Colóquio de Física
Filosofia da Emergência – Origens, Evolução e
Dilemas das Teorias de Sistemas Complexos
José Monserrat Neto – DCC/UFLA – 31/10/2012
Roteiro
1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Introdução
●
Livro: “Incomplete Nature – How Mind Emerged
from Matter”
●
Antropólogo Terrence Deacon
●Capítulo 5: “Emergence”
●
Ausência de paradigma teórico
Objetivo: “comprender os fundamentos das
ideias dos fenômenos emergentes, tais como
hierarquia de níveis, transição entre níveis,
superveniência, causalidade, ontologia e
Roteiro
1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
O Novo
●
Formação das:
● 1as partículas atômicas (13 bilhões de anos) ● 1as estrelas
● 1os elementos mais pesados que hidrogênio ● 1as galáxias
● 1as moléculas ● 1os planetas
●
Existem equações físicas para descrever as
propriedades resultantes, mas e os...
– 1os organismos vivos (vida)
O Novo
●
Propriedades físico-químicas se mantém, mas...
●Vida e Mente alteram radicalmente como tais
propriedades se expressam:
Reversão da tendência termodinâmica típica Relações informacionais na dinâmica causal
●
São fenômenos relativamente recentes
● 1as formas de vida → ~ 3,5 bilhões de anos ● 1os seres com mente → ~ 200 milhões de anos ● 1os seres pensantes → ~ 100 mil anos
O Novo
●
Com Vida e Mente surgem pela 1
avez:
● Representação do meio ambiente (informacional) ● Capacidade de se antecipar ao meio ambiente ● Ação com relativa autonomia
● Busca de alimento, autopreservação e procriação ● Alguma forma de Intenção, Vontade, Finalidade
●
Invertem a Causalidade da natureza inorgânica
●São organizações Teleológicas
O Novo
●
Vida e Mente:
● Surgiram relativamente tarde
● Surgiram a partir de formas físicas antecedentes que
não possuíam tais propriedades
● São modos novos de organização da matéria/energia
que geraram formas inéditas de influências sobre os eventos do mundo
O Novo
●
Transição no surgimento do novo é chamado de
Emergência
●
Parece surgir às vezes do nada, como novidade
no universo, como algo imprevisível e misterioso
●
Harold Morowitz → lista de 20 emergências
●Emergência:
● Formação de estrutura de ordem mais alta (novo nível) ● a partir da interação de seus componentes + simples ● Imprevisibilidade e descontinuidade das propriedades
Roteiro
1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Evolução da Emergência
●
Emergência é um conceito recente
●Contra-ponto à ciência moderna:
● Substituição da causalidade teleológica pela material ● Eletricidade/Magnetismo, Calor/Energia, Princípios da
Termodinâmica a partir de dinâmicas newtonianas
● Até a teoria da evolução de Darwin (Seleção Natural)
●
Como usar a lógica científica para entender a
aparência teleológica de seres vivos e da mente?
●
Conceito-chave de uma posição intermediária:
Evolução da Emergência
●
Em “Problems of Life and Mind”, George Henry
Lewes (1879) diz:
“Toda resultante é, ou uma soma, ou uma diferença das forças cooperantes; é soma quando suas direções são as
mesmas, diferença quando suas direções são contrárias. Além disso, toda resultante é claramente rastreável em seus
componentes. Já nos emergentes ... há uma cooperação de coisas de um tipo diferente. O emergente é diferente na medida em que os seus componentes são incomensuráveis,
ele não pode ser reduzido a sua soma ou sua diferença”
George Henry Lewes
Crítico literário e Filósofo
John Stuart Mill
Evolução da Emergência
●
Mill em 'Um Sistema de Lógica':
“Todos os corpos organizados são compostos de partes, parecidos com aqueles que compõem a natureza inorgânica,
e que já existiam em estado inorgânico; mas os fenômenos da vida, que resulta da justaposição daquelas partes de uma
maneira determinada, não têm qualquer analogia com os efeitos que seriam produzidos pela ação das substâncias componentes consideradas como meros agentes físicos.
Para qualquer nível que imaginarmos que o nosso
conhecimento sobre as propriedades dos vários ingredientes de um corpo vivo possa ser ampliado e aperfeiçoado, é certo
que a mera soma das ações separadas desses elementos jamais irá resultar na ação do corpo vivo”.
Evolução da Emergência
●
Discontinuidade das propriedades
●
Exemplo: Cloro + Sódio –> Sal de Cozinha
●●
●
●
●
●
Mill → Formação da Vida seria análoga a do Sal
Evolução da Emergência
●
“Atomismo” de John Locke:
Desenvolvimento gradual e espontâneo de idéias complexas a partir da associação dos dados dos sentidos via interação com o
mundo; os “átomos da experiência”
●
Lamark e Eramus Darwin (avô do Darwin):
● Inversão na visão da “Chain of Being”
● Mente está no fim do processo, não no início
●
Contradição da teoria da evolução de Darwin:
● Fornece apoio a visão emergentista
Evolução da Emergência
Roteiro
1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Reducionismo
●
Emergentismo foi uma reação a nova
metodologia científica, o Reducionismo:
“Fenômenos complicados podem ser decompostos em suas partes constituintes e suas propriedades, analisadas
separadamente, para posteriormente entender o todo em termos das propriedades e interações daquelas partes”
●
Exemplos:
● Teoria do átomo → propriedades da substâncias
● Calor/Energia mecânica a patir do movim. moléculas ● Organismo vivo a partir da interação das células, etc
Reducionismo
●
Thomas Hobes (1588-1679):
Objetos macroscópicos são constituídos por componentes menores, que por sua vez por ainda menores. Então,
“todos os fenômenos, incluindo as atividades humanas, podem ser reduzidos a corpos em movimento e suas
interações”
●
“Smallism”, expressão do filósofo Robert Wilson
●Estratégia bem sucedida, mas...
●
Mesmo quando distinguíveis, as partes nem
Reducionismo
●
Avanços nas áreas da Biologia e Neurociências:
● Química orgânica é contínua à inorgânica
● Metabolismo vivo é apenas um caso especial de
reações química interligadas
● Descoberta do DNA (1953) deu impulso à metodologia
reducionista → “idéia do segredo da vida”
● Neurociências: há teorias bem completas das funções
sinápticas e do funcionamento dos neurônios
● Progresso enorme no conhecimento das estruturas
micro dos organimos vivos e do sistema nervoso
Reducionismo
●
Problema do “Smallismo”:
Desloca o foco da atenção da complexidade interacional, para as partes constituintes, examinadas separadamente
Roteiro
1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Os Emergentistas
●
Reação contra o reducionismo → final século XIX
●Emergentistas britânicos:
● Conwy Lloyd Morgan ● C. D. Broad
● Samuel Alexander
●
Meio termo entre reducionismo e vitalismo
●Influenciados por Mill e Lewes
●
Noção de 'nível' de Mill → baseada na diferença
Morgan
Alexander
Os Emergentistas
●
Todos consideram a seguinte concepção:
As propriedades de nível mais alto são distintas das
propriedades de nível mais baixo em virtude de formas não aditivas de interação
●
Em suma:
Discontinuidade das propriedades a despeito da continuidade composicional
●
Mill → há 2 tipos de leis para as interações:
● Homopathic Laws (de caráter aditivo)
Os Emergentistas
●
Morgan em “Emergent Evolution” (1923), diz que:
Processo evolucionário produziu
regularmente propriedades emergentes.
●
Broad e Alexander definem 'Emergência':
●Conceito ontológico (Broad):
Propriedade emergentes são fundamentalmente descontínuas em relação às do nível mais baixo
●
Conceito epistemológico (Alexander):
Impossibilidade intrínseca de se conhecer ou prever as propriedade emergentes a partir das do nível mais baixo
Os Emergentistas
●
Tentativas iniciais não foram bem sucedidas:
● Não erigiram base filosófica sólida
● É mais descrição da Emergência do que Conceituação ● Ampla divergência entre os emergentistas posteriores ● Inúmeras formas diferentes de definir Emergência
●
Distinção entre dois tipos:
● Weak Emergentists (contin. , compatível c/ reducion.) ● Strong Emergentists (discontinuidade fundamental)
●
Diversos autores:
Os Emergentistas
●
Roger Sperry:
● Visão configuracional de Emergência
●
Ele argumenta:
“Sendo parte de um todo muda indiretamente algumas propriedade das partes. Especificamente, cria novas
possibilidades ao restringir outras”
Os Emergentistas
●
Sperry usa analogia da roda para tentar explicar
a configuração dos neurônios, potenciais iônicos,
moléculas, etc, do sistema nervoso cerebral
●
Outro conceito central: “Downward Causation”
●Mas... exemplo da roda:
● Não é exatamente uma causalidade “downward”
● É exemplo do efeito configuracional, descritos em termos de
'restrições' ao movimento material
● Essa “causação” é parecida c/ a causa formal de Aristóteles
Os Emergentistas
●
Alternativa de Paul Humphreys
baseada na física quântica:
“Eventos e objetos individuais são ambíguos” (entrelaçamento quântico)
Os Emergentistas
●
Paul Humphreys:
“Ao invés de dizer que as interações das partes de um todo emergente produz novas propriedades, ou que herdam novas propriedades em virtude de seu envolvimento com o
todo, ou ainda que exibem novas propriedades impostas pela configuração do todo, as partes são significativamente
transformadas como resultado de estarem fundidas umas nas outras em uma configuração maior”
Os Emergentistas
●
Chama de Fusão tal alteração/transformação
●Ele argumenta que:
● A fusão resulta na perda de algumas propriedades
das partes constituintes que literalmente deixam de existir quando são incorporadas numa
configuração maior
● As partes sofrem uma alteração que modifica
suas propriedades ao serem incluídas em alguma unidade maior
Os Emergentistas
●
Exemplo da física quântica:
● Incerteza quântica → impossibilidade de especificar
posição e velocidade, ao mesmo tempo
● Ela desaparece na interação com instrumentos
macroscópicos, resultando em certeza
● Transição quântica-clássica → colapso da função de
onda de Schrödinger (onda de probabilidade)
● Propriedades quânticas estranhas são “engolidas” na
Os Emergentistas
●
Exemplo da célula (Deacon):
● Maioria das moléculas da célula estão entrelaçadas
num processo contínuo de síntese recíproca, assim: “Se os componentes de uma célula, tais como macromoléculas, são produzidas reciprocamente ao longo do tempo, a natureza do que constitui cada parte somente pode ser determinda em relação
ao organismo como um todo”.
● Elas existem e suas propriedades específicas são
criadas, reciprocamente, como resultado da sinergia sistêmica de ordem mais alta
● Essencial perceber: moléculas poderiam participar de
Os Emergentistas
Os Emergentistas
●
Paralelo entre exemplos da Roda e da Célula:
Ao serem incorporadas numa configuração emergente, as partes e algumas de suas propriedades são restringidas
●
Diferenças:
● A Configuração Geométrica (Sperry) do todo não afeta
as propriedades locais das partes
● Na noção de Fusão (Humphreys), as propriedades
Os Emergentistas
●
Mais diferenças:
Surgem restrições afetando interação no nível + baixo, mas...
● Na roda, afeta apenas as propriedades relacionais, a
mobilidade de seus átomos é perdida, mas as
propriedades intrínsecas, como carga e massa, não são afetadas
● Na célula, afeta também as propriedades intrínsecas
das moléculas. Estas resultam de sua incorporação dentro do sistema maior 'célula viva'
Os Emergentistas
●
Comparação mostra duas ordens de emergência:
● Na célula, ocorre a emergência de um organização
entencional
● Na roda, não. Na roda, se fornece uma noção de
emergência compatível com o reducionismo. É possível reconstruir a roda, uma vez desmontada
● Na célula, isso não ocorre, pois suas “partes” são
instáveis e degradam rapidamente, após retiradas do organismo, não sendo possível reconstrui-la
● Na roda, a relação emergente é Sincrônica
● Na célula, não. A dinâmica dos processos recíprocos
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1. Introdução
2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Castelo de Cartas?
●
Críticas fortes às teorias emergentistas
●
Atacam o papel do Todo em relação as Partes, e
a sua noção de causalidade descendente
●
Se fenômeno emergente exerce influência causal
nas partes, as quais dão origem a emergência:
● Quem causa a emergência? Quem causa quem? ● Não estaríamos contando duas vezes?
● Ou, caindo numa regressão viciosa ao infinito?
Castelo de Cartas?
●
Jaegwon Kim (artigos 1980-90)
●Assumindo que:
● Vivemos num mundo sem mágicas (causal closure) ● Todas entidades são feitas de componentes + simples ● Interações físicas resultantes são geradas a partir de
suas propriedades físicas elementares
Então, qualquer que sejam os poderes causais que dermos para as entidades emergentes, de nível + alto, elas devem ser realizadas efetivamente pelas interações físicas básicas
Castelo de Cartas?
●
Objeção de Kim significa que:
● Defender que a causa de algum estado ou evento
surge num nível emergente é redundante
● É tudo quarks e glúons, ou qq entidade básica ● Fodor: “Porque existiria qq coisa além da física?”
●
Centro da crítica de Kim: Superveniência
● Desde Morgan, 'superveniência' é característica
definidora de emergência
● Descreve a relação das propriedades emergentes com
Castelo de Cartas?
●
Donald Davidson define 'superveniência' em
relação ao problema Corpo / Mente
“Não pode haver 2 eventos exatamente iguais em todos os aspectos físicos diferindo apenas em algum aspecto mental”
“Um objeto não pode alterar algum aspecto mental sem alterar algum aspecto físico”
Definição postula então dependência forte e assimétrica na relação hieráquica entre os níveis (acima e abaixo). Assim:
“Não pode haver mudanças nas propriedades mentais (emergentes) sem haver mudança nas propriedades
Castelo de Cartas?
●
Desafio fundamental ao emergentismo clássico:
Como explicar que as propriedades de ordem mais alta (superveniente) não podem ser reduzidas às propriedades
do nível mais baixo (subveniente) – em algum sentido essencial – e, ao mesmo tempo, tais propriedades
emergentes serem inteiramente dependentes das
propriedades das partes constituintes do nível mais baixo? Concordando que não pode haver mudança no Todo sem uma mudança nas Partes, como seria possível haver alguma
coisa sobre o Todo que não seja reduzível a combinações das propriedades das Partes?
Castelo de Cartas?
Castelo de Cartas?
●
Análise de Partes/Todo é metodologia antiga,
desde a Grécia pré-socrática, Platão, Aristóteles
●
Estudo das relações de composição: Mereologia
●Emergência surge como esforço para desafiar a
noção que 'O todo é apenas a soma das partes'
●
Crítica de Kim é devastadora
Castelo de Cartas?
●
Roteiro da crítica de Kim:
“Definir as partes e o todo de tal maneira a excluir a possibilidade de contar em dobro as influências causais” Ao mapear todas as forças causais das distintas partes,
não sobrepostas, não deixa nenhuma possibilidade para considerá-las como um agregado emergente de tais partes, não importando como estão organizadas. Assim, o agregado
somente pode ser visto como a mera soma das partes.
●
Crítica é devastadora p/ conceito de emergência
Castelo de Cartas?
●
Saída → usar a noção de Fusão de Humphreys:
● Metafísica de substância da mereologia tradicional
está em desacordo com a física quântica
● Não existem partículas elementares últimas, sem
organização composicional de nível mais baixo,
sobre as quais se poderia alicerçar distinções claras e não ambíguas das forças causais
● Teoria quântica dissolveu a “base do fundo”, cuja
dissolução se ramifica para cima e minou qualquer visão “buttom-up” simples das forças causais
● No nível mais baixo da escala existem apenas campos
quânticos, não partículas pontuais indivisíveis, ou configurações extendidas estáveis e distinguíveis
Castelo de Cartas?
●
Campos quânticos:
● Tem origens espaço-temporal ambíguas
● Tem propriedades extendidas que são definíveis
apenas de forma estatística e dinâmica
● São definidos através de qualidade dinâmica –
uma função de onda – não por limites extensionais discretos
●
Assim: a distinção entre a dinâmica do todo
emergente e o substrato da dinâmica (as partes
constituintes) se dissolve
Castelo de Cartas?
●
Mais:
● Interações quânticas se tornam clássicas quando
envolvem ações macroscópicas, e somente então exibem as propriedades mereológicas singulares e identificáveis no cotidiano
● Características particuladas da matéria (átomos e
moléculas) são regularidades estatísticas da instabilidade dinâmica dos campos quânticos, devido à existência de propriedades quase estáveis e ressonantes dos processos
quânticos de campo
Castelo de Cartas?
●
Conclusão do Deacon:
Considerações mereológicas simples não servem de base para comprender matéria e causalidade e definir emergência
●
Mark Bickhard aprofunda:
● Mereologia clássica supõe que na base “as
partículas participam de uma organização, mas elas próprias não teriam organização”
● Partículas pontuais sem organização não existem ● Partículas reais são sempre de algum jeito fonte
indeterminada de campos quânticos inerentemente osciliatórios
Castelo de Cartas?
●
Bickhard propõe que:
A 'organização' do processo interativo das partículas é ela própria a fonte de poder causal
●
Logo:
Se a organização de um processo é fonte de seu poder causal, estão uma re-organização fundamental do processo interativo, em qualquer nível que ocorra, deve ser associada
Castelo de Cartas?
●
Mudança de foco da interpretação mereológica
da emergência:
● Evita crítica de Kim
● Abre porta para novas investigações
● Descarta o conceito de superveniência, que é
sincrônico e estático
● Emergência é conceito intrinsecamente temporal
●
É necessário conceber Emergência em termos
Roteiro
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2. O Novo (no universo)
3. Evolução da Emergência
4. Reducionismo
5. Os Emergentistas
6. Castelo de Cartas?
7. Complexidade e Caos
8. Processos e Partes
9. Conclusão
Complexidade e Caos
●
Emergência ganha novo significado no final do
século XX, por causa de:
1) Estudos dos fenômenos inorgânicos com mudanças descontínuas de propriedades a nível de agregado, devido a dinâmicas altamente não-lineares
2) Desenvolvimento de simulações computacionais capazes de modelar processos iterativos
complexos, e dinâmicas altamente não-lineares
Comparados com Vida e Mente, processos inorgânicos, que geram discontinuidades de escala do comportamento
Complexidade e Caos
●
São os chamados processos auto-organizados:
● Crescimento dos cristais de gelo
● Montagem espontânea de lipídeos de membranas ● Transição p/ supercondutividade em temp. baixas ● Formação de pilhas de areia (grãos), etc, etc
●
Em tais processos:
● Propriedades do agregado de nível mais alto
surgem a partir de interações de componentes que não tem tais propriedades
Complexidade e Caos
●
Processos auto-organizados ganharam enorme
atenção devido às simulações computacionais:
● Modelagem, controle e manipulação das variáveis ● Criação de “mundos de brinquedo”
● Resultados surpreendentes após muitas iterações ● Destaque: 'cellular automata' (John Cowan - 1960)
e seu 'game of life'
Assim, a “lógica de gerar regularidades globais complexas e “entidades” identificáveis a partir de operações iteradas se
Complexidade e Caos
●
Soluções iterativas:
● Modelos físico não-lineares → não convergem
para soluções simples
● Soluções mapeadas em um “espaço de fase”
● Resultados não são inteiramente regulares, nem
são caóticos
● Trajetória quasi-regular → passam por mesma
zonas do espaço de fases: 'Itinerance'
● Têndencia de “orbitarem” em torno da trajetória
principal pode ser vista como uma estrutura, chamada de 'Atrator' (sentido figurado)
Complexidade e Caos
●
Edward Lorenz (1963):
● Atrator de Lorentz
● Simulou fluxo do ar na atmosfera
● Deu início à área de estudos 'Caos determinístico'
●
De todos esses estudos:
● Surge campo das teorias de sistemas complexos ● Reformularam o problema de emergência
● Regularidades são vistas a partir de interações
dinâmicas desorganizadadas das partes comp.
Complexidade e Caos
●
Consequências:
● Enorme difusão das teorias da complexidade em
todas as áreas das ciências (física, química, biologia, economia, sociologia, administração)
● Inúmeros conceitos diferentes (torre de babel) ● Não enfrentam as questões sobre a origem e a
natureza física dos fenômenos entencionais
●
Resultado:
● Sucesso ou fracasso?
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8. Processos e Partes
9. Conclusão
Processos e Partes
●
Re-emergência de Emergência deslocou o foco
para as dinâmicas da emergência (processos)
●
Mas, não se encaixam nas categorias clássicas
da emergência
●
Isso obriga a re-pensar 2 conceitos centrais:
● Distinção partes/todo (mereologia) ● Relação de superveniência
●
Eliminando os dois ainda temos Emergência?
Processos e Partes
●
Mark Bickhard:
“Estados mentais não existem, assim como os estados de uma chama – ambos são processos”
Tais fenômenos se caracterizam pelas “transformações” entre estados, não pela constituição da coisa em si
“Estar vivo não consiste apenas em ser composto de um modo particular (sistema complexo) mas de mudar
continuamente de um modo particular (processo) Processo de milhares de moléculas numa vasta rede
interativa que reciprocamente sintetizam e organizam umas às outras, e que não são “partes” num sentido simplificado
Processos e Partes
●
Aposta do Deacon → concepção dinâmica do
processo de emergência resolve alguns dilemas:
● Evita crítica de Kim (distinção partes/todo) ● Descarta conceito de superveniência
●
Mas cria outros:
● Podemos assumir que a organização específica
do processo interativo seria determinante fundamental de causalidade física?
Processos e Partes
●
Em suma, 'Concepção de Processo':
● Limpa terreno para possíveis progressos futuros, mas ● Precisa de uma teoria de processos emergentes que
articule as alternativas dinâmicas, para substituir as características definidoras clássicas de emergência
● Requer novos critérios para definir regimes dinâmicos
hierarquicamente distintos, e a relação entre eles, que não podem mais ser vistos em termos de
simples composição
● Requer concepção que integre as propriedades do
nível mais baixo com as do nível mais alto, em que estes processos possam ser concebidos como
Processos e Partes
●
(continuação):
● Deve explicar como a organização de um processo
físico pode se tornar fonte de um modo distinto de causalidade, que seja independente dos padrões de interação causal dos componentes individuais deste processo
● Não deve favorecer nenhuma prioridade na influência
causal, nem de-baixo-para-cima, nem de-cima-para-baixo (nem ascendente, nem descendente)
● Precisa explicar inversão da tendência termodinâmica
típica (entropia diminui)
● Precisa explicar a formação de organismos vivos e
Roteiro
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8. Processos e Partes
9. Conclusão
Conclusão
●
Ideia-chave do Deacon:
● A propriedade emergente de uma entidade maior
agregada surge a partir de restrições das partes
● Cria novas possibilidades de ação e causalidade
ao se restringir a liberdades das partes
● É o “menos” das partes que gera o “mais” do todo
ou
● O “mais” do todo surge do “menos” das partes ● E são as restrições (menos) das partes que
Célula de Convecção de Bernouille
Cuba com óleo de silicone aquecida de forma uniforme
