Deze ‘missende natuurwet’ verklaart hoe alles in het universum is geëvolueerd, inclusief wij

Wetenschappers hebben een “missende natuurwet” geïdentificeerd die de evolutie zou kunnen verklaren van evoluerende systemen in het universum, waaronder sterren, chemicaliën en leven, aldus een nieuw onderzoek. 

De zogenoemde “wet van toenemende functionele informatie” voorspelt dat alle evoluerende fenomenen onderhevig zijn aan natuurlijke processen die belangrijke functies zoals stabiliteit en noviteit voorop stellen, waardoor de ontwikkeling van systemen met toenemende orde en complexiteit mogelijk wordt gemaakt. Deze unieke aanpak zou kunnen helpen verklaren waarom een scala aan kosmische processen evolueren naarmate er tijd verstrijkt, van sterren die chemisch verfijnder zijn dan hun voorgangers tot levensvormen op aarde die biologisch gezien complexer zijn dan hun voorouders.

Ons universum is voor het grootste deel nog steeds een mysterie voor ons, maar wetenschappers hebben een aantal belangrijke observaties over haar eigenschappen gemaakt. De bewegingswetten van Isaac Newton beschrijven bijvoorbeeld de interacties tussen objecten en fysieke krachten, terwijl de wetten van thermodynamica het gedrag over een bepaalde tijd onthullen van temperatuur, energie, entropie, en andere fysieke kwantiteiten. Daarnaast vormt Charles Darwins alles veranderende evolutietheorie, die concepten zoals natuurlijke selectie introduceerde, de ruggengraat van de moderne levenswetenschappen.

Nu hebben wetenschappers onder leiding van Michael Wong, een astrobioloog en planetair wetenschapper bij het Carnegie Institute for Science, een nieuwe natuurwet voorgelegd die evoluerende systemen hoopt te verklaren door een meetwaarde van complexiteit te gebruiken die functionele informatie wordt genoemd. De onderzoekers ontwikkelden “een potentiële ‘missende natuurwet’ door te zoeken naar gelijkwaardigheden tussen evoluerende systemen” en “stellen voor dat alle evoluerende systemen – waaronder, maar niet beperkt tot leven – uit diverse componenten bestaan die zich tot configurationele staten combineren, die dan op basis van functie wel of niet worden geselecteerd,” aldus een onderzoek dat maandag in Proceedings of the National Academy of Sciences werd gepubliceerd.

“We zien in het universum zoveel rijkdom en complexiteit, zoveel evoluerende systemen, en toch lijken we geen natuurwet te hebben die adequaat beschrijft waarom die systemen bestaan,” vertelt Wong aan Motherboard.

“Dit onderzoek, en de reden waarom ik er zo trots op ben, is omdat het echt een verbinding tussen wetenschap en wetenschapsfilosofie vertegenwoordigt die ons mogelijk een nieuw inzicht geeft in waarom we alles in het universum zien dat we zien,” voegt hij eraan toe. 

Het nieuwe onderzoek ontstond uit informele gesprekken tussen Wong en seniorauteur Robert Hazen, een mineraloog en astrobioloog bij Carnegie die een vooraanstaand deskundige is over minerale evolutie. Het duo heeft door de jaren heen vaak gespeculeerd over de mogelijkheid van een “missende natuurwet” die verantwoordelijk zou kunnen zijn voor en opkomst van duizelingwekkende nieuwe configuraties in zoveel natuurlijke systemen, zoals levende organismen of minerale permutaties. 

Wong en Hazen brachten deskundigen met diverse achtergronden in de wetenschap en filosofie, samen om deze vraag op te lossen, door te zoeken naar universele eigenschappen van natuurlijke systemen die met de tijd evolueren. Het team identificeerde drie belangrijke karakteristieken van deze systemen: statische vasthoudendheid, dynamische vasthoudendheid en nieuwe generatie. 

‘Statische vasthoudendheid’ suggereert dat evoluerende systemen per definitie stabiel genoeg moeten zijn om op de lange termijn evolutionaire verandering te ondergaan. ‘Dynamische vasthoudendheid’ is het vermogen om een hoop verschillende permutaties te produceren, of dat nou genetische mutaties zijn die biologische evolutie aandrijven of de diverse eigenschappen die in verschillende mineralen opduiken. ‘Nieuwe generatie’ refereert aan selectiedruk die de voorkeur heeft voor systemen die volledig nieuwe functies kunnen uitvinden. 

Deze karakteristieken schetsen samen een portret van evoluerende systemen die, naarmate de tijd verstrijkt, hun functionele informatie – een maatstaf van hun toenemende orde en complexiteit – als onderdeel van een “tijd-asymmetrisch” proces vergroten.

“Op dit moment is de enige tijd-asymmetrische natuurwet die we hebben de tweede wet van thermodynamica, die simpelweg beschrijft hoe gesloten systemen richting een staat van evenwicht en hogere en hogere entropie bewegen,” legt Wong uit. “Ik denk dat alleen die wet niet echt voldoende is om de rijkdom en complexiteit te verklaren die we in het universum zien, en in ons dagelijks leven.”

“Wat wij voorstellen is op geen enkele manier in conflict met deze wet van thermodynamica,” voegt hij eraan toe. “Onze voorgestelde wet werkt gezamenlijk met alle andere natuurwetten die we tot dusver onder woorden hebben gebracht, en voegt er iets nieuws aan toe.” 

Naast dat ze een paar basisprincipes van de wet formuleren, suggereren Wong en zijn collega’s dat empirisch bewijs om hun werk te ondersteunen gevonden zou kunnen worden in het vreemde terrein van Titan, een maan van Saturnus, of in de opkomst van moderne menselijke maatschappijen, of wellicht in kunstmatige intelligentie-technologieën.

“Nu we deze nieuwe wereld van AI betreden zou een wet over functionele informatie, of hoe informatie fysieke systemen beïnvloedt, erg belangrijk kunnen zijn om te begrijpen hoe deze AI-systemen zullen evolueren en zich tot ons zullen verhouden en hoe ze de maatschappij gaan beïnvloeden,” zegt Wong. 

“Dat is erg speculatief, want wie weet wat er de komende jaren gaat gebeuren wat betreft AI?” gaat hij verder. “Maar ik denk dat informatie daar zeker de kern van vormt, en dat proberen om de wettelijke aard van informatie te begrijpen ons zou kunnen helpen om een beeld te krijgen van wat er gaande is in onze maatschappij, nu we deze AI-revolutie omarmen, ervaren, en ermee werken.”

Het team hoopt dat het nieuwe onderzoek in allerlei velden discussies zal ontketenen over de mogelijkheid van nieuwe overkoepelende wetten die evoluerende systemen besturen. Hoewel de onderzoekers zich voornamelijk focusten op stellaire, minerale en biologische systemen, stelden ze voor dat gelijksoortige systemen van evolutie in een grote variëteit aan onverwachte contexten in ons universum zou kunnen bestaan.  

“Voor ons blijft evolutie niet beperkt tot biologische evolutie, iets wat er natuurlijk een uitstekend voorbeeld van is, iets waarbij we evolutie kunnen zien plaatsvinden in zoveel verschillende fysieke en chemische systemen,” zegt Wong.

De volgende stap is om met “mensen in de computerwetenschappen te werken, of mensen in de vakgebieden ecologie of ontwikkelingsbiologie of zelfs geneeskunde en farmaceutische wetenschappen, om te proberen te begrijpen hoe deze wet toegepast zou kunnen worden op andere systemen, zowel natuurlijk als kunstmatig,” concludeerde hij. 

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op VICE US.

Volg VICE België en VICE Nederland ook op Instagram.