Universellt urval

Sidan uppdaterad 241010

Bild: DALL-E

Inledning

Genom denna teori föreslår jag att naturligt urval är en universell princip som gäller för alla processer i universum, oavsett hur vi avgränsar dem. Genom att förstå hur processer utvecklas mot sin komplexitetspotential kan vi få djupare insikt i hur komplexitet, liv, intelligens och medvetande uppstår. Den här presentationen är gjord med stöd av OpenAI:s betamodell o1. Det här är ett första försök till en sammanhållen presentation av teorin. Jag kommer fortsätta att utveckla innehållet för att öka tydligheten och anknyta till den respons jag får.

1. Definitioner

1.1 Egenskap

• Definition: En upprepning av liknande rörelser eller mönster som kan identifieras över tid.
• Exempel: Svängningen hos en pendel, mönstret i en snöflinga eller det regelbundna beteendet hos en planet i omloppsbana.

1.2 Process

• Definition: En serie av händelser eller förändringar som leder till ett resultat. Processer kan vara allt från enkla fysikaliska fenomen till komplexa biologiska system.
  
• Exempel: Vattnets kretslopp, fotosyntesen i växter eller bildandet av bergskedjor genom plattektonik.

1.3 Miljö

• Definition: De omgivande förhållanden och sammanhang där en process existerar och verkar. Miljön inkluderar alla faktorer som kan påverka processens fortlevnad och utveckling.
  
• Exempel: Havets djup för marina organismer, atmosfärens sammansättning för växter eller temperaturen och trycket i jordens inre för geologiska processer.

1.4 Naturligt urval

• Definition: En universell princip där alla egenskaper eller processer som är anpassade för överlevnad (”Fit to Survive”) i sin miljö består under den period vi observerar dem, medan de som inte är anpassade försvinner.
  
• Exempel: I en flod överlever de stenar som är mest resistenta mot erosion under längre tidsrymder, medan mindre motståndskraftiga stenar bryts ned tidigare.

1.5 Komplexitetspotential

• Definition: Den maximala grad av komplexitet som en miljö tillåter. En refererad miljö kan betraktas som en process där utvecklingen sker genom naturligt urval hos delprocesser.
  
• Exempel: Under rätt förhållanden kan enkla kemiska molekyler bilda mer komplexa organiska föreningar som RNA och proteiner.

2. Naturligt urval som universell princip

Naturligt urval verkar på alla nivåer i universum. Alla processer och egenskaper som är anpassade för att bestå i sin miljö fortsätter att existera, medan de som inte är det försvinner. Detta gäller oavsett om vi talar om fysikaliska, kemiska eller biologiska processer.

Exempel:

• Kristallbildning: När magma svalnar bildas kristaller av mineraler som är stabila vid den temperaturen och trycket. Instabila mineraler omvandlas eller bryts ned.
• Atmosfäriska fenomen: Endast molnformationer som är stabila under rådande temperatur- och fuktighetsförhållanden kvarstår, medan andra snabbt löses upp.
• Erosion och bergarter: Bergarter som är motståndskraftiga mot erosion kvarstår över tid, medan mindre resistenta material bryts ned och transporteras bort.
• Atomers stabilitet: Atomer med stabila elektronkonfigurationer existerar under lång tid, medan instabila atomer sönderfaller till stabilare former.

3. Komplexitetspotentialen

Komplexitetspotentialen är central för att förstå hur processer utvecklas och ökar i komplexitet genom naturligt urval. Detta kapitel utforskar dynamiken bakom komplexitetsökning, varför tillkomst av funktionalitet gynnas, och hur miljöer förändras mot sin komplexitetspotential.

3.1 Dynamiken bakom komplexitetsökning

• Naturligt urval medför gradvis ökning av komplexitet i en miljö tills potentialen är nådd:
• Princip: Processer tenderar att utvecklas mot sin komplexitetspotential genom naturligt urval av sina delprocesser.
• Förklaring: När komplexitetspotentialen inte är fullt utnyttjad finns det utrymme för processer att öka i komplexitet genom att addera ny funktionalitet.
• Exempel:
• Utveckling av stjärnsystem: Ett moln av gas och stoft i rymden kan över tid utvecklas till ett komplext stjärnsystem med planeter, månar och asteroidbälten. Processen drivs av gravitation och andra fysikaliska krafter, och komplexiteten ökar tills komplexitetspotentialen för systemet är uppnådd.

3.2 Trial-and-error medför ackumulerad funktionalitet

• Tillkomst av funktionalitet gynnas:
• Princip: Genom en trial-and-error-process gynnar naturligt urval tillkomsten av ny funktionalitet som förbättrar processens anpassning och överlevnad.
• Förklaring: Tillfälliga variationer eller förändringar (motsvarande mutationer i biologiska system) kan introducera nya egenskaper. Om dessa egenskaper förbättrar processens funktion eller överlevnad bevaras de genom naturligt urval.
• Varför frånfallande funktionalitet missgynnas:
• Beroende av ackumulerad funktionalitet: När en process har ackumulerat funktionalitet blir den med tiden beroende av dessa funktioner, detta eftersom ytterligare funktionalitet anpassas efter tidigare funktionalitet. Förlust av funktionalitet leder normalt till minskad effektivitet eller anpassningsförmåga.
• Exempel:
• Utveckling av språk: Språk utvecklas genom att nya ord och grammatiska strukturer läggs till, vilket möjliggör mer exakt och nyanserad kommunikation. Att förlora ord eller grammatiska regler skulle begränsa kommunikationsförmågan och missgynnas i social interaktion.

3.3 Varför komplexiteten tenderar att öka snarare än minska

• Ökning av komplexitet är mer sannolik när komplexitetspotentialen inte är uppnådd:
• Ackumulering av funktioner: Nya funktioner byggs ovanpå befintliga, vilket leder till en gradvis ökning av komplexitet.
• Minskad sannolikhet för förlust av funktioner: Eftersom processer blir beroende av ackumulerade funktioner är det mindre sannolikt att förlust av funktionalitet leder till förbättrad anpassning.
• Exempel:
• Evolution av ögat: Ögats utveckling från ljuskänsliga celler till komplexa organ visar hur funktioner läggs till över tid. Varje nytt steg (lins, pupill, näthinna) ökar organismens förmåga att se, vilket ger en överlevnadsfördel.

3.4 Processer i miljöer med olika grad av komplexitetspotential

• När komplexitetspotentialen inte är fullt utnyttjad:
• Dynamik: Processer ökar i komplexitet genom att tillföra ny funktionalitet.
• Exempel: Ekosystemsuccession där ett område koloniseras av allt mer komplexa organismer över tid.
• När komplexitetspotentialen är uppnådd:
• Dynamik: Processen förblir stabil och komplexiteten hålls konstant.
• Exempel: Ett moget ekosystem där alla nischer är fyllda och arterna lever i balans.
• När komplexitetspotentialen minskar:
• Dynamik: Processer anpassar sig genom att minska i komplexitet för att överleva i den nya miljön.
• Exempel: Efter en miljökatastrof kan komplexa organismer dö ut, medan enklare organismer överlever.

3.5 Förklarande exempel om komplexitetspotentialen

• Explosion som minskning av komplexitetspotential:
• Beskrivning: En explosion destruerar strukturer och minskar komplexitetspotentialen i området.
• Anpassning: Processer i området anpassar sig omedelbart till de nya förhållandena, ofta genom att bli enklare.
• Månens konstanta komplexitet:
• Beskrivning: Månen har en låg komplexitetspotential som redan är uppnådd. Den saknar atmosfär och geologisk aktivitet, så komplexiteten förändras inte nämnvärt över tid.
• Utveckling av teknologiska system:
• Beskrivning: Ett datorprogram byggs ut med nya funktioner för att förbättra prestanda och användbarhet.
• Anpassning vid begränsningar: Om hårdvaruresurserna är begränsade (minskad komplexitetspotential) måste programmet optimeras eller förenklas.

4. Liv förklarat som hög grad av komplexitet

Liv kan betraktas som processer med en hög grad av ackumulerad funktionalitet och komplexitet. Genom naturligt urval och ackumulering av funktioner i miljöer med hög komplexitetspotential utvecklas processer som vi definierar som levande. Genom att koppla uppkomsten av liv till en gradvis ackumulering av funktionalitet i stabila miljöer, där processer blir alltmer komplexa över tid, elimineras behovet av att definiera en specifik startpunkt för livets uppkomst.

4.1 Ackumulerad komplexitet som kännetecken för liv

• Gradvis utveckling:
• Liv uppstår genom en långsam ackumulering av funktioner och komplexitet som gynnar överlevnad.
• Flytande definition:
• "Liv" ses som en del av ett kontinuum snarare än skarpt åtskilt mot icke-levande processer.

4.2 Stabil miljös roll i livets uppkomst

• Vikten av stabila miljöer:
• Stabilitet möjliggör att processer kan upprepa sig och ackumulera funktionalitet över tid.
• Exempel:
• Djuphavets hydrotermala ventiler: Stabil kemisk miljö där komplexa kemiska reaktioner kan leda till liv.

4.3 Ingen specifik startpunkt krävs

• Kontinuerlig övergång:
• Övergången från icke-liv till liv är gradvis och kan betraktas som definitionsmässig, utan en exakt punkt där det sker.
• Processernas kontinuitet:
• Processer utvecklas naturligt mot högre komplexitet genom naturligt urval och ackumulering av funktionalitet.

4.4 Exempel

• RNA-världshypotesen:
• Beskrivning:
• RNA-molekyler kan både lagra genetisk information och katalysera kemiska reaktioner.
• Betydelse:
• Illustrerar hur enkla kemiska processer gradvis kan utvecklas till biologiska system genom ackumulerad funktionalitet.

5. Intelligens och medvetande

5.1 Intelligens som ackumulerad funktionalitet

• Definition: Intelligens kan förstås som ackumulerad funktionalitet som gynnar en process genom förbättrad anpassning och problemlösningsförmåga.
• Utveckling genom naturligt urval:
• Denna syn stämmer överens med hur intelligens manifesterar sig som förmågan att lösa problem och anpassa sig till förändrade förhållanden.
• Genom naturligt urval väljs delprocesser som förbättrar processens effektivitet och överlevnadsförmåga.
• Exempel:
• Djurens anpassningsförmåga:
• Vissa djur utvecklar intelligenta beteenden som verktygsanvändning, komplex social interaktion och strategisk jakt, vilket gynnar deras överlevnad och reproduktion.
• Mänsklig innovation:
• Människans förmåga att ackumulera kunskap och teknologisk funktionalitet har möjliggjort anpassning till nästan alla miljöer på jorden.

5.2 Medvetande som ett aggregerat fenomen som gradvis uppkommer genom ökad komplexitet

• Definition: Medvetande kan ses som ett aggregerat resultat av dynamiker som finns i alla processer, vilket innebär att medvetande gradvis uppkommer genom ökande komplexitet och inte plötsligt vid en specifik nivå.
• Förklaring:
• Genom att betrakta medvetande som ett fenomen som gradvis utvecklas i takt med att komplexiteten inom en process ökar, föreslår teorin att medvetande är en naturlig följd av alltmer komplexa interaktioner.
• Detta perspektiv innebär att medvetande inte är exklusivt för vissa livsformer utan kan uppstå i olika system där komplexiteten når en tillräcklig grad genom kontinuerlig ackumulering av funktionalitet.
• Betydelse:
• Medvetande ses som en emergent egenskap som utvecklas stegvis, snarare än att plötsligt uppstå vid en viss komplexitetsnivå.
• Den gradvisa uppkomsten av medvetande speglar hur processer blir alltmer integrerade och sammanlänkade när de ackumulerar funktionalitet.
• Exempel:
• Mänskligt medvetande:
• Hjärnans utveckling från enklare nervsystem hos tidiga organismer till den komplexa struktur vi har idag illustrerar hur medvetande kan ha uppkommit gradvis genom ökande komplexitet.
• Kollektiva beteenden:
• I sociala insektskolonier, såsom myror eller bin, kan komplexa beteenden och beslut uppstå genom enkla interaktioner mellan individer, vilket gradvis leder till en form av kollektivt "medvetande" eller intelligens.
• Utveckling av artificiella system:
• Avancerade AI-system kan utveckla alltmer sofistikerade förmågor genom kontinuerlig inlärning och komplexitetsökning, vilket kan leda till emergenta egenskaper som liknar medvetande.

6. En tänkbar utvecklingsväg fram till encelliga organismer

För att illustrera hur komplexitet kan öka gradvis från enkla molekyler när jorden bildades till encelliga organismer, kan vi betrakta följande tänkbara utvecklingssteg, i linje med teorin om naturligt urval som en universell princip:

1. Formation av enkla molekyler (ca 4,5 miljarder år sedan): När jorden bildades var den het och präglad av vulkanisk aktivitet samt bombardemang av meteoriter. Atmosfären bestod främst av väte, metan, ammoniak, vattenånga och andra enkla gaser.
2. Bildning av organiska molekyler: Genom kemiska reaktioner drivna av energi från blixtnedslag, UV-strålning och geotermisk aktivitet började enkla organiska molekyler som aminosyror och nukleotider att bildas. Miller-Urey-experimentet visade att sådana molekyler kan uppstå under tidiga jordförhållanden.
3. Ackumulering och koncentration av organiska molekyler: I miljöer som varma källor, djuphavsventiler eller tidevattenspooler koncentrerades dessa organiska molekyler. Mineralytor, särskilt lera, kan ha fungerat som katalysatorer och underlag för ytterligare kemiska reaktioner.
4. Bildning av polymerer: Enkla organiska molekyler började länkas samman till större molekyler som proteiner (från aminosyror) och nukleinsyror (från nukleotider). Detta ökade komplexiteten genom att skapa makromolekyler med nya funktioner.
5. Utveckling av självreplikerande molekyler: Vissa nukleinsyror, särskilt RNA, har förmågan att både lagra genetisk information och katalysera kemiska reaktioner (ribozymaktivitet). Detta möjliggjorde självreplikation, där molekyler kunde skapa kopior av sig själva.
6. Formation av protoceller: Lipider i vatten bildar spontant lipidbilager som kan omsluta en vattenfas, vilket resulterar i vesiklar eller protomembran. Inkapsling av självreplikerande RNA inom dessa vesiklar skapade protoceller, som utgör föregångare till riktiga celler.
7. Utveckling av metaboliska vägar: Inom protocellerna utvecklades enkla metaboliska processer som kunde utnyttja omgivande molekyler för energi och byggstenar, vilket ökade deras överlevnadsförmåga.
8. Naturligt urval på molekylär och protocellnivå: Protoceller med mer effektiva självreplikerande molekyler och metaboliska processer hade en selektiv fördel och blev vanligare över tid. Detta drev komplexitetsökningen genom naturligt urval.
9. Utveckling av DNA och proteinsyntes: Övergången från RNA till DNA som huvudsaklig informationsbärare ökade genetisk stabilitet. Samtidigt utvecklades mekanismer för proteinsyntes, vilket möjliggjorde ett bredare spektrum av enzymatiska funktioner.
10. Bildning av encelliga organismer (prokaryoter): Dessa framsteg ledde till uppkomsten av de första enkla encelliga organismerna, såsom bakterier och arkéer, med kompletta cellstrukturer och självständiga metaboliska processer.
11. Diversifiering och Anpassning: Encelliga organismer anpassade sig till olika miljöer, utvecklade nya metaboliska vägar som fotosyntes och aerob respiration, och ökade därmed komplexiteten ytterligare.
    

Koppling till teorin om naturligt urval som universell princip:

• Naturligt urval av stabilitet och funktionalitet: Under varje steg valdes molekyler och strukturer som var mest stabila och effektiva i sin miljö. Detta liknar naturligt urval i biologin men appliceras här på molekylära och kemiska nivåer.
• Utnyttjande av komplexitetspotentialen: Jordens miljö erbjöd en hög komplexitetspotential genom riklig energitillförsel och kemisk mångfald. Genom naturligt urval strävade system mot att maximera denna potential.
• Ackumulering av funktionalitet: Nya funktioner byggdes på befintliga, och förlust av funktionalitet var oftast missgynnsam. Detta ledde till en generell trend av ökande komplexitet.
• Gradvis övergång till processer som ryms under begreppet liv: Processer av typen som vi har valt att klassa som liv uppstod inte plötsligt utan genom en kontinuerlig ökning av komplexitet och funktionell integration, driven av universella principer om naturligt urval.

Sammanfattning:

Den gradvisa utvecklingen från enkla molekyler till encelliga organismer kan förstås som en serie av naturligt utvalda steg där stabilitet, funktionalitet och anpassning till miljön var avgörande. Genom att tillämpa teorin om naturligt urval som en universell princip kan vi se denna process som en naturlig strävan hos system att nå sin komplexitetspotential, vilket leder till uppkomsten av liv genom kontinuerlig ackumulering av komplexitet och funktionalitet.

7. Sammanfattning av teorin

• Naturligt urval är en universell princip som verkar på alla processer. Genom trial-and-error gynnar naturligt urval tillkomsten av ny funktionalitet, vilket leder till ökad komplexitet.
• Komplexitetspotentialen fungerar som en gräns för hur komplex en process kan bli inom sin miljö. Processer strävar mot att nå sin komplexitetspotential.
• Ackumulering av funktionalitet är mer sannolikt än förlust när komplexitetspotentialen inte är uppnådd, eftersom tillkomst av funktioner förbättrar anpassningsförmågan.
• Liv, intelligens och medvetande uppstår som resultat av processers strävan att nå sin komplexitetspotential genom ackumulering av funktioner via naturligt urval.

8. Närbesläktade teorier

När vi diskuterar universellt urval*, finns det flera teorier som påminner om detta koncept, även om de inte sträcker sig lika långt i att generalisera principen. Här följer några närbesläktade teorier:

*I det här avsnittet använder jag termen universellt urval, som ChatGPT o1 har föreslagit. Jag kommer troligen gå över till att använda det begreppet överallt.

Kosmologiskt naturligt urval – Lee Smolin

Fysikern Lee Smolin har föreslagit en teori om kosmologiskt naturligt urval, där han argumenterar för att universum själv kan genomgå en evolutionär process. Enligt Smolin kan nya universum skapas genom svarta hål, och de universum som är bäst anpassade för att skapa fler svarta hål överlever och blir vanligare. Denna teori applicerar urvalsprincipen på kosmologiska fenomen och strävar efter att förklara varför vårt universum har egenskaper som verkar gynna bildandet av komplexa strukturer, såsom liv.

Dissipativ anpassning – Jeremy England

Jeremy Englands teori, känd som dissipativ anpassning, fokuserar på hur system under inflytande av extern energi kan organisera sig själva för att bättre sprida energi. Hans teori antyder att liv och komplexa system kan ha uppstått som en naturlig konsekvens av termodynamiska processer. Även om denna teori är inriktad på energidissipation och biologisk utveckling, har den vissa paralleller med idén om att komplexitet ackumuleras i stabila miljöer, en central tanke i universellt urval.

Universal Darwinism

En närbesläktad idé, ofta kallad Universal Darwinism, utvecklades av tänkare som Richard Dawkins och Daniel Dennett. Denna teori strävar efter att tillämpa Darwins principer om naturligt urval på alla reproducerande system, inte bara biologiska. I Universal Darwinism ses urval som en process som verkar i alla system där någon form av variation, ärftlighet och differentierad överlevnad förekommer. Denna teori är ett steg mot att generalisera urvalsprincipen bortom biologi, även om den inte nödvändigtvis omfattar alla processer i tid och rum.

Komplexa adaptiva system

Teorin om komplexa adaptiva system (CAS) fokuserar på hur dynamiska nätverk – såsom ekosystem, ekonomier eller till och med städer – kan anpassa sig över tid. Systemen utvecklas genom interaktion med sin miljö och kan ackumulera funktionalitet och komplexitet genom återkopplingsprocesser. Denna teori betonar anpassning och stabilitet, och har likheter med universellt urval genom dess fokus på överlevnad och utveckling i stabila miljöer.

Universal Selection Theory (UST)

Den universella urvalsteorin (UST) förespråkar att urvalsprincipen gäller alla system där information reproduceras eller överlever genom variationer. Ett exempel är memer, där kulturella idéer och uttryck kan ses genomgå en liknande process av naturligt urval som biologiska organismer. Även om UST föreslår en bredare tillämpning av urval, är teorin i regel begränsad till informations- och kulturella system snarare än att tillämpa urval på alla processer.

Självorganiserande system – Stuart Kauffman

Stuart Kauffman har utvecklat teorier kring självorganisering, där han undersöker hur komplexa strukturer kan uppstå spontant utan en designer. Självorganiserande system följer vissa inneboende regler och kan utvecklas genom att anpassa sig till sin miljö. Denna teori understryker att system kan utveckla komplexitet genom både självorganisation och naturligt urval, vilket anknyter till universellt urval genom dess betoning på stabilitet och komplexitetsuppbyggnad över tid.

9. Anteckningar om utveckling av teorin och presentationen

Fler modeller bidrar med förklaringskraft till varför komplexitet tenderar att öka så länge det finns potential för mer komplexitet i den aktuella miljön:

• Bland plausibelt framgångsrika egenskaper är det statistiskt sett mer troligt att en viss lågkomplex lösning redan existerar. Det finns därför fler möjligheter för egenskaper att utvecklas mot framgångsrika nischer i mer komplex riktning.
  
• Predation och parasitering följer den evolutionära utvecklingen i en miljö, vilket tenderar att gynna ny funktionalitet (= ökad kompexitet). Att stå stilla är farligt i en föränderlig miljö och återigen finns det fler möjligheter till förändring åt det mer komplexa hållet.
• Hur intelligens betraktat som responsmönster aldrig börjar på noll.
• Om varför det är rimligt att anta att medvetande följer intelligens principiellt och därför heller aldrig börjar på noll.

10. Frågor och svar

Här följer en kortfattad frågesektion som adresserar ytterligare aspekter av teorin.

Fråga 1: Är det lämpligt att använda termen "naturligt urval" för icke-biologiska processer?

Svar: Termen används här i en bredare mening för att beskriva hur stabila processer och strukturer består över tid i olika system. Även om det ursprungligen är ett biologiskt begrepp, kan dess grundprinciper appliceras på fysikaliska och kemiska processer för att förklara utveckling och komplexitet. OpenAI:s modell o1 föreslår 'universell selektion' som ett alternativt begrepp att använda. Jag kommer att överväga detta.

Fråga 2: Hur förhåller sig teorin till termodynamikens andra huvudsats?

Svar: Teorin är förenlig med termodynamikens andra lag eftersom lokala minskningar av entropi kan ske i öppna system med energitillförsel. Ökande komplexitet på lokal nivå bidrar till den totala entropin i universum.

Fråga 3: Finns det empiriska bevis som stöder teorin?

Svar: Indikationer finns i form av stabila strukturer i fysikaliska och kemiska system, men mer forskning behövs för att bekräfta teorin som en universell princip. (formulerat av o1)

Fråga 4: Hur kan teorin vidareutvecklas och testas?

Svar: Genom tvärvetenskaplig forskning, utveckling av matematiska modeller och experiment som undersöker selektiva processer i olika system kan teorin fördjupas och verifieras.

Fråga 5: Hur påverkar teorin vår förståelse av universum och vår plats i det?

Svar: Genom att se komplexitet, liv och medvetande som naturliga resultat av universella principer får vi ett enhetligt perspektiv på vår existens och kan omvärdera vår egen existens, bland mycket annat.

Fråga 6: Om stenar och andra icke-levande objekt inte självreplikerar, hur kan naturligt urval tillämpas på dem?

Svar: Självreplikation, där en process utnyttjar inkommande energi för att upprätthålla och kopiera sina egenskaper är en framgångsstrategi, men inte en förutsättning, för sortering av egenskaper utifrån sin benägenhet till spridning i tid och rum

11. Avslutande tankar

Denna teori erbjuder ett övergripande och integrerat perspektiv på hur komplexitet, liv, intelligens och medvetande uppstår i universum genom naturligt urval och processen att nå komplexitetspotentialen. Genom att förstå dessa principer kan vi få en djupare insikt i de mekanismer som driver universums utveckling.