Colóquio de Física - algol.dcc.ufla.bralgol.dcc.ufla.br/~monserrat/download/filosofia_da_emergencia.pdf · Evolução da Emergência Mill em 'Um Sistema de Lógica': “Todos os

Colóquio de Física

Filosofia da Emergência – Origens, Evolução eDilemas das Teorias de Sistemas Complexos

José Monserrat Neto – DCC/UFLA – 31/10/[email protected]

Roteiro1. 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

epistemologia de cada nível, etc, etc”




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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)

– 1os seres pensantes (mente)

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

● Forma inédita de causalidade sobre o mundo

O Novo● Com Vida e Mente surgem pela 1a vez:

● 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

● Deacon: são fenômenos Entencionais

Semente de Feijão

Pé de Feijão

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 na transição entre os 2 níveis.




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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:

EMERGÊNCIA

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”

● Influência de John Stuart Mill (1806-73)

George Henry Lewes Crítico literário e Filósofo

John Stuart MillEconomista e Filósofo

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

● Mas não explica os fenômenos entencionais

Evolução da Emergência● Inversão da cadeia dos seres




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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 se orgina do Atomismo (Gregos)

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 sempre são analisáveis em separado

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

● Mas, pouco progresso sobre fenômenos entencionais

Reducionismo● Problema do “Smallismo”:

Desloca o foco da atenção da complexidade interacional, para as partes constituintes, examinadas separadamente




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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 de propriedades (descontinuidade)

MorganAlexander

Broad

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)

● Heteropathic Laws (leis “ponte”, entre níveis distintos)

Os Emergentistas● Morgan em “Emergent Evolution” (1923), diz que:

Processo evolucionário produziuregularmente 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:● Paul Weiss, Ludwig von Bertallanffy, Holland, Kaufman

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”

● Exemplo da Roda

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

● Emergentismo: ênfase na causação descendente

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 transição para um evento em escala maior

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 milhares de reações químicas, mas estão limitadas

Os EmergentistasExemplo da célula (Deacon)

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 locais das partes são afetadas

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 de síntese molecular é intrínsecamente Diacrônica




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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?

● Críticas exploram este problema lógico

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 as propriedades das partes que originam aquelas

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

neurofisiológicas (substrato físico)”

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?● Diagrama de Kim:

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

Como sair dessa então?

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 que se baseia na mereologia clássica

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

● Existem propriedades estranhas no nível quântico

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

a uma re-organização do poder causal também

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 dinâmicos




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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

agregado, são fáceis de estudar, e sem problema metafísico

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 tornou um novo modelo para os processos emergentes”

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.● Sai questões conceituais entra signific. descritivos

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?● Projeto emergentista clássico




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




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?● Aposta do Deacon é sim

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?

● Se sim, como?

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 “aninhados” dentro das dinâmicas do nível + baixo

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 pensantes, surgimento dos fenômenos entencionais




4. Reducionismo

5. Os Emergentistas




9. Conclusão

Acabou

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

geram o todo emergente (mais)

Célula de Convecção de Bernouille

Cuba com óleode silicone

aquecida deforma uniforme

Outra Célula de Bernouille

SER HUMANO

ABSTRAÇÃO

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