Skip to main content
Global

2.2: תפקיד התיאוריה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    207576

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מימיה הראשונים, האקולוגיה הייתה בחלקה מדע תיאורטי - מתמטי, וכיום היא גם מדע חישובי. התיאוריה המתמטית מתעוררת כאשר המערכות פשוטות יחסית. בעידן המודרני שלנו, חישוב יכול להתייחס למערכות מורכבות מעט יותר, אם כי יצירת חישובים על מערכות מורכבות העונות על עקרונות היסוד של המדע עדיין בעייתית. עבור מערכות מורכבות מאוד, נרטיב הוא כל מה שיש לנו.

    בחן את הרמות באיור 2.1.1 כדי לחשוב היכן חלה התיאוריה. חלקיקים ואטומים תת-אטומיים הם תחום מכניקת הקוונטים, אחת התיאוריות הנשגבות והמצליחות ביותר. התיאוריה חלה יפה על אטום המימן, אובייקט בעל שני חלקיקים. ובעוד שזה חל על אטומים גדולים יותר, המתמטיקה הגולמית הופכת מורכבת מדי ככל שמספר החלקיקים גדל, כך שהחישוב נכנס לפעולה. ברמות גבוהות יותר כמו זו המולקולרית, קשה יותר ליישם את התיאוריה. כימיה אורגנית, למשל, אינה מדע מתמטי חזק, וברמת הפרוטופלזמה והתאים אין תיאוריה מתמטית מקיפה או מקבילה חישובית. רמה זו מורכבת מדי - עם מכונות מולקולריות זעירות הפועלות לאורך צינוריות ונושאות מיטוכונדריה על גבם במהירות גבוהה ביחס לגודלן, היא מורכבת יותר מכל מפעל תעשייתי. ברמה של רקמות ומערכות איברים, יש לנו רק נרטיבים להנחות את ההבנה שלנו.

    מה קורה, אם כן, ברמת האורגניזמים, בכניסה לאקולוגיה? אורגניזמים בודדים מורכבים ביותר. אין תיאוריה מתמטית מלאה לפעולה הפנימית של אורגניזמים בודדים. אבל מבחינה חיצונית, אורגניזמים מתנהגים כיחידה ואוכלוסיות הופכות לפשוטות יותר מאנשים - הברקה על פעימות הלב, שיעורי ירי נוירונים, שכפול תאי דם לבנים וכן הלאה, עם כל המורכבות העצומה שלהם. הפרטים נעלמים. ניתן לתאר אוכלוסיות במתמטיקה בסיסית. קהילות מורכבות יותר, אך עדיין בהישג ידם של המתמטיקה ובמיוחד בהישג ידם של חישוב. ומערכות אקולוגיות מורכבות, אך עם כמה תכונות מאחדות.

    כדור הארץ כולו מתחיל להיות פשוט יותר, וברמת כוכבי הלכת ומערכות השמש, הדברים הופכים שוב למתמטיים יפה. זו הרמה שבה, עם ניוטון, נולד המדע המודרני. בין השאר, הפשטות המתעוררת הזו נובעת מכך שרמות הפירוט שוב מתמזגות יחד. ברמה של מסלולים פלנטריים, לא משנה שדינוזאורים שלטו פעם בכוכב הלכת או שמוצרט כתב אי פעם קונצ'רטי כלשהו.

    בקנה מידה גדול יותר עדיין, מערכות סולאריות ניתנות לתיאור מוחלט עם מחשבים, אם כי המתמטיקה הופכת לקשה, וככל שאנו עוברים לגלקסיות וליקום כולו התיאורים נעשים קשים שוב.

    שינוי קשקשים כרוך אפוא בתנועה העוקבת פנימה והחוצה מהפשטות. היכן המורכבות ביקום הגדולה ביותר? מתברר שזה בערך מטר אחד. במילים אחרות, בקנה מידה שלנו. עלייה גדולה במורכבות מופיעה בדיוק במקום בו אנו וצורות חיים אחרות התעוררו.

    זאת לא תאונה. רעיון פילוסופי הנקרא העיקרון האנתרופי החלש מציע שכל חלק ביקום שיכול לשבת ולהרהר בעצמו וביקום הגדול יותר חייב להיות מורכב בעצמו. אנו מוגבלים לחיות בקנה מידה של מורכבות רבה, או לא להתקיים כלל. זה שווה קצת השתקפות.

    אבל אנחנו מנסים למצוא פשטות בין המורכבות הזו, לתת לנו להרגיש שאנחנו מבינים, ולתת לנו לחזות מה יכול לקרות.