8.8 Redukció és emergens: Minden visszavezethető-e részekre? – Reduktion und Emergenz: Lässt sich alles auf Teile zurückführen?

1. Képzeljük el, hogy egy madárrajt figyelünk, amely egy mező felett irányt vált.

2. Az állatok egy hosszú ívet alkotnak, amely szűkül, majd újra kinyílik.

3. Ha csak egy madarat követünk, látjuk a szárnycsapásait, sebességét és mozgását a szomszédjaihoz képest.

4. A raj íve nem figyelhető meg ezen az egyetlen madáron.

5. A raj mégis repülő madarakból áll, nem pedig valami további, láthatatlan anyagból.

6. Hogyan jöhet létre egy közös forma, ha egyik alkotóeleme sem rendelkezik önmagában ezzel a formával?

7. Először pontosabban meg kell határoznunk, hogy mit tekintünk itt résznek, és mit egésznek.

8. A raj mozgásával kapcsolatos kérdés esetében az egyes madarak a részek, szervezett csoportjuk pedig az egész.

9. A madártest vizsgálata más részeket különböztetne meg, például az izmokat és a csontokat.

10. A leírási szint határozza meg, hogy egy adott kérdés esetében mely egységeket, tulajdonságokat és kapcsolatokat vesszük figyelembe.

11. A madarak szintjén például a távolságok és az irányváltozások érdekelnek minket, a raj szintjén pedig annak kiterjedése és összetartása.

12. Ezek a szintek egy összefüggő eseményhez való különböző megközelítéseket jelölnek.

13. Ezzel még nem dőlt el, hogy az egész leírása helyettesíthető-e az alkotóelemeinek leírásával.

14. A „redukció” szó több követelményt foglal magában, amelyek a beszélgetés során könnyen összefolynak.

15. Az első az, hogy egy egész meghatározott részekből áll.

16. A raj esetében ezzel eleinte csupán azt mondjuk ki, hogy mely állatok tartoznak a vizsgált csoporthoz.

17. A második követelmény szerint a teljeség tulajdonságait a részei tulajdonságai és kapcsolatai határozzák meg teljes mértékben az adott környezeti feltételek mellett.

18. Ebből következően a raj alakja nem lehetne eltérő, ha az összes releváns részállapot és feltétel pontosan azonos lenne.

19. A harmadik követelmény azt igényli, hogy egy elméletnek az egészre vonatkozó állításai levezethetők legyenek a részekre vonatkozó elméletből.

20. A madarak rajhoz való tartozásából sem ilyen levezetés, sem pedig a viselkedésükre vonatkozó magyarázat nem következik.

21. A részeken alapuló magyarázatnak mindenekelőtt azok kapcsolatait kell figyelembe vennie.

22. Ha ugyanazokat a madarakat egymástól távol repülve hagynánk, pusztán képességeik felsorolása még nem eredményezne összefüggő rajt.

23. A szervezettség itt azt a rendet és összjátékot jelenti, amelynek révén a sok mozgásból közös minta alakul ki.

24. Ezért az az állítás, hogy az egész több, mint részeinek összege, elsőre nem túl meglepő.

25. Az összeg a részeket számolja össze, míg egy magyarázatnak azok kölcsönhatásait is figyelembe kell vennie.

26. Aki ezeket a kölcsönhatásokat is figyelembe veszi, éppen redukcionistaként próbálhatja megmagyarázni, miért rendelkezik az egész olyan tulajdonságokkal, amelyekkel egyetlen elszigetelt rész sem bír.

27. Próbáljuk meg ehhez egy egyszerűsített modellt, amelyben minden madár távolságot tart a közvetlen szomszédjaitól, és repülési irányát a környező madarakhoz igazítja.

28. Ezek a modell szabályai, nem pedig a valódi madarak észleléseinek és viselkedésének teljes leírása.

29. Ha sok ilyen egységet hagyunk egymásra reagálni, megvizsgálhatjuk, milyen feltételek mellett alakulnak ki rendezett csoportmozgások.

30. Döntő fontosságú lenne, hogy a modell előáll-e a magyarázandó mintázattal, és mennyire függ ez az eredmény a modell feltételezéseitől.

31. Ezzel a redukcionista nézőpont erőteljes formát nyer: nem csupán azt állítja, hogy mindenhol vannak részek, hanem egy érthető utat mutat be az együttműködéstől a mintáig.

32. Előnye abban rejlik, hogy egy feltételezett kiegészítő erőt vizsgálható összefüggésekkel helyettesít.

33. Egy leegyszerűsített modell sikere azonban még nem bizonyítaná, hogy minden valós raj pontosan ezek szerint a szabályok szerint repül.

34. A szervezett egész ilyen tulajdonságának megjelenésére az „emergencia” fogalmát használják.

35. Ez alatt azt értjük, hogy egy szinten megjelenik egy minta, amely az egyes részekben nem ugyanolyan formában létezik.

36. Egy madár megváltoztathatja az irányát, de a csoport térbeli összetartása több, egymással kapcsolatban álló madár tulajdonsága.

37. Gyenge értelemben egy minta emergens, bár az alkatrészek állapotából és kölcsönhatásaiból fakad, és azok révén magyarázható marad.

38. Kialakulását nehéz átlátni, és kiterjedt számításokat vagy lépésről lépésre történő szimulációt igényelhet.

39. A gyenge emergens ezért még nem ellentmond a részeken alapuló magyarázatnak.

40. Rámutat arra, hogy a teljes rendszer viselkedését nem tudjuk egyszerűen egy elszigetelt alkotórészből leolvasni.

41. Egy erősebb emergens-tézis túllép ezen a nehézségen.

42. Bizonyos változatokban azt állítja, hogy a teljes egész tulajdonságai még az alapvető rész törvények és feltételek teljes ismerete mellett sem vezethetők le azokból.

43. Más változatok saját kauzális erőket tulajdonítanak a teljes egésznek, vagyis olyan hatásokat, amelyek nem vezethetők vissza teljes mértékben az alkotóelemeinek működésére.

44. Aki ezt állítja, annak meg kell magyaráznia, mi lehet még hatással, és hogyan illeszkedik ez az alkatrészek folyamataihoz.

45. Egy raj feltűnő alakja önmagában nem szolgáltat erre bizonyítékot.

46. Egy sikertelen számítás is eleinte csak azt mutatja, hogy egy bizonyos számítás nem sikerült.

47. Lehet, hogy hiányoznak információk, lehet, hogy a modell nem megfelelő, lehet, hogy a számítás meghaladja a rendelkezésre álló eszközeinket.

48. Ez komoly ellenvetés a túl korai hivatkozás ellen az emergens jelenségekre.

49. Tudásunk határából nem következik a világban megmagyarázható összefüggések megfelelő határa.

50. Meglepő eredmények is származhatnak olyan szabályokból, amelyek következményeit korábban nem láttuk át.

51. Az erőteljesebb állításnak ezért olyan indokokra van szüksége, amelyek túlmutatnak a meglepetésen és a jelenlegi tehetetlenségen.

52. Ezzel szemben egy redukcionista nem vonhatja le a mintázat függőségéből azt a következtetést, hogy a mintázatra vonatkozó fogalmak tudományosan feleslegesek lennének.

53. A teljes leírás és az érthető magyarázat különböző követelmények.

54. A madarak összes mozgásának hiánytalan rögzítése ugyan sok részletet szolgáltatna számunkra, de még nem mutatná meg, hogy ezek közül melyek döntőek a csoport összetartásához.

55. Tegyük fel, hogy meg akarjuk magyarázni, miért marad egy modellezett raj együtt egy zavaró tényező hatására.

56. Ekkor különböző elrendezéseket és mozgásokat hasonlíthatnánk össze, ahelyett, hogy csupán egyetlen repülési pályát számolnánk ki részletesen.

57. Lehet, hogy a modellben kiderül, hogy a csoport bizonyos távolságok mellett összetart, annak ellenére, hogy az egyes mozgások jelentősen eltérnek egymástól.

58. Az összetartás fogalma ilyenkor nem csupán információkat foglal össze, hanem láthatóvá teszi a változások között fennálló állandó összefüggést.

59. A raj szintjén adott magyarázat rávilágíthat arra, hogy mely különbségek befolyásolják az eredményt, és melyek maradnak jelentéktelenek.

60. Éppen ez a szelekció veszik könnyen el a rendezetlen egyedi adatok tömegében.

61. A teljes egészre vonatkozó saját fogalmak akkor érdemlik meg a helyüket, ha ilyen megbízható különbségeket ragadnak meg, és ellenőrizhető várakozásokat tesznek lehetővé.

62. Ez nem szünteti meg a részleírásokkal szembeni felelősséget.

63. Ha azt mondjuk, hogy a rajszerkezet befolyásolja egy madár mozgását, akkor meg kell magyaráznunk, hogyan jön létre ez a hatás.

64. Modellünkben ez például a szomszédjai pozíciói és mozgásai lennének, amelyekre a madár a megállapított szabályok szerint reagál.

65. A csoport hatása így az egyes állatokkal való szervezett kapcsolatán keresztül közvetíthető, anélkül, hogy további erőt feltételeznének.

66. Ezenkívül fontosak a keretfeltételek, azaz azok a külső körülmények, amelyek között a vizsgált rendszer mozog.

67. Egy akadály vagy a rendelkezésre álló tér megváltozása a modell szabályainak változatlansága mellett is más csoportformát eredményezhet.

68. Egy olyan magyarázat, amely csak az alkatrészeket említi, és figyelmen kívül hagyja azok környezetét, ezért hiányos lehet, anélkül hogy az alkatrészek alapvetően alkalmatlanok lennének a magyarázatra.

69. Egy elmélet levezetése a teljes rendszerre vonatkozóan is többet igényel, mint az egyes részek ismeretét.

70. Meg kellene határoznunk, hogy fogalmai hogyan kapcsolódnak a részelmélet adataihoz, például hogy a zártság hogyan fogható fel a távolságok alapján.

71. Csak ilyen kapcsolatokkal, megfelelő feltételekkel és adott esetben megalapozott közelítésekkel lehet ellenőrizni, hogy mely állítások következnek ténylegesen.

72. Ha ez a levezetés sikerül, akkor megmagyarázhatja a teljes egészre vonatkozó szabály hatályát, és egyúttal láthatóvá teheti annak határait is.

73. A levezetett szabály mindazonáltal használható marad, ha sok különböző egyedi esetet érthető módon lefed.

74. A pluralista szemlélet ezért több magyarázati szintet is elfogad, amennyiben azok indokolt módon illeszkednek egymáshoz, és különböző kérdésekre adnak választ.

75. Ha azonban egy leírás azt állítja, hogy a csoport zárt marad, míg egy másik ugyanazon feltételek mellett annak szétesését jósolja, akkor a „szint” szó nem oldja meg az ellentmondást.

76. A madárrajra tekintve most pontosabban meghatározható, miről folyik a redukcióval kapcsolatos vita.

77. Az a tény, hogy a csoport madarakból áll, még nem ad választ arra, hogy mozgásuk teljes mértékben meghatározott-e, elméletileg levezethető-e vagy gyakorlatilag jól előre jelezhető-e.

78. Az, hogy értelmesen leírjuk a közös formát, fordítva nem bizonyítja a részfolyamatoktól független egész erejét.

79. Egy magyarázat akkor nyer teret, ha összekapcsolja a mintát annak keletkezési feltételeivel, és egyúttal felismerhetővé teszi, miért nélkülözhetők bizonyos részletek a feltett kérdés szempontjából.

80. Az égbolton ívelő ív nem tartozik egyetlen madárhoz sem, de aki meg akarja érteni, annak komolyan kell vennie mind az állatok mozgását, mind pedig együttműködésük rendjét.

1. Stellen wir uns vor, wir beobachten einen Vogelschwarm, der über einem Feld seine Richtung ändert.

2. Die Tiere bilden einen lang gezogenen Bogen, der sich verengt und wieder öffnet.

3. Verfolgen wir nur einen Vogel, sehen wir seine Flügelschläge, seine Geschwindigkeit und seine Bewegung gegenüber den Nachbarn.

4. Den Bogen des Schwarms finden wir an diesem einzelnen Tier nicht.

5. Dennoch besteht der Schwarm aus fliegenden Vögeln, nicht aus einer zusätzlichen unsichtbaren Substanz.

6. Wie kann eine gemeinsame Form entstehen, wenn keiner ihrer Bestandteile diese Form für sich besitzt?

7. Zunächst müssen wir genauer sagen, was wir hier als Teil und was wir als Ganzes untersuchen.

8. Für die Frage nach der Schwarmbewegung sind die einzelnen Vögel die Teile und ihre organisierte Gruppe das Ganze.

9. Eine Untersuchung des Vogelkörpers würde andere Teile unterscheiden, etwa Muskeln und Knochen.

10. Eine Beschreibungsebene legt fest, welche Einheiten, Eigenschaften und Beziehungen für eine bestimmte Frage betrachtet werden.

11. Auf der Ebene der Vögel interessieren uns beispielsweise Abstände und Richtungsänderungen, auf der Ebene des Schwarms seine Ausdehnung und Geschlossenheit.

12. Diese Ebenen bezeichnen unterschiedliche Zugänge zu einem zusammenhängenden Geschehen.

13. Ob sich die Beschreibung des Ganzen durch eine Beschreibung seiner Teile ersetzen lässt, ist damit noch nicht entschieden.

14. Das Wort Reduktion bündelt mehrere Ansprüche, die im Gespräch leicht ineinander übergehen.

15. Der erste lautet, dass ein Ganzes aus bestimmten Teilen besteht.

16. Beim Schwarm ist damit zunächst nur gesagt, welche Tiere zu der betrachteten Gruppe gehören.

17. Der zweite Anspruch besagt, dass die Eigenschaften des Ganzen durch die Eigenschaften und Beziehungen seiner Teile unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen vollständig bestimmt sind.

18. Danach könnte die Schwarmform nicht verschieden sein, wenn alle dafür maßgeblichen Teilzustände und Bedingungen genau gleich wären.

19. Der dritte Anspruch verlangt, dass sich Aussagen einer Theorie über das Ganze aus einer Theorie über die Teile ableiten lassen.

20. Aus der Zugehörigkeit der Vögel zum Schwarm folgt weder eine solche Ableitung noch bereits eine Erklärung seines Verhaltens.

21. Eine Erklärung durch Teile muss vor allem deren Beziehungen berücksichtigen.

22. Würden wir dieselben Vögel weit voneinander entfernt fliegen lassen, ergäbe die bloße Liste ihrer Fähigkeiten noch keinen zusammenhängenden Schwarm.

23. Organisation bezeichnet hier die Anordnung und das Zusammenspiel, durch die aus vielen Bewegungen ein gemeinsames Muster entsteht.

24. Deshalb ist die Behauptung, das Ganze sei mehr als die Summe seiner Teile, zunächst wenig überraschend.

25. Eine Summe zählt Bestandteile zusammen, während eine Erklärung auch ihre Wechselwirkungen erfassen muss.

26. Wer diese Wechselwirkungen einbezieht, kann gerade als Reduktionist erklären wollen, weshalb das Ganze Eigenschaften hat, die kein isolierter Teil besitzt.

27. Versuchen wir dazu ein vereinfachtes Modell, in dem jeder Vogel Abstand zu sehr nahen Nachbarn hält und seine Flugrichtung an umliegenden Vögeln ausrichtet.

28. Das sind gesetzte Modellregeln, keine vollständige Beschreibung dessen, was wirkliche Vögel wahrnehmen und tun.

29. Lassen wir viele solcher Einheiten aufeinander reagieren, können wir untersuchen, unter welchen Bedingungen geordnete Gruppenbewegungen entstehen.

30. Entscheidend wäre, ob das Modell das zu erklärende Muster hervorbringt und wie empfindlich dieses Ergebnis von seinen Annahmen abhängt.

31. Damit erhält die reduktionistische Sicht eine starke Form: Sie behauptet nicht bloß, dass überall Teile vorhanden sind, sondern zeigt einen nachvollziehbaren Weg vom Zusammenspiel zum Muster.

32. Ihr Gewinn liegt darin, dass eine vermeintliche Zusatzkraft durch untersuchbare Beziehungen ersetzt wird.

33. Der Erfolg eines vereinfachten Modells würde allerdings noch nicht beweisen, dass alle wirklichen Schwärme genau nach diesen Regeln fliegen.

34. Für das Auftreten einer solchen Eigenschaft des organisierten Ganzen wird der Begriff Emergenz verwendet.

35. Gemeint ist hier, dass auf einer Ebene ein Muster vorkommt, das bei einzelnen Teilen nicht in derselben Weise vorhanden ist.

36. Ein Vogel kann seine Richtung ändern, doch die räumliche Geschlossenheit einer Gruppe ist eine Eigenschaft mehrerer aufeinander bezogener Vögel.

37. In einem schwachen Sinn ist ein Muster emergent, obwohl es aus den Zuständen und Wechselwirkungen der Teile hervorgeht und durch sie erklärbar bleibt.

38. Seine Entstehung kann schwer zu überblicken sein und umfangreiche Berechnungen oder eine schrittweise Simulation verlangen.

39. Schwache Emergenz widerspricht daher nicht schon einer Erklärung durch Teile.

40. Sie hebt hervor, dass wir das Verhalten des Ganzen nicht einfach an einem isolierten Bestandteil ablesen können.

41. Eine stärkere Emergenzthese geht über diese Schwierigkeit hinaus.

42. Sie behauptet in manchen Fassungen, dass Eigenschaften des Ganzen selbst bei vollständiger Kenntnis der grundlegenden Teilgesetze und Bedingungen nicht aus diesen ableitbar wären.

43. Andere Fassungen schreiben dem Ganzen eigene kausale Kräfte zu, also Wirkungen, die sich nicht vollständig auf das Wirken seiner Teile zurückführen lassen.

44. Wer das behauptet, muss erklären, was zusätzlich wirksam sein soll und wie es mit den Vorgängen der Teile zusammenpasst.

45. Die auffällige Form eines Schwarms liefert dafür allein keinen Beleg.

46. Auch eine misslungene Berechnung zeigt zunächst nur, dass eine bestimmte Berechnung nicht gelungen ist.

47. Vielleicht fehlen Informationen, vielleicht ist das Modell unzureichend, vielleicht überfordert die Rechnung unsere verfügbaren Mittel.

48. Hier liegt ein ernsthafter Einwand gegen die vorschnelle Berufung auf Emergenz.

49. Aus einer Grenze unseres Wissens folgt keine entsprechende Grenze der erklärbaren Zusammenhänge in der Welt.

50. Auch überraschende Ergebnisse können aus Regeln hervorgehen, deren Folgen wir zuvor nicht überblickt haben.

51. Die stärkere Behauptung braucht deshalb Gründe, die über Überraschung und gegenwärtiges Unvermögen hinausreichen.

52. Umgekehrt kann ein Reduktionist nicht aus der Abhängigkeit des Musters schließen, dass die Begriffe für das Muster wissenschaftlich überflüssig seien.

53. Vollständige Bestimmung und verständliche Erklärung sind verschiedene Anforderungen.

54. Eine lückenlose Aufzeichnung sämtlicher Vogelbewegungen würde uns zwar viele Einzelheiten liefern, aber noch nicht zeigen, welche davon für die Geschlossenheit der Gruppe entscheidend sind.

55. Nehmen wir an, wir möchten erklären, weshalb ein modellierter Schwarm bei einer Störung zusammenbleibt.

56. Dann könnten wir verschiedene Anordnungen und Bewegungen vergleichen, statt nur eine einzige Flugbahn im Detail nachzurechnen.

57. Vielleicht zeigt sich innerhalb des Modells, dass die Gruppe bei bestimmten Abständen geschlossen bleibt, obwohl einzelne Bewegungen deutlich variieren.

58. Der Begriff der Geschlossenheit bündelt dann nicht bloß Informationen, sondern macht einen unter diesen Veränderungen beständigen Zusammenhang sichtbar.

59. Eine Erklärung auf der Ebene des Schwarms kann herausstellen, welche Unterschiede das Ergebnis verändern und welche ohne Bedeutung bleiben.

60. Gerade diese Auswahl geht in einer ungeordneten Fülle von Einzelangaben leicht verloren.

61. Eigene Begriffe für das Ganze verdienen ihren Platz, wenn sie solche belastbaren Unterschiede erfassen und überprüfbare Erwartungen ermöglichen.

62. Das hebt die Verantwortung gegenüber den Teilbeschreibungen nicht auf.

63. Wenn wir sagen, die Schwarmform beeinflusse die Bewegung eines Vogels, müssen wir erläutern, wie dieser Einfluss zustande kommt.

64. In unserem Modell wären es etwa die Positionen und Bewegungen seiner Nachbarn, auf die er nach den gesetzten Regeln reagiert.

65. Der Einfluss der Gruppe kann somit durch ihre organisierte Beziehung zum einzelnen Tier vermittelt sein, ohne eine zusätzliche Kraft vorauszusetzen.

66. Außerdem sind Randbedingungen wichtig, also äußere Bedingungen, unter denen das betrachtete System sich bewegt.

67. Ein Hindernis oder veränderter verfügbarer Raum könnte auch bei unveränderten Modellregeln eine andere Gruppenform hervorbringen.

68. Eine Erklärung, die nur die Teile nennt und ihre Umgebung ausblendet, kann deshalb unvollständig sein, ohne dass die Teile grundsätzlich zur Erklärung ungeeignet wären.

69. Auch die Ableitung einer Theorie über das Ganze verlangt mehr als die Kenntnis einzelner Teile.

70. Wir müssten festlegen, wie ihre Begriffe mit den Angaben der Teiltheorie zusammenhängen, etwa wie Geschlossenheit anhand von Abständen erfasst wird.

71. Erst mit solchen Verbindungen, passenden Bedingungen und gegebenenfalls begründeten Näherungen lässt sich prüfen, welche Aussagen tatsächlich folgen.

72. Gelingt diese Herleitung, kann sie die Reichweite einer Regel über das Ganze erklären und zugleich ihre Grenzen sichtbar machen.

73. Die hergeleitete Regel bleibt dennoch brauchbar, wenn sie viele unterschiedliche Einzelfälle verständlich erfasst.

74. Eine pluralistische Sicht lässt deshalb mehrere Erklärungsebenen gelten, sofern sie begründet zusammenpassen und unterschiedliche Fragen beantworten.

75. Behauptet eine Beschreibung jedoch, die Gruppe bleibe geschlossen, während eine andere unter denselben Bedingungen ihr Auseinanderfallen vorhersagt, löst das Wort Ebene den Widerspruch nicht.

76. Beim Blick auf den Schwarm lässt sich nun genauer bestimmen, worüber ein Streit um Reduktion geführt wird.

77. Dass die Gruppe aus Vögeln besteht, beantwortet noch nicht, ob ihre Bewegung vollständig bestimmt, theoretisch ableitbar oder praktisch gut vorhersagbar ist.

78. Dass wir die gemeinsame Form sinnvoll beschreiben, beweist umgekehrt keine von den Teilvorgängen unabhängige Macht des Ganzen.

79. Eine Erklärung gewinnt, wenn sie das Muster mit seinen Entstehungsbedingungen verbindet und zugleich erkennen lässt, warum manche Einzelheiten für die gestellte Frage entbehrlich sind.

80. Der Bogen am Himmel gehört keinem Vogel allein, doch wer ihn verstehen will, muss sowohl die Bewegungen der Tiere als auch die Ordnung ihres Zusammenspiels ernst nehmen.