[Forsiden] [Origo 110 indholdsfortegnelse] [ORIGOdebatten]

[Delsiden oprettet primo oktober 2008. Senest revideret den 10/10]

Hvordan kan vi vide at livet blev skabt?

Af miljøtoksikolog Øyvind A. Voie, ph.d. i biologi

Dansk oversættelse og bearbejdelse v/K. Back. De originale fagtermer findes i den norske udgave i bladet, men er her, af forståelighedshensyn, også “oversat”.

Indhold

Materialisme

Ufuldstændige forklaringer

Ubeviselige sandheder

                      Kurt Gödel

                      Nagel og Newman

Livets irreducerbare struktur

                      Von Neumann-maskine

                      Tro på tilfældighed

                      Et spørgsmål om fysik

Ikke ved tilfældighed

Reference

Ifølge den filosofi man kalder materialisme, blev universet til af endnu ukendte materielle årsager. Efter dannelsen af Jorden stødte nogle molekyler på en eller anden måde sammen og dannede mere komplekse kemiske strukturer. Og til sidst opbyggede de en molekylærstruktur der kunne reproducere sig selv. Denne selvreproducerende struktur, eller præ-biotiske celle, har så gradvis udviklet sig til liv.

I en fortolkning af det kristne verdensbillede er livet årsagsmæssigt koblet fra resten af universet; det vil altså sige at Gud har skabt levende organismer direkte af død materie [af jord er du kommet]. I det materialistiske verdensbillede må livet være koblet til universet og naturlovene ved hjælp af en proces der omfatter årsag og virkning.

Dette essay forsøger at sammenligne disse to forklaringsmodeller i lyset af logik og videnskabelig observation.

Livets kobling i hhv. det kristne og det materialistiske verdensbillede

Det ufuldstændige i naturalistiske forklaringer

De fleste videnskabsmænd mener at videnskab skal udføres i henhold til metodologisk materialisme: Det vil altså sige at for at forklare virkeligheden videnskabeligt, må forskeren alene forholde sig til materielle årsager (til materie, til energi og deres interaktioner). Ifølge denne filosofi kan naturlige årsager forklare alle universets fænomener, herunder livet selv. Imidlertid er det ikke lykkedes denne videnskab (begrænset af denne metodologiske materialisme) at komme med en forklaring på livets oprindelse som synes at ligge inden for det “naturligt” mulige, på trods af sine egne forudsigelser om at dét skulle være muligt.

Den kan heller ikke forklare hvorfor universet er sådan som det er, og det skyldes at naturlovene ikke forklarer sig selv. På et eller andet tidspunkt må videnskaben acceptere naturlovene som rene aksiomer. Et aksiom er en sætning (eller en proposition) som tages for givet, og som tjener som et udgangspunkt for at man skal kunne nå frem til andre sandheder. Meget af dét vi erfarer og observerer i hverdagen, kan knyttes til disse grundsætninger som vi kalder naturlove, men ikke alt. Mennesker vi møder, vore tanker, bøger og datamaskiner er alle eksempler på ting som ikke kan forklares ud fra naturlovene. Denne påstand står i kontrast til metodologisk materialisme; den forudsætter nemlig at alt kan forklares på denne måde. Målet med denne artikel er at vise at denne forudsætning er forkert. For at gøre dette tager vi en tur omkring den berømte logiker Kurt Gödel.

Naturlovene forklarer ikke sig selv, de må tages for givet

Ubeviselige sandheder

I 1933 beviste Kurt Gödel at det var umulig at bevise al matematik inden for matematikkens egen ramme. Dette teorem (altså en læresætning som har en logisk forklaring) har fået navnet Gödels første ufuldstændighedsteorem. Noget forenklet siger teoremet at i enhver entydig udformning af en grundregel for de naturlige tal, kan man altid konstruere et sandt udsagn som hverken kan bevises eller modbevises inden for dette systems rammer. Gödels udsagn lyder: “Jeg kan ikke bevises i dette fastlagte system!” Dette udsagn viser sig at være vanskeligt at tackle for et sådant system, eftersom udsagnet, hvad enten det er sandt eller ikke, vil ende med at modsige sig selv. Imidlertid véd vi noget som systemet ikke véd: At udsagnet faktisk er sandt.

Nagel og Newman skrev en gang i deres bog om Gödels ufuldstændighedsteorem: “Gödel viste at [Russels og Whiteheads store værk] Principia, eller et hvilket som helst andet system hvor aritmetik kan udvikles, er grundlæggende ufuldstændigt. Med andre ord, i enhver fastlæggelse af grundregler for aritmetik, findes der sande matematiske udsagn som ikke kan bevises ud fra systemet …”

Gödels første ufuldstændighedsteorem

Det som kan forvirre læseren, er ordene: “findes der sande matematiske udsagn”. Det kunne lyde som om der refereres til noget som har en slags før-eksistens i en verden af ideer som ikke lader sig sanse. En mere virkelighedsnær formulering er at sige at det til hver en tid er muligt for en matematiker at konstruere, eller designe, et sådant udsagn. Det er kun matematikeren, der er hævet over systemet, der kan se at udsagnet er sandt. Det er måske derfor at enkelte videnskabsmænd har kaldt Gödel-sætningen for kunstig og syntetisk. En matematiker kan altid konstruere en Gödel-sætning som er ubeviselig i ethvert system af denne type. Gödels teorem er således et eksempel på et matematisk og videnskabelig faktum som forudsætter den menneskelige tanke.

Tricket består i at benytte symbolerne sådan i systemet så det kan referere til sig selv, altså lave en såkaldt selv-reference. Selv-referencer er mulige ved hjælp af symboler, og de er også helt nødvendige for selv-reproduktion, dvs. at systemet kan formere sig (som netop dyr og planter kan). Selv-reproducerende systemer er derfor relateret til Gödel-sætninger. Som vi skal se nærmere på, opstår de ikke uden videre, men ved at man allerede har selv-reproducerende systemer som producerer nye systemer [som levende væsener gør], eller ved at de designes af den menneskelige tanke [maskiner der bygger andre maskiner].

Selv-referencer nødvendige for selv-reproduktion

Livets irreducerbare struktur

En essentiel egenskab ved livet er reproduktion. Visionen om en selv- reproducerende maskine har længe været et hedt tema. Enkelte videnskabsmænd har forestillet sig at mennesket kan sende selv-reproducerende maskiner ud til andre planeter for at befolke dem og udføre opgaver såsom minedrift og lignende. Hvad skal der egentlig til for at et system skal kunne reproducere sig selv? Findes der mindstekrav som bare skal være opfyldt, for at et sådant system skal kunne fungere? Faktisk har opgaven i mange år virket uløselig af logiske årsager. Det er nemlig umuligt for en mekanisk konstruktion at reproducere sig selv alene ved at den så at sige “ser” på sine egne bestanddele, altså selv-inspektion. Det er umulig for en maskine at have en komplet beskrivelse af sig selv. Videnskabsmanden von Neumann troede at livets reproduktion var baseret på logiske principper, og derfor skulle det også være muligt at konstruere en tilsvarende mekanisk konstruktion baseret på den samme logik. For at løse udfordringen med umuligheden af selvinspektion måtte von Neuman indføre en arbejdstegning (blueprint) af maskinen. Udfordringen består her i det samme som ved konstruktionen af Gödel-sætninger: at benytte symboler for de nødvendige objekter til maskinens opbygning; og disse symboler skal være mindre end objekterne selv, og de skal kunne “ligge inde i” objekterne.

von Neumann:Livets reproduktion er baseret på logiske principper

Von Neumanns abstrakte maskine bestod af to centrale elementer: en Universel Computer og en Universel Konstruktør. Den Universelle Konstruktør bygger en anden Universel Konstruktør ud fra den [strikke]opskrift som ligger i den Universelle Computer. Når den er færdig, kopierer den Universelle Konstruktør den Universelle Computer og giver kopien til den nye Universelle Konstruktør.

Livet har disse modeller på selv-reproducerende systemer kørende: Her er den Universelle Computer cellekernens gener (DNA), og den Universelle Konstruktør er cellen og dens maskineri. Så det gælder for både maskiner og levende organismer at hvis de skal kunne reproducere sig selv [“formere sig”], skal de indeholde en symbolsk selv-reference.

Det ligger i reduktionismens natur at spørge: “Hvad kom først, instruktionen i generne, eller cellemaskineriet?” Ud fra observationer kan det tyde på at disse to komponenter er fuldstændigt gensidigt afhængige af hverandre. Tænk på vores model af livet bestående af symbolsk information (gener) og cellemaskineriet (proteiner og ribozymer).

De to centrale elementer: en Universel Computer og en Universel Konstruktør

Som nævnt ovenfor er der ingen information uden at man har en modtager af information som kan fortolke den (for eksempel en Universel Konstruktør). Det vil altså sige at uden et cellemaskineri som kan læse og iværksætte de instruktioner der ligger i generne, er generne ingen nytte til. På den anden side er der mindst to grunde til at cellemaskineriet må have sin årsag i instruktioner fra den information der ligger i generne:

1)     For det første skal cellemaskineriets komponenter (enzymer og ribozymer) produceres i et større antal kopier, noget som er afhængigt af lagring af information (hukommelse).

2)     For det andet kan cellemaskineriet kun fungere hvis enzymer og ribozymer foldes i en kompleks tredimensional struktur.

Produktionen af proteiner kræver en kontrolmekanisme som holder øje med at hele sekvensen af aminosyrer er på plads før foldningen kan ske. Dette kan alene ske ved at en kode “oversættes” fra en hukommelsesenhed (generne) og at der derefter sker en foldning af proteinet. En tilfældig sammensætning af organiske molekyler kunne måske nok fremstille nogle korte molekylesekvenser før foldningen, men den “almindelige kemi” ville samtidig forhindre en videre forlængelse af peptidet [“aminosyre-gruppedannelserne”]. [Den naturlige reaktion er nemlig at disse makromolekyler falder fra hinanden hvis de er overladt til sig selv.]

En tilfældig sammenrøring af tilfældige molekyler er ikke godt nok for Livets Kemi

Denne gensidige afhængighed betyder at systemet har en indbygget årsagssammenhæng som ikke har sin årsag i fysiske og kemiske love. Derudover kan systemet vanskelig beskrives uden stofskifte og en form for cellevæg til at beskytte de biokemiske processer fra ydre påvirkninger. Således kan prototypen på liv som her beskrevet, ikke være noget mindre end en celle.

Videnskaben har længe haft problemer med at forklare hvordan symboler opstår. For at det skal give mening at symboler overhovedet eksisterer, må der, som et minimum, være et apparatur til stede som kan fortolke disse symboler. Det forudsætter på sin side at der findes information som er kodet af symboler – og da har man netop den samme selvreproducerende struktur.

Symbolske systemer er i sin natur frakoblet det medie de “er skrevet på”. Et billede er fx lavet af maling og papir; men det ville være ufrugtbart at forklare et billedes symbolske egenskaber ved at forklare de kemiske egenskaber der ligger i hhv. maling og papir, eller hvordan disse materialer produceres. Som M. Polyani har formuleret det: “Livets struktur er et sæt af randbetingelser som udnytter de fysiske og kemiske love, men strukturen (randbetingelserne) kan ikke defineres i termer som stammer fra de love de udnytter.” [Det vil sige at den levende celle udnytter de almindelige naturlove for fysik og kemi, men at den instruktion den indeholder (som gør at den netop kan udnytte naturlovene), ikke kan defineres ud fra de samme naturlove; der ligger en information “oveni”.] Han har også udtalt: “På samme måde som organiseringen af en skrevet side er helt uafhængig af kemien i den skrevne side, sådan er instruktionerne i DNA-molekylet også helt uafhængige af de kemiske kræfter der er til stede i DNA molekylet.” [Blækket bestemmer ikke hvad der står i brevet!]

Symbolske systemer er frakoblet det medie de frembæres af

[En tro på tilfældighed]

Det er interessant at se hvor udbredt troen på tilfældighed som en videnskabelig forklaringsmodel er blandt videnskabsmænd. Lidt forenklet har mange slået sig til ro med en hypotese som siger følgende: “Er en celle ikke blot en samling molekyler der er blevet organiseret på en speciel måde?” Venter man længe nok, skulle det være muligt for en suppe af tilfældige kemiske reaktioner og molekyleopbygninger at ende med et system der kan reproducere sig selv”. Nogle videnskabsmænd har også påtaget sig at beregne sandsynligheden for hændelsen.

[Et spørgsmål om fysik]

Sandheden er at “tilfældighed” på denne måde markedsføres som en forklaring på et problem hvor det slet ikke kan benyttes. Det er nemlig vigtigt at vi ikke kaster vrag på logikken og de fysiske love lige så snart vi bruger begrebet “tilfældighed”. En tilfældig hændelse er ikke det samme som “et mirakel”; den må foregå i en sammenhæng af årsag og virkning hvor hændelsen altid er afhængig af de hændelser der ligger forud. Molekyler holder ganske enkelt ikke stævnemøder af sig selv for at danne en celle. Det sørger kemiske og fysiske forstyrrelser for ikke sker.

Man kan se på dette argument som et reductio ad absurdum, eller “bevis ved selvmodsigelse”: Et selvreproducerende system forudsætter et selvreproducerende system. Men der er ingen ting i den fysisk-kemiske verden som ligner de reaktioner der styres af sekvenser af kodet information. Derfor er fysiske love, og selv såkaldte selv-organiserende love, ikke den primære årsag til at selv-reproducerende systemer bliver til. Liv kommer af liv – det er det som er den observerbare lovmæssighed.

Den vidt udbredte TRO på tilfældigheder

Ikke ved tilfældighed, eller ved lovmæssighed, men ved et skabende sind

I vores dagligliv erfarer vi at vores sind er koblet fra universet på den måde at vores valg ikke er bestemt af naturlovene eller af tilfældigheder. Hvis det var sådan, måtte vi holde op med at holde folk ansvarlige for det de gør forkert. Tværtimod véd vi godt at mennesket har frihed til at skabe ved motiverede valg. Denne frihed gør os i stand til at lave symboler, skabe regler for interaktion og producere systemer der virker. Det frie valg bryder ingen naturlove. Det bruger slet og ret praktisk udformede maskindele som bryder fysikkens tendens til henfald ved at overføre sindets/tankens ikke-fysiske planer til den fysiske virkelighed. Michael Polyani skrev en gang:

“En maskine for eksempel kan ikke forklares ved hjælp af fysik og kemi. Maskiner kan gå i stykker – noget som ikke sker med fysiske og kemiske love. En maskine kan blive knust, men kemiens og fysikkens love fortsætter uanfægtet at operere i de tiloversblevne stumper efter at maskinen er hørt op med at eksistere. Det er ingeniøren og hans kundskab om maskiner som skaber maskinens struktur; den struktur som udnytter de kemiske og fysiske love med den hensigt og funktion som maskinen er blevet skabt til. Fysik og kemi kan ikke afdække de praktiske principper for det design eller den koordinering som udgør maskinens struktur.”

Ved at skabe objekter og systemer som fungerer logisk, oplever vi at sindet kan introducere fænomener i universet som ikke er relateret til tilfældigheder eller naturlovene. Livet er baseret både på funktionelle strukturer og symbolske systemer. Det er derfor ganske naturligt at mange videnskabsmænd tror at livet er et resultat af skabelse.

HVAD skaber en maskine?