Tartışmamıza bir düzeni simgeleyen kendiliğinden örgütlenme paradigması ile devam edelim.
Kendiliğinden örgütlenme ne demektir? Madde neden ve nasıl kendiliğinden örgütlenmektedir?
Canlı varlıkların en ilginç özelliklerinin başında, irili ufaklı çok sayıda molekülün kendi kendilerine bir araya gelerek örgütlenmelerinden oluşmuş olmaları gelir. Her ne kadar canlılar birbirlerinden çıkıyorlarsa da, en azından ilk canlının maddenin kendiliğinden örgütlenmesi sonucu ortaya çıkmış olması gerekmektedir.
Kendiliğinden örgütlenme hemen her doğal olguda karşılaşılan ilginç bir fenomendir. Açık bir sistemde iç yapının kendi kendine örgütlenmesi demektir. Kendiliğinden örgütlenme terimi ilk defa 1947 yılında hem bir psikiyatrist, hem de bir mühendis olan W. Ross Ashby tarafından ortaya atılmıştır. 1970’li yıllarda bu terim fizik tarafından, bazı gözlemleri açıklamada yararlı olduğu için, kabul edilmiş ve kompleks sistemler alanında kullanılmaya başlanmıştır.
Kendiliğinden örgütlenmenin en kesin ve açık örneklerini fizikte bulmak mümkündür. Zaten fizik bu kavramın çıktığı bir bilim dalıdır. Ama diğer bilim dalları da bu kavramın ilgi alanına girerler. Kimya, biyolojik sistemler, ekonomi ve antropoloji gibi doğal ve sosyal bilimlerde de kendiliğinden örgütlenme kavramı vardır. Hatta matematiksel sistemler bile kendiliklerinden örgütlenebilmektedirler. Çağdaş anlayışa göre temel fizik ve kimyadan çıkarılan ve biyolojik sistemlerin kendiliğinden büyümesinde rolü olan evrensel yasalar vardır.
Kendiliğinden örgütlenme kavramı yeni midir?
Bir sistemdeki dinamizmin kendi içinde mevcut örgütlenmeyi artıracağı düşüncesi yeni değildir. Bu ilginç konuyu ilk düşünen filozoflardan birisi Descartes dir. Kendisine ait Discourse on Method yapıtının beşinci bölümünde kuramsal olarak değinilmiştir. Descartes sonraları konuyu yayınlanmayan bir kitabı olan Le Monde’da daha ayrıntılı olarak açıklamıştır. Atomist düşünen eski Yunan’lılara ve diğerlerinin inançlarına göre akıllı bir tasarımcıya gerek yoktur. Onlara göre, böyle bir eğilim olası değilse de, yeterince zaman, uzay ve madde varsa, bir tür örgütlenmenin gerçekleşmesi kaçınılmazdır.
Entropi kendiliğinden örgütlenmeyle bağdaşır mı? Kendiliğinden örgütlenme, düzenin giderek azalması paradigması olan entropiye meydan mı okumaktadır? Bu ikisi birbirleri ile çelişmekte midirler?
Mikroskopik veya yerel düzeyde bunlar birbirleri ile çelişmezler. Çünkü bir sistem kendini düzene sokarak entropisini azaltırken, onu çevreye transfer eder. Kendisinin değilse bile ortamın toplam rastgeleliği artar. Açık sistemlerde sistemle ilgili madde ve enerji, sistemin kendiliğinden örgütlenmesine neden olacaktır. Bu örgütlenme sırasında çevre ile entropi alış verişi yapılacak, çevrenin entropisi artacaktır.
Bu gözlemler İlya Prigogine’in dissipative structures teorisinin temelini oluşturur. Ona değinmeden önce kısaca entropi hakkında bir açıklama yapmak istiyorum.
Entropi terimi üç ayrı termodinamik domain’in varlığı ile niteliklidir. Başka bir deyişle entropi kavramı, tek bir termodinamiğin değil, üç ayrı termodinamik alanının ürünüdür.
Bunlardan ilki olan dengeli termodinamikde entropi sıfırdır.
Linear thermodynamic denen ikinci türünde sistem “dengeye yakındır” ama tam dengede değildir. Termodinamik güçler zayıftır. Bu durumda hareket, sistemi etkileyen güçle doğru orantılıdır. Örneğin ısı hareketi sıcaklık farklarına bağlı olarak değişir. Veya diffüzyon olayı yayılan maddenin yoğunluğuna bağlıdır. Bu durumda minumun düzeyde entropi ortaya çıkar ve etrafa dağılır.
Nonlinear Thermodynamic denen durumda ise ısının hareketi güçlerin linear fonksiyonu olarak ortaya çıkmaz. Yani güçle doğru orantılı değildir. Bire bir bir tepki yoktur. Non-linear termodinamikde kapalı sistemde olan kimyasal dengeyi tanımlamak mümkün değildir. Ayrıca sistemde oluşan kararsızlık, ilginç bir feonmenin ortaya çıkmasının nedenidir. Buna “spontaneous self-organization” denir. Sistem kendiliğinden bir düzene girer.
Non-linear thermodynamiği açıklamak için bir örnek verelim:
Çesitli sıcaklık gradient’i ile birbirlerinden ayrılan horizantal tabakalardan oluşmuş bir sıvıyı ele alalım. Yani bu sıvı aralarında sıcaklık farklı olan tabakalardan oluşsun. Bu sıvıyı vertikal sıcaklık gradient’ine maruz bırakarak, stabilitesini bozalım. Alt sınırındaki ısıyı, üst tabakalardan biraz yüksek tutalım. Sıvıdaki moleküllerin düzeninin bozularak ajite olduğunu ve ısının alttan üste doğru hareket ettiğini gözlemleriz.
Sıcaklık farkını artırır ve ısının diffüzyonla yayılması için gerekli sıcaklık farkının üstüne çıkarsak, ısı hareketinin kararsız olmaya başladığını gözlemleriz. Bu keresinde sıvıdaki moleküller topluca “ahenkli” bir şekilde hareket etmeye başlayacaklar ve ortaya çıkan “convection fenomeni” ısı dağılımını hızlandıracaktır.
Bunu makroskopik olarak görmek mümkündür. Bu durum açıkca sistemdeki entropinin arttığının delilidir. Yeni ortaya çıkan supramoleküler düzen ise, ortamdaki enerji alış verişini stabilize edecektir.
Kendiliğinden yüksek derece düzene giren bu tür yapılar için “dissipative structures” “dağılan yapılar” denmektedir. Bu terimi ilk defa Prigogine kullanmıştır. Sistemde ortaya çıkan aşırı entropi çevreye dağıldığı için Prigogine bu terimi kullanmıştır. Dengesi bozulan sistemde etrafa entropi şeklinde dağılan enerji, yeni bir düzenin kaynağı olmaktadır.
Bu gözlemler karşısında entropiyi olumlu bir doğa yasası olarak düşünebiliriz. Canlı olmanın gizemini entropi ile açıklamada çelişki yoktur. Kapalı sistemler entropilerini azaltamayacaklarından, kendiliğinden örgütlenme yalnız açık sistemlerde görülür. Ancak, yukarda da değindiğim gibi, kapalı bir sistem makroskopik bir düzen kazanarak entropisini artırabilir. Sistemdeki bu makroskopik düzen, mikroskopik düzensizlik pahasına gerçekleşir.
Biyolojik kendiliğinden örgütlenme paradigmalarının birçoğunda, örnegin metabolizmada, küçük moleküller ve suda gerçekleşen mikroskopik entropi, büyük moleküllerin örgütlenmesi ile karşı gelinir. Tabii biyolojik sistemler açık sistemlerdir. Çevreden beslenirler ve atıklarını çevreye atarlar.