Naar een Ethiek van Dynamisch Leven
en een Dynamische Wetenschap – deel 3
Daan de Boer
Deel 1 – deel 2 – deel 3 – deel 4 – deel 5
In dit derde deel vervolg ik mijn onderzoek ‘naar een Ethiek van Dynamisch Leven en een Dynamische Wetenschap’, waarin de Oneindigheid centraal staat. In de vorige delen ben ik ingegaan op Levinas’ primaat van de relatie met de Ander en het concept van ‘Oneindigheid’ – nadat ik tijdens mijn stage bij de Quest for Wisdom foundation (QfWf) en na het schrijven van mijn stageverslag voor de QfWf een herwaardering heb ontwikkeld voor Levinas’ filosofie. Hieronder ga ik in op de implicaties hiervan voor de (moleculaire) biologie en de natuurkunde.
“Se Remettre dans le Bain”
In de (moleculaire) biologie leert men al vroeg dat eiwitten uit verschillende structuren bestaan, waarvan de primaire structuur de sequentie van aminozuren betreft. De aminozuren vormen samen een zogenoemde polypeptide, en blijven bij elkaar door covalente peptidebindingen tussen de carboxylgroep van het ene aminozuur, en de aminogroep van het andere aminozuur – de scheikundige details zijn hier echter niet van belang; wat wel van belang is, is dat een doorsnee tekstboek stelt dat, per saldo, de sequentie van aminozuren de uiteindelijke structuur en functie van het eiwit dat zij (gaan) vormen, bepaalt.
Met andere woorden: de primaire structuur van het eiwit dient als een blauwdruk voor de secundaire–, tertiaire–, en soms zelfs quaternaire structuur; x = x = ¬y, dus: het eiwit (x) wordt het eiwit (x) met een structuur en functie, en zodoende geen ander eiwit (y) met een andere structuur en functie. In hoeverre komt bovengenoemd beeld overeen met de werkelijkheid?
Deels. In de (moleculaire) biologie worden structuren (eiwitten, organellen, cellen) nog altijd opgevat als machines. Ik vind persoonlijk het voorbeeld van eiwitten, waarover straks meer, het meest treffend om een dergelijke manier van denken ter discussie te stellen, maar het blijkt de modus operandi van de manier waarop men vrijwel alle biologische processen benadert. Ik zal hier een voorbeeld bij geven.
In The Hallmarks of Cancer (2000), een van de meest geciteerde wetenschappelijke artikelen rondom kanker, gebruiken Hanahan en Weinberg schakelingen (circuits, welbekend binnen de, bijvoorbeeld, elektrotechniek) als metafoor om het ontstaan en de ontwikkeling van een tumor te begrijpen. In plaats van kanker op te vatten als een onvoorspelbare en complexe aandoening, wordt het gereduceerd tot voorzienbaar, als dat wat een lineair verloop kent waarvan de schakelingen gericht kunnen worden onderworpen aan onderzoek, om zo kanker te behandelen en/of te genezen. In Hallmarks of Cancer: The Next Generation (2011) wordt deze manier van denken gestaag doorgezet, maar Hallmarks of Cancer: New Dimensions (2022) zet een, wat mij betreft, ander perspectief neer.
In New Dimensions verdwijnt de metafoor van schakelingen vrijwel volledig; de auteurs hebben dan al meer dan tien jaar lang een beroep gedaan op een totaliserende benadering van kanker. In plaats van recht te doen aan de onvoorspelbaarheid en complexiteit van de aandoening (x + y = ∞) hebben zij, en daarmee generaties biomedici, het onderzoek beperkt tot x = x = ¬y, en misschien zelfs x + y = x, aangezien de auteurs alles buiten de schakelingen buitenspel hebben gezet, en dat terwijl – zo blijkt tevens uit New Dimensions – als je buiten de metafoor van schakelingen denkt en handelt, je veel meer recht kunt doen aan de oneindigheid van kanker. Lastiger om gericht onderzoek naar te doen, ja, en misschien op de lange termijn zelfs wel onmogelijk, maar het komt wel dichterbij de werkelijkheid van tumorontwikkeling. En zo kan het beter bijdragen aan het behandelen en/of genezen van de aandoening.
Bravo; de (moleculaire) biologie begint het stabiele, rigide zijnsdenken blijkbaar langzaam maar zeker te verruilen voor een dynamisch, onnavolgbaar procesdenken, se remettre dans le bain, maar heeft nog altijd een behoorlijke achterstand weg te werken. Ik geloof dat de (moleculaire) biologie zich steeds meer aan een veelbelovend, maar tegelijkertijd oneindig angstaanjagend front van nieuw onderzoek bevindt: de onvoorspelbaarheid en complexiteit van de psyche en de oneindigheid van de natuur zijn misschien wel even onberekenbaar; x + y = ∞, maar daar zou een échte wetenschapper niet voor terug moeten deinsen.
In plaats van primair een beroep te doen op zogenaamde reageerbuiswetenschap – zeker zinvol, maar per definitie onvolledig – zou de (moleculaire) biologie een voorbeeld moeten nemen aan disciplines als de psychologie en de sociologie. Deze zijn tevens per definitie onvolledig, maar wel vollediger; aangezien een aanzienlijke omvang van het onderzoek gericht is op het controleren van variabelen, om zo recht te doen aan de manier waarop mensen en groepen mensen zich natuurlijk gedragen; het lab van Beck, gericht op moleculaire sociologie – de samenwerking tussen moleculen om complexe(!) cellulaire functies mogelijk te maken – aan het Max Planck Institute of Biophysics in Frankfurt is hier een geweldig voorbeeld van. Ik zal later terugkomen op de vraag wat de oneindigheid van de natuur betekent voor haar berekenbaarheid.
Eerst wil ik terugkeren naar het probleem van eiwitten. In essentie klopt het dat de sequentie van aminozuren bepalend is voor de structuur en functie van het eiwit; het is echter slechts veelbepalend, en daarmee niet allesbepalend. “In essentie” kent tevens geen plaats binnen dynamisch, onnavolgbaar procesdenken volgens L’Anti-Œdipe en Mille Plateaux. In de (moleculaire) biologie komt men er steeds meer achter dat eiwitten geen machines – zoals het beeld dat kanker verloopt via schakelingen, te reductionistisch blijkt – maar dynamisch zijn. In werkelijkheid veranderen eiwitten constant van structuur, en daarmee van functie, soms afhankelijk van de omgeving, en soms zelfs spontaan (willekeurig). Je kunt op de hoogte zijn van de drie – of vier – structuren waar een eiwit uit bestaat (x), maar als je de omgeving waarin het eiwit zich bevindt (y) niet meeneemt naar je vergelijking, blijf je beperkt tot x + y = x; de veronderstelling dat het eiwit op zichzelf bestaat, en dat haar structuur en functie van binnen komt (x = x).
Eerder heb ik gesteld dat y = ∞ voor x, en dat geldt ook hier: ondanks het gegeven dat veel eiwitten relatief stabiel en rigide zijn (wat betreft structuur en functie), zijn ze wezenlijk niet machinaal, maar dynamisch. Je kunt een eiwit daarom veel beter opvatten als een vloeistof die verschillende structuren en functies aan kan nemen, welke niet altijd op voorhand voorspelbaar zijn. Is het zo dat eiwitten onvoorspelbaar en complex gedrag vertonen, wat steeds vaker onderschreven wordt binnen de (moleculaire) biologie, dan blijkt ook de cel meer chaotisch dan gedacht, om nog maar te zwijgen over het organisme, of het ecosysteem waarin het organisme zich bevindt… ad infinitum.
Ik heb hier slechts kort twee relatief eenvoudige voorbeelden uiteengezet. In de (moleculaire) biologie zijn echter nog veel meer voorbeelden denkbaar, waaronder genetica. In een doorsnee tekstboek worden nog altijd strikte wetten gepresenteerd, volgens welke specifieke genen coderen voor bepaalde fenotypen. In werkelijkheid blijkt echter dat genen vrijwel nooit alleen opereren, dat de omgeving van de cel een uitwerking heeft op de nucleus, waar het DNA zich bevindt, en dat onnavolgbaar veel externe stimuli net zoveel grip hebben op genen, als het genoom zelf. Dit geldt zelfs voor het ogenschijnlijk basale fenotype van oogkleur; net zoals de sequentie van aminozuren slechts voor een gedeelte de structuur en functie van het eiwit bepaalt, bepaalt ‘het’ gen dat codeert voor oogkleur, slechts ten dele het fenotype dat zich uiteindelijk manifesteert.
In werkelijkheid zijn er verschillende genen (OCA2, HERC2, en SLC24A4, bijvoorbeeld) die samen oogkleur bepalen. Echter, ook dat blijkt nog onvoldoende om het fenotype te voorspellen: ouder worden, en tal van externe stimuli hebben ook een uitwerking op oogkleur, en dus is het fenotype niet op voorhand voorspelbaar. Met andere woorden: het genoom vertelt ons slechts iets over het fenotype, maar bij lange na niet alles. In een doorsnee tekstboek wordt de onvoorspelbaarheid en complexiteit echter aan de kant geschoven, zeker als het gaat om, bijvoorbeeld, geslacht, en houdt men zich aan de wetten van mendeliaanse overerving, welke allesbehalve overeenkomen met de werkelijkheid. Is het zo dat oogkleur al zodanig oneindig is, laat staan hoe ontraceerbaar hart- en vaatziekten, kanker, en persoonlijkheid dan wel niet zijn. In het kader van persoonlijkheid brengt de (moleculaire) biologie ons regelrecht terug naar het concept van production désirante, zoals gezien bij Deleuze en Guattari.
“Espaces de Phase Infinis”
Is het kenmerk ‘oneindigheid’ niet slechts een gebrek aan kennis? Is het niet hypothetisch mogelijk om alles voorspelbaar te maken, zolang wij maar beschikken over alle mogelijke kennis die wij kunnen hebben over het systeem dat wij onderzoeken, plus de benodigde rekenkracht? Nee. In Existential Physics (2022) stelt Hossenfelder zich deze mogelijkheid voor, en geeft het tegenovergestelde antwoord. In de wetenschap lijkt men bezeten van de droom van voorspelbaarheid. In elk opzicht blijkt oneindigheid de grootste angst van de doorsnee wetenschapper: het ontneemt ons van onze philosophia; onze liefde voor wijsheid, en om deze wijsheid te kennen.
In principe zouden wij allang beter moeten weten: van de radicale andersheid van de natuur zouden wetenschappers al op de hoogte moeten zijn sinds 1927, toen Heisenberg op Helgoland het onzekerheidsprincipe ontdekte: deeltjes gedragen zich zowel als deeltjes als golven; en het exact ‘kennen’ van de positie van het deeltje maakt de golflengte van het betreffende deeltje fundamenteel onkenbaar. En vice versa, als volgt wiskundig uitgedrukt: ΔxΔp ≥ ħ/2, waar Δx staat voor de onzekerheid van de positie van het deeltje, Δp staat voor de onzekerheid van de golflengte van het deeltje, en ħ staat voor de constante van Planck, waar kwantumeffecten zich voordoen.
Met andere woorden: het kennen van de natuur is onmogelijk, ja, maar het betreft altijd slechts één helft van de werkelijkheid; dit betreft, aldus Heisenberg, geen gebrek van onze werktuigen en/of kenvermogen, maar een elementair kenmerk van de natuur. In 2026, bijna honderd jaar na de ontdekking van het onzekerheidsprincipe, zijn wetenschappers buiten de natuurkunde nog altijd onvoldoende op de hoogte van wat het werk van Heisenberg – en anderen – betekent voor het wereldbeeld. In essentie blijkt het, gezien de kwantummechanica, überhaupt onmogelijk om, hypothetisch gezien, te beschikken over alle kennis van een systeem.
Ik denk dat het daarnaast een overschatting van wetenschap en mens is om te veronderstellen dat het ooit mogelijk zal zijn om te beschikken over alle kennis van een systeem; wij zouden God moeten zijn, en dat zijn wij niet: wij zijn mensen, eindig, tegenover een oneindige werkelijkheid, en zo blijft ook onze kennis van de werkelijkheid altijd eindig, zoals het Ego de Ander onmogelijk volledig kan vatten. Ik zal deze kwestie van meer diepgang voorzien door te kijken naar de mogelijkheid tot het formuleren en handhaven van wetten van bètawetenschappen.
Is het zo dat er wetten van de biologie bestaan, zoals ook wetten van de natuurkunde bestaan? Nee. Je kunt elk willekeurig biologisch fenomeen nemen, bijvoorbeeld, darwiniaanse evolutietheorie; stel je een willekeurig organisme voor. Je dient rekening te houden met oneindig veel variabelen: het genoom van het organisme, de mutatiefrequentie, zijn wisselwerking met andere organismen – en hun genoom en mutatiefrequentie, zijn micro-habitat en ecosysteem, wat weer bestaat uit ander organisch materiaal, maar ook niet-organische materie heeft een uitwerking… Je zou elk deeltje van het organisme en zijn omgeving – uiteindelijk van het universum an sich – moeten vastleggen, en tevens na moeten gaan op welke manier zij bewegen en op elkaar reageren; dat zijn zodanig veel variabelen, dat het eindproduct – het organisme – volstrekt onnavolgbaar wordt.
Je kunt hierdoor nooit rekening houden met onverwachte gebeurtenissen, zoals het migreren van een bacterie naar een cel om zich vervolgens langzaam maar zeker te ontwikkelen tot de mitochondriën die zich inmiddels in vrijwel alle eukaryotische cellen bevinden. Met andere woorden: het is niet mogelijk om wetten van de biologie te formuleren en handhaven, omdat, bijvoorbeeld, darwiniaanse evolutietheorie, een ever-expanding phase space heeft, wat betekent dat je onmogelijk overal rekening mee kunt houden. In de (moleculaire) biologie kiest men er daarom voor om veelal laboratorisch onderzoek te doen: het doen van onderzoek naar het gedrag van, bijvoorbeeld, fruitvliegjes in reageerbuisjes zal ongetwijfeld het een en ander verraden over fruitvliegjes, maar je kunt daarmee nooit precies voorspellen hoe zij zich gedragen in de natuur; x + y = ∞.
In dit kader wordt het zelfs mogelijk om de wetten van de natuurkunde ter discussie te stellen. Ik heb eerder al gesteld dat voorspelbaarheid per definitie onmogelijk is in de natuurkunde – niet alleen gezien de ontwikkeling van de kwantummechanica, en daarmee het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, maar ook omdat de wetten van de natuurkunde – denk aan de klassieke (newtoniaanse) mechanica (welke overigens niets van doen heeft met het onzekerheidsprincipe) – het resultaat zijn van wat Smolin physics-in-a-box noemt. In de natuurkunde gebruikt men geïsoleerde systemen om de werkelijkheid te bestuderen. In werkelijkheid bestaan er echter geen geïsoleerde systemen; de klassieke (newtoniaanse) mechanica werkt perfect in een geïsoleerd systeem, maar zodra je buiten het geïsoleerde systeem treedt, krijg je onvermijdelijk te maken met de onvoorspelbare en complexe werkelijkheid, wat kan leiden tot een uitkomst die je op voorhand – op basis van de wetten van de klassieke (newtoniaanse) mechanica – niet had kunnen voorspellen; het traject van een geworpen bal kan veranderen door een onverwachte verandering van het weer, of menselijke tussenkomst.
In eerste instantie lijkt het flauw om de wetten van de natuurkunde ter discussie te stellen. Ik stel de wetten van de natuurkunde echter niet ter discussie, maar stel de vraag hoe wij hen poneren: zijn het volledig kenbare, universele, en tijdloze beschrijvingen van de natuur, of zijn het ‘slechts’ representaties van een onvoorspelbare, complexe werkelijkheid? Ik probeer hier het laatste te denken: de tweede bewegingswet van Newton (f = ma), bijvoorbeeld, is niet fout, maar wel lokaal; f = ma geldt binnen de zorgvuldig afgebakende grenzen van een geïsoleerd systeem, en zodra de grenzen van een dergelijk geïsoleerd systeem komen te vervallen, weten wij dat de wet nog altijd geldt, maar geconfronteerd wordt met ontelbaar veel variabelen – dan treedt hetzelfde probleem op dat wij bij de biologie – met darwiniaanse evolutietheorie – zagen: een ever-expanding phase space treedt op, en zelfs de meest elementaire beweging wordt oneindig.
In principe kunnen natuurkundigen doorgaans leven met de wetenschap dat geïsoleerde systemen slechts (mis)representaties zijn van de werkelijkheid, die nooit recht kunnen doen aan hoe de natuur daadwerkelijk is: oneindig. Je zou nog een stap verder kunnen gaan, en beweren dat de wetten van de natuurkunde veranderen met de tijd; dat reikt echter buiten de reikwijdte van het stuk. Smolin en Unger zetten het opvatten van de wetten van de natuurkunde als veranderlijk uiteen in The Singular Universe and the Reality of Time (2014); een aanrader.
