwiającą włączenie pojęcia celowości do biologii. W toku moich rozważań będę argumentował, że jeden z fundamentalnych filarów scjentyzmu – dualizm struktury i funkcji – jest fałszywy.
Kwestia ta może się wydawać bardzo abstrakcyjna. Jednakże wszyscy znamy dualizm struktury i funkcji – obserwujemy go zarówno w technice, jak i biologii. W inżynierii relacja między strukturą a funkcją (structure-function relationship, SFR) jest prosta i zasadnicza. Na przykład w aeronautyce, aby profil aerodynamiczny wytworzył siłę nośną, górna powierzchnia skrzydła musi być wypukła. Podczas ruchu prowadzi to do powstania różnicy w przepływie powietrza względem płaskiej powierzchni dolnej. Tak powstaje siła nośna: odpowiednia struktura skrzydła pozwala na osiągnięcie pożądanej funkcji. Kolejne przykłady można by mnożyć bez końca – wystarczy pomyśleć o budowie czy kształcie śmigieł, tłoków, chłodnic, łuków, kół pasowych, anten, piłek do futbolu amerykańskiego, rakiet, spadochronów, balonów i wielu innych produktów.
W biologii – już u samych początków badań nad organizmami, które to badania tradycyjnie przypisuje się Arystotelesowi – zależności między strukturą a funkcją były wyraźnie widoczne w anatomii żywych istot. Tutaj również można wskazać niezliczone przykłady, takie jak skrzydła, płetwy, oczy, uszy, kończyny, dzioby, pazury, zęby i wiele innych. W gruncie rzeczy to właśnie badania nad asymetrią powierzchni ptasich skrzydeł stały się inspiracją do „wynalezienia” skrzydeł samolotu.
Od abstrakcji do konkretów
Gdy przejdziemy do konkretów, łatwo jest zrozumieć zależności między strukturą a funkcją. Aby skrzydła samolotu mogły wytwarzać siłę nośną, ich struktura musi być zaprojektowana tak, by zapewniała tę kluczową funkcję. Podobnie, aby żarłacze białe mogły pożerać foki, struktura ich zębów musi być wystarczająco twarda i ostra, by umożliwić rozrywanie mięsa. Z kolei zęby przeżuwaczy – od słoni, przez krowy, po wielbłądy – muszą mieć zupełnie inną, przypominającą kamień młyński strukturę, która umożliwia im rozcieranie włókien roślinnych na łatwą do połknięcia i strawienia papkę1.
Wraz z rozwojem biologii, która od prostej anatomii przeszła do fizjologii narządów i komórek, stało się jasne, że praktycznie każda fizyczna część organizmu jest strukturą pełniącą określoną funkcję. Zasada ta sprawdza się na każdym poziomie – od serca pompującego krew, przez filtrujące ją nerki i rozprowadzające ją naczynia włosowate, aż po pęcherzyki płucne odpowiadające za wymianę gazową – sięgając wreszcie samej struktury biocząsteczek. Doskonałym przykładem są tu enzymy, których „miejsce aktywne” musi mieć bardzo precyzyjną strukturę, aby mogło pełnić funkcję katalizy molekularnej, od której zależy całe życie.
Błędna hipoteza Laplace’a
Na długo przed tym, zanim ktokolwiek usłyszał o enzymach czy pęcherzykach płucnych, Pierre-Simon de Laplace doszedł do wniosku, że świat przyrody nieożywionej można sprowadzić do mechaniki newtonowskiej. Tym samym odrzucił koncepcję, którą Stephen Meyer określił mianem „hipotezy Boga”. Jednak dopiero gdy Karol Darwin „wyjaśnił”, w jaki sposób samo życie można by podobnie zredukować, świat nauki stopniowo zaczął podążać w tym kierunku, zastępując wiarę scjentyzmem.
Dualizm struktury i funkcji ma ogromne znaczenie, ponieważ leży u samych podstaw nauki. Ojcowie nowożytnej nauki – Isaac Newton, Kartezjusz, Francis Bacon i inni – odwoływali się do tego dualizmu, aby utworzyć epistemologiczne ramy nauki. Choć ramy te dopiero się wyłaniały, okazały się znacznie skuteczniejsze niż początkowo oczekiwano – i istnieją do dziś. Problem polega jednak na tym, że – co Meyer wyjaśnił w książce Powrót hipotezy Boga2 – błędna hipoteza Laplace’a stała się dla współczesnego ateizmu naukowego kluczowym punktem odejścia od wcześniejszego fundamentu ludzkiej ontologii.
Aby zdekonstruować dualizm struktury i funkcji, trzeba sięgnąć do samych korzeni tej koncepcji. Tylko w ten sposób można skorygować kierunek, jaki nadano jej wskutek przyjęcia błędnego punktu wyjścia. W tym tekście przedstawiłem podstawy dualizmu struktury i funkcji: skąd się on wywodzi i w jaki sposób został zniekształcony. W kolejnych tekstach dokładniej przeanalizuję, dlaczego wspomniany dualizm jest fałszywy. Następnie przedstawię propozycję zastąpienia go ontologią, która ma szansę przełamać wynikające z dualizmu impasy – przede wszystkim kwestię wyspecyfikowanej nieredukowalnej złożoności oraz towarzyszące jej „misterium”, czyli emergencję.
Fundament nauki
Wracając do teorii Newtona, aż trudno uwierzyć, że formalizmy opracowane przez tego skrytego matematyka 350 lat temu wciąż mogą stanowić fundament nauki. Osiągnięcie to z natury rzeczy musiało być wstępne i niepełne, biorąc pod uwagę, w jak surowych warunkach powstawało. W istocie, sto lat temu zarówno Albert Einstein, jak i Erwin Schrödinger podjęli próby zastąpienia mechaniki newtonowskiej. A jednak oparta na relacjach między strukturą a funkcją mechanika ta także i dziś stanowi fundament niemal całej inżynierii mechanicznej.
Zasady inżynieryjne są również powszechnie stosowane do wyjaśniania działania układów ożywionych. I to właśnie w przypadku tych układów te same zasady napotykają swoją teoretyczną granicę. Gdy mechanika zostaje zastosowana do organizmów żywych, nieuchronnie prowadzi to do ślepego zaułka, jakim jest opisana przez Michaela Behego wyspecyfikowana nieredukowalna złożoność – i to do tego stopnia, że aby z niego wyjść, trzeba odwołać się do zjawiska emergencji. Jak jednak przekonamy się na koniec tej serii, zarówno emergencję, jak i wyspecyfikowaną nieredukowalną złożoność można włączyć w ramy jednego ujęcia zintegrowanego. Ich rozdzielanie jest niepotrzebne i prowadzi do poważnych nieporozumień.
Choć zależności między strukturą a funkcją w anatomii, fizjologii i biologii molekularnej pozwalają opisać bardzo wiele, nie potrafią wyjaśnić najważniejszego aspektu – ich własnego pochodzenia. Karol Darwin zaproponował słynną teorię, która zakłada stopniową ewolucję organizmów zgodnie z hipotezami losowości i doboru naturalnego. Jednak w ciągu ostatniego półwiecza nasza wiedza na temat złożoności organizmów gwałtownie wzrosła. Rozwinęła się do tego stopnia, że darwinowskie wyjaśnienie genezy relacji struktura-funkcja, w starciu z wyzwaniem rzuconym przez wyspecyfikowaną nieredukowalną złożoność, okazuje się całkowicie niewystarczające.
Rewolucja paradygmatu
Z podobnym problemem zmagała się fizyka w 1900 roku, kiedy to zjawisko promieniowania ciała doskonale czarnego wydawało się wręcz niewytłumaczalne. Jednak to właśnie ten problem zmotywował Einsteina, Schrödingera, Wernera Heisenberga i innych uczonych do gruntownego przedefiniowania praw fizyki. Na tej podstawie sam Schrödinger uświadomił sobie, że podobna rewolucja paradygmatu jest konieczna, aby przełamać impas w biologii – co zresztą dostrzegł o pół wieku wcześniej niż inni. W swojej słynnej książce Czym jest życie? wezwał do poszukiwania wykraczających daleko poza mechanikę Newtona „nowych praw”:
W tym ostatnim już rozdziale chcę pokrótce wykazać, że ze wszystkiego, cze-go dowiedzieliśmy się o budowie materii ożywionej, wynika, iż nie powinniśmy się spodziewać, by jej funkcjonowanie dało się sprowadzić do zwykłych praw fizyki. […] dla fizyka taki stan rzeczy jest nie tylko niewiarygodny, ale nader zadziwiający, bezprecedensowy […]. Toteż nie powinniśmy popadać w despe-rację z powodu kłopotów związanych z wyjaśnianiem zjawisk życia na podsta-wie zwykłych praw fizyki […]. Powinniśmy być przygotowani do odkrycia prawa fizycznego nowego rodzaju, leżącego u podstaw fizyki. Przecież nie nazwiemy go nie-fizycznym, a tym bardziej nadprzyrodzonym3.
I to właśnie temu postawionemu przez Schrödingera w tytule jego książki pytaniu poświęcę uwagę w moim kolejnym artykule.
Stephen J. Iacoboni
Oryginał: Emergence and Irreducible Complexity: A Unified Theory, „Science & Culture Today” 2025, October 29 [dostęp: 3 IV 2026].
Przekład z języka angielskiego: Adam Bechyne
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ostatnia aktualizacja strony: 3.4.2026
Przypisy
- Warto podkreślić, że słonie to roślinożercy nieprzeżuwający, czyli zwierzęta mające jeden żołądek. Dorosły osobnik zjada dziennie 45–90 kg pokarmu roślinnego. Podobnie jak konie i inne roślinożerne nieprzeżuwacze, słonie nie mają wielokomorowych żołądków ani nie przeżuwają pokarmu tak jak ssaki przeżuwające, na przykład krowy (przyp. tłum.).
- S.C. Meyer, Powrót hipotezy Boga. Trzy odkrycia naukowe ujawniające celowość Wszechświata, tłum. A. Gomola, „Summa”, Fundacja Prodoteo, Warszawa 2022 (przyp. tłum.).
- E. Schrödinger, Czym jest życie? Fizyczne aspekty żywej komórki; Umysł i materia; Szkice autobiograficzne, tłum. S. Amsterdamski, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998, s. 93–98.
Literatura:
1. Meyer S.C., Powrót hipotezy Boga. Trzy odkrycia naukowe ujawniające celowość Wszechświata, tłum. A. Gomola, „Summa”, Fundacja Prodoteo, Warszawa 2022.
2. Schrödinger E., Czym jest życie? Fizyczne aspekty żywej komórki; Umysł i materia; Szkice autobiograficzne, tłum. S. Amsterdamski, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998.