Streven. Jaargang 31

[p. 527]

Orde uit wanorde
Ilya Prigogine, Belgische nobelprijswinnaar Chemie 1977
H. Jans

Ilya Prigogine, Belg van Russische afkomst, verwierf vorig jaar de Nobelprijs voor Chemie. Daarmee werd zijn bijdrage tot de studie van de irreversibele thermodynamica onderscheiden. Min of meer in antwoord op de wetenschappelijke bestseller Le Hasard et la Nécessité (‘toeval en noodzaak’) van Jacques Monod stelde Prigogine dat ‘veel’ in het ontstaan van ‘het leven’ niet op toeval berust. Hetgeen overigens niet inhoudt dat het leven daarmee ook automatisch ‘zin’ heeft.

Nauwelijks zeven jaar geleden verwekte de Franse Nobelprijswinnaar Jacques Monod nogal wat beroering met zijn bestseller Le Hasard et la Nécessité¹: vooral omwille van de filosofische en ethische consequenties die hij met zijn visie op de moderne biologie verbond. In dit tijdschrift heb ik er toen een uitgebreide kritiek aan gewijd.² Die kritiek gold niet op de eerste plaats die filosofische en ethische implicaties, maar Monods wetenschappelijk betoog zelf, met name zijn theoretische en empirische benadering van de (on)waarschijnlijkheid van het ontstaan van levende structuren überhaupt en van de mens in het bijzonder. Monods vaak lyrische en profetische voorkeur voor het toeval als enige mogelijke verklaring van de ‘orde’, zijn vergelijking van het hele proces met een enorme blinde loterij, leken mij op het strikt wetenschappelijke vlak niet gerechtvaardigd. Bij de formulering van die kritiek was ik veel verschuldigd aan Christian De Duve.³ Het pleit voor de onbevangenheid van het Nobelprijscomité dat het een paar jaar later (in 1973) de Nobelprijs (voor geneeskunde) aan deze Belg toekende. Blijkbaar weet het comité wetenschappelijke merites van een vorser te honoreren, zonder meteen al zijn stellingen of beweringen voor eigen rekening te ne-

1 J. Monod, Le hasard et la nécessité. Essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne, Ed. du Seuil, Paris, 1971. Ned. vert. (Aldert Walrecht), Toeval en onvermijdelijkheid. Proeve van een natuurfilosofie van de moderne biologie, A.W. Bruna & Zoon, Utrecht/Antwerpen, 1972.

2 H. Jans, De onwaarschijnlijke mens, in Streven, juli 1972, blz. 958-966 en augustus-september 1972, blz. 1094-1104.

3 Christian De Duve, Les contraintes du hasard, in Revue Générale, februari 1972, pp. 1-28.

[p. 528]

men: een onderscheid waarmee het publiek nogal last heeft, als je ziet hoe gemakkelijk een Nobelprijs als ‘autoriteit’ wordt ingeroepen. Eind vorig jaar nu kreeg een andere Belg, van Russische origine, Ilya Prigogine⁴, de Nobelprijs voor Chemie. En weer houdt zijn werk verband met dezelfde materie. Onderscheiden werd hij om ‘zijn bijdrage tot de studie van de irreversibele thermodynamica, met name tot de theorie van de dissipatieve structuren’. Dit wetenschappelijk bargoens (waarvan ook de ambassadeur te Brussel, toen hij het Prigogine voorlas, moest bekennen dat hij er niets van begreep) zou men als volgt kunnen vertalen: Ilya Prigogine heeft belangrijk pionierswerk verricht in het onderzoek naar de aanzienlijke waarschijnlijkheid - het gemak of de spontaneïteit zo men wil - waarmee opvallend ordelijke en alsmaar ingewikkelder fysico-chemische structuren blijken te ontstaan door energie- en materie-uitwisseling met hun omgeving. Het nieuwe en verrassende van Prigogines theorie is, dat men op grond van de klassieke (reversibele) themodynamica meende te moeten concluderen dat ‘storingen’ van het milieu noodzakelijk tot de afbraak van bestaande en tot de verhindering van nog onbestaande ordelijke structuren - tot méér wanorde dus - moeten leiden... afgezien van een bijzonder onwaarschijnlijke reeks van toevalligheden. In Prigogines theoretische benadering daarentegen speelt het toeval een volstrekt ondergeschikte rol. Ch. De Duve had al gesteld: ‘indien wij de wetten van de materie perfect zouden kennen, zouden wij merken dat de structuren van het leven erin geprogrammeerd zitten’. Aan die overtuiging heeft Prigogine een nieuwe, vnl. theoretische grondslag gegeven, die tegelijk een aantal reeds bekende empirische ‘curiositeiten’ voorgoed in een nieuw en veelbelovend wetenschappelijk kader heeft geplaatst.

De moeilijkheid waarmee zovele interviewers van Prigogine hebben geworsteld, was blijkbaar het feit dat men pas tegen de achtergrond van de klassieke thermodynamica kan begrijpen wat met een ‘irreversibele’ thermodynamica en met ‘dissipatieve structuren’ wordt bedoeld. Waarom immers speelde en speelt de klassieke thermodynamica zo'n belangrijke rol in het roerige debat over het ontstaan van ordelijke structuren, die bij uitstek de structuren van het leven zijn? Waar zitten de paradox en de anomalie die Monod deden concluderen dat levende wezens eigenlijk slechts ‘toevallig’ konden zijn ontstaan? Een korte terugblik op de klassieke thermodynamica is daarom onontbeerlijk, al zal dat voor menig lezer slechts een opfrissing zijn van wat hem allang vertrouwd is.

4 Geboren te Moskou in 1917, naar België geëmigreerd in 1921, Belgische nationaliteit, prof. aan de Université Libre de Bruxelles (ULB), Nobelprijs Chemie 1977.

Klassieke thermodynamica

Thermodynamica wordt ook wel warmteleer genoemd. Dat lijkt misschien

[p. 529]

een bevattelijker benaming, maar die bevattelijkheid is bedriegelijk. De thermodynamica houdt zich immers niet alleen met ‘warmte’ bezig, maar met de uitwisseling van alle energie en materie binnen - en dit vooral mogen we niet uit het oog verliezen - een gesloten systeem: een ruimelijk geïsoleerd geheel, dat geen energie ontleent aan zijn omgeving en aan zijn omgeving geen energie afstaat.

De merkwaardige combinatie van twee heel uiteenlopende benaderingen - de evaluatie van het optimale rendement van de stoommachine en de exacte interpretatie van wat ‘warmte/energie’ is - hebben in de 19e eeuw geleid tot de twee hoofdwetten van de klassieke thermodynamica. De eerste was de wet van het behoud van energie. Aanvankelijk ging het alleen om het zgn. ‘thermische equivalent’ of de mathematische verhouding tussen warmte-energie en mechanische energie, wanneer deze volledig in elkaar worden omgezet. H. von Helmholtz (1821-1894) maakte hiervan een universele wet: in een gesloten systeem waarin zich mechanische, thermische, elektrische, chemische, optische... processen afspelen, blijft het totale energiebedrag altijd ongewijzigd. Energie wordt nooit uit het niets gecreëerd. Voor de thermochemie betekende deze ontdekking een definitieve doorbraak: een scheikundige reactie wordt pas echt verklaarbaar en voorspelbaar, als men ook rekening houdt met de in het proces opgeslorpte en vrijgegeven warmte (endotherme en exotherme reactie). Chemische reacties werden evenwichts-processen, waarvan een aantal factoren (thermisch karakter, relatieve concentraties...) bepalen in welke richting en hoe ver een reactie zal verlopen. In 1824 had N.L. Sadi Carnot (1796-1832) in een toentertijd weinig opgemerkt werkje⁵ de tweede hoofdwet van de thermodynamica geformuleerd. Carnot was tot zijn ontdekking gekomen door zijn studie van de werking van de stoommachine. Die bestaat, zoals men weet, uit de cyclische, d.w.z. voortdurend herhaalde omzetting van warmte-energie in de mechanische energie van de aangedreven zuiger en de daarmee door een kruk verbonden wielen. Na elke cyclus wordt het door afkoeling gecondenseerde water in een gesloten kringloop naar de stoomketel teruggevoerd. Carnots revolutionaire ontdekking bestond hierin: ook al brengen we alle energie-verlies door wrijving tot een zero-limietwaarde terug, dan nog wordt de optimale omzetting van warmte in mechanische energie op een exact berekenbare wijze bepaald en beperkt door het temperatuurverschil tussen het stoomreservoir en de omgeving waarvan de overtollige warmte werd afgestaan om een volgen-

5 Onder de veelzeggende titel Réflexions sur la puissance motrice du feu et les machines propres à développer cette puissance. Het boekje werd later door Lord Kelvin en Clapeyron aan de vergetelheid ontrukt.

[p. 530]

de cyclus te kunnen beginnen.⁶

Ook deze ontdekking bleek een universele geldigheid te bezitten en leidde uiteindelijk tot de entropie-wet van Clausius (1828-1888). In een gesloten systeem wordt bij alle energie-uitwisseling en -omzetting de totale energie alsmaar minder bruikbaar: ze degradeert op een onomkeerbare (irreversibele) wijze, en die onvermijdelijke degradatie in de opeenvolgende stadia van het proces kan kwantitatief worden vastgelegd.

Aan een mathematisch behandeling van Clausius' entropiewet kunnen we hier niet beginnen. Maar prettig is het wel, dat ze geïllustreerd kan worden niet alleen met analogieën of vergelijkingen, maar met échte voorbeelden. Bevinden zich b.v. een koud en een warm lichaam naast elkaar in een geïsoleer systeem, dan verloopt de energie-uitwisseling altijd van warm naar koud, tot beide lichamen zich op dezelfde, gemiddelde temperatuur, in een thermisch evenwicht, bevinden: een toestand waarin niets meer ‘gebeuren’ kan. De omgekeerde ontwikkeling, terug naar de twee gescheiden temperaturen, naar de oorspronkelijke ‘orde’, komt nooit voor, is dus ‘van nature’ onmogelijk. Men kan weliswaar theoretisch grensgevallen uitdenken en experimenteel dicht benaderen, waarin omkeerbare (reversibele) energie-uitwisseling plaatsvindt, maar ook dan houdt deze de al bereikte orde van het systeem slechts in stand, ze kan ze nooit groter maken. De entropiewet luidt dus: van nature verlopen in een gesloten systeem alle processen zo, dat massa en energie alsmaar gelijkmatiger over de beschikbare ruimte worden verdeeld. Of: in een gesloten systeem kan de entropie slechts toenemen, eventueel stationair blijven, maar nooit geringer worden.

6 De cyclus van Carnot illustreert o.m. de moeilijkheden van een thans overwogen alternatieve energiebron als koude en warme waterlagen in zee: de geringe temperatuurverschillen tussen de weliswaar enorme hoeveelheden beschikbare warmte (calorieën) beperken in hoge mate het nuttig gebruik ervan.

Kinetische gastheorie

Om onze vraag, waar in de thermodynamica en in het debat over het ontstaan van het leven die alles overheersende waarschijnlijkheidsoverwegingen vandaan komen, nog beter te situeren, moeten we even herinneren aan de kinetische gastheorie en de mechanisch-moleculaire interpretatie van wat ‘warmte’ eigenlijk is. Het waren vooral J.C. Maxwell (1831-1879) en L. Boltzmann (1844-1906) die daartoe bijdroegen.

Het reeds in een aantal wetten vastgelegde macroscopische gedrag van de gassen bleek het best verklaard te kunnen worden op grond van de bewegingsenergie van uiterst kleine materiedeeltjes (moleculen), die dank zij hun immens groot aantal voor statistische behandeling vatbaar waren. En tegelijk werd aan ‘warmte’ en ‘temperatuur’ een eveneens statistische en moleculair-kinetische interpretatie gegeven, volgens de grotere of kleinere bewe-

[p. 531]

gingsenergie die de moleculen (van een gas, een vloeistof, een vaste stof) bezitten. Dat bracht Boltzmann ertoe in 1877 aan Clausius' entropiewet een nog definitiever en fundamenteler interpretatie te geven in termen van waarschijnlijkheid.

Boltzmann illustreerde zijn interpretatie met weer eens een echt voorbeeld, de ons vertrouwde diffusie van gassen. Gassen verdelen zich spontaan en gelijkmatig over de hele beschikbare ruimte. Stel nu dat wij, met behulp van een tussenschot, een gas eerst in de ene helft van een volume opsluiten en daarna een opening in dat tussenschot aanbrengen, dan zal het gas na enige tijd de hele ruimte vullen en dat onbepaald lang blijven doen. Aangezien de gasmoleculen volkomen ongeordende bewegingen uitvoeren, zou het niet ondenkbaar zijn dat ze zich op een bepaald ogenblik, door louter toeval, allemaal opnieuw in de oorspronkelijke halve ruimte zouden verzamelen. In dat geval zou de oorspronkelijke gescheiden toestand of grotere orde vanuit de wanorde opnieuw hersteld zijn. Boltzmann wist echter op exact mathematische wijze aan te tonen dat dit verloop zo ontzettend onwaarschijnlijk is, dat wij er ons niet over hoeven te verwonderen het nooit te zien optreden. De entropie-wet werd de wet van de thermodynamische waarschijnlijkheid. In deze nieuwe formulering speelt de verhouding tussen de waarschijnlijkheden van twee met elkaar vergeleken toestanden (waarvan de een ‘oneindig’ waarschijnlijker is dan de andere) de doorslaggevende rol. De wet komt hierop neer: een gesloten systeem evolueert onvermijdelijk en onomkeerbaar naar de waarschijnlijkste energie- (en materie-)verdeling tot een permanent thermo-dynamisch evenwicht is bereikt. Dat evenwicht is tegelijk en noodzakelijk de toestand van de grotere en grootst mogelijke moleculaire wanorde. Of volgens de kernachtige uitdrukking van Lliboutry: de entropie is een maat van de wanorde van het systeem.⁷ Die wanorde kan slechts toenemen of stationair blijven; geringer worden kan zij nooit.

7 L. Lliboutry, Physique de base, Paris, 1960, p. 138.

Onomkeerbaar: anders bekeken

Met al die indrukwekkende verworvenheden van de thermodynamica voor ogen, rijst natuurlijk de vraag: hoe komt een in die wetenschap geschoolde fysicus ertoe toch nog naar andere thermodynamische wetten te gaan zoeken? In een tv-interview bekende Ilya Prigogine dat het vooral zijn contacten met geologen en biologen waren geweest die hem aan het denken hadden gezet. Beide wetenschappen - vooral waar ze samen de feitelijke opeenvolging in de tijd van levensvormen op aarde proberen te reconstrueren - beschrijven en bestuderen onomkeerbare processen die naar heel wat anders hebben geleid dan naar een voortdurende toename van wanorde of naar steeds minder gedifferentieerde structuren! Wat was dat voor een thermody-

[p. 532]

namica die ons verplichtte de vrij stabiele en complexe fysico-chemische structuren die alle levende wezens nu eenmaal zijn, te beschouwen als fenomenale onwaarschijnlijkheden? Die paradoxale consequentie van de klassieke thermodynamica, door Monod op de spits gedreven en de enig denkbare genoemd, was voor vele wetenschapsmensen juist de enige on-denkbare!

Zelfs Maxwell en Boltzmann hadden al geaarzeld om de entropie-wet ook op levende wezens toe te passen, en zij zochten al naar (theoretische) mechanismen die op moleculair vlak misschien toch orde uit wanorde te voorschijn zouden kunnen brengen. Voor de meeste fysici was dit evenwel geen dringend en niet eens een echt probleem: men hoefde geen onprettige uitzonderingen op een zo goed gefundeerde natuurwet aan te nemen. Levende organismen zijn immers geen gesloten, geïsoleerde systemen, het zijn open systemen, die zich slechts in stand houden en ontwikkelen door een voortdurende uitwisseling van energie en materie met hun omgeving. Helemaal geen wonder dus dat zij tijdelijk in staat zijn, in interactie met hun milieu, hun eigen entropie geringer en dus de ‘orde’ wat groter te maken. Of zoals sommigen het uitdrukten: levende wezens slagen erin, zij het slechts voorlopig, de onvermijdelijke degradatie van de energie wat te vertragen of op te schorten. Hoe juist die redenering ook was, ze was toch te simpel en blokkeerde de nog steeds gewettigde vraag (en het onderzoek) naar de mogelijke wetmatigheden binnen desnoods open en on-evenwichtige systemen, waar met verloop van tijd (uren of eventueel miljoenen jaren) zo veel ordelijke structuren hadden kùnnen ontstaan.

Vanzelfsprekend veronderstelde dit een andere aanpak van de kant van de fysici zelf en zo is de zogeheten irreversibele thermodynamica ontstaan, waarin vooral de Amerikaanse Noor Lars Onsager (^o1903) tussen de jaren dertig en veertig baanbrekend werk leverde (met de Nobelprijs gehonoreerd in 1968).

Prigogines leermeester in Brussel, Th. De Donder, was al vanaf 1918 geïnteresseerd in de irreversibele thermodynamica. Sinds 1945 begaf Prigogine zelf zich definitief op het gebied van de lineaire, sinds 1960 op dat van de niet-lineaire thermodynamica. Op grond van de resultaten die hij intussen bereikt heeft, meent hij te mogen stellen dat deze nieuwe thermodynamica inderdaad een aantal specifieke wetmatigheden onthult, die een reeks min of meer stabiele tussentoestanden verklaren die de een in de ander kunnen overgaan, en waartoe met name óók de overgang van niet-levende naar levende structuren behoort als een van de waarschijnlijke mogelijkheden. Voor Monod, aldus I. Prigogine, zijn de levende wezens marginale, ternauwernood met de natuurwetten in overeenstemming te brengen verschijnselen, voor mij zijn ze een normale, uit de natuurwetten zelf voortvloeiende ‘bekroning’ ervan.

[p. 533]

Het fundamentele verworven inzicht luidt: kleine verstoringen van de bestaande voorlopige evenwichtstoestand, zogeheten fluctuaties, verdwijnen vaak weer vanzelf en tasten de reeds bestaande orde niet aan; grotere verstoringen kùnnen het paradoxale gevolg hebben, geheel nieuwe én ordelijker structuren op te wekken, dissipatieve structuren, die uit wanorde meer orde te voorschijn doen komen.

Beide gevallen kunnen met een door Prigogine zelf meermalen geciteerd, bijzonder eenvoudig voorbeeld geïllustreerd worden. Wat gebeurt er wanneer een vloeistoflaagje van onderen verwarmd wordt? Gebeurt die verwarming ‘voorzichtig’ genoeg, dan zal de warmte zich geleidelijk, op nog steeds wanordelijk moleculaire schaal uitbreiden, terwijl de vloeistof macrosco-

Om een (al verbreid) misverstand uit de wereld te helpen moeten hier een paar kwesties van terminologie worden opgehelderd. De klassieke thermodynamica, mét haar irreversibele entropiewet, wordt desondanks toch de reversibele en/of evenwichtsthermodynamica genoemd. Die benaming verwijst naar de boven vermelde en wezenlijke beperking ervan tot gesloten systemen, waarin reversibele processen als limietgevallen (zonder vermindering van entropie) ‘toegelaten’ zijn: systemen dus die in evenwicht zijn of onvermijdelijk vanuit de gestelde beginvoorwaarden tot evenwicht komen. De irreversibele thermodynamica daarentegen bestudeert uitdrukkelijk niet-gesloten systemen, die onder invloed van uitwendige krachten nooit tot evenwicht komen. De daarin constateerbare ontwikkelingen naar ordelijker stucturen maken juist het eigen studie-object van die thermodynamica uit. In die irreversibele of niet-evenwichts-thermodynamica onderscheidt men nog de lineaire en niet-lineaire thermodynamica (lineair doelt hier op de relatief eenvoudige - rechtlijnige - samenhang tussen de veranderlijken van het beschouwde proces). Beide benaderingen verschillen al naargelang zij systemen bestuderen die dicht bij of ver van het evenwicht liggen, en naar gelang de storingen van het evenwicht (door uitwendige krachten) gering of aanzienlijk zijn.

pisch in rust blijft en een relatief temperatuurverschil tussen boven- en onderkant bewaart. Wordt dit temperatuurverschil (door intenser verwarming onderaan of grotere afkoeling bovenaan) echter te groot, dan treden plotseling zogeheten convectiestromen op, waardoor miljarden moleculen gezamenlijk gaan stijgen of dalen en zich dus in eenzelfde richting bewegen.

De conclusie ligt voor de hand: de permanente en ‘storende’ aanvoer van energie werd in nieuwe en meer gedifferentieerde structuren, met een woord, in méér orde, omgezet. En het blijkt dat deze structuren, eenmaal ontstaan, zich geruime tijd in stand weten te houden.

Belangrijk in dit opzicht zijn de in de natuur veel voorkomende (en voor vele biologische processen relevante) verschillen in temperatuur en/of concentratie van materie in onderscheiden lagen. Een bijzonder fraai voorbeeld

[p. 534]

daarvan vond ik toevallig in een recent nummer van Scientific American.⁸ In tropische zeeën komt het wel vaker voor dat een warme en zout-rijke waterlaag in een vrij stabiel evenwicht rust op kouder en zoeter water: het op zich dichtere zoutwater heeft door zijn hogere temperatuur (nagenoeg) dezelfde dichtheid als het koelere zoetwater. In zo'n systeem schijnt nauwelijks nog iets anders te kunnen gebeuren dan een langzame homogenisatie van de hele watermassa door een alsmaar gelijkmatiger verdeling van de warmte en het opgeloste zout. Kleine storingen in het raakvlak (uitstulpingen van de ene laag in de andere) verdwijnen vaak weer vanzelf. Het gebeurt echter óók dat deze fluctuaties elkaar versterken en plotseling overslaan naar de (lang volgehouden) uitbreiding van zogeheten zout-vingers in de diepte en zoetwatervingers in de hoogte. En men heeft er zelfs al een verklaring voor gevonden: de warmte-energie plant zich sneller voort dan de materie-(zout) stroom. Begint een zoutvinger eenmaal te zakken, dan koelt hij zo vlug af, dat het zoutwater inderdaad dichter en zwaarder wordt en zijn neerwaartse beweging voortzet. Omgekeerd warmt een eenmaal uitgestoken zoetwatervinger vlugger op dan dat hij zout opslorpt: door verwarming minder dicht en licht geworden, zal hij blijven stijgen. Ook in dit geval ontstaan uit een nagenoeg stabiel evenwicht waarvan niet veel meer te ‘verwachten’ viel, nieuwe en ordelijker structuren.

Temperatuur- en concentratieverschillen spelen, zoals bekend, een heel belangrijke rol in de verschijnselen van de osmose: de wetten van de osmose bepalen wat er gebeurt wanneer twee oplossingen met verschillen in concentratie (en temperatuur) van elkaar gescheiden zijn door een zogeheten semi-permeabele wand of membraan (die slechts ten dele en selectief materietransport doorlaat). De manier waarop een levend organisme door zijn semi-permeabele celwanden heen de temperatuur- en concentratiefluctuaties van zijn milieu ‘verwerkt’ en er vaak bijzonder selectief mee omspringt, werd begrijpelijkerwijze een belangrijk onderzoeksveld van de irreversibele thermodynamica.

Nog onverwachter en belangrijker was een tweede ontdekking van de irreversibele thermodynamica.

De ontstane dissipatieve structuren kunnen zelfs van periodische aard zijn zowel in hun ruimtelijke opbouw als in het cyclisch karakter van hun werking, dat de regelmaat vertoont van een klok.

De Bénard-cellen illustreren het eerste geval. De boven vermelde convectiestromen in een dunne vloeistoflaag kunnen de vorm aannemen van een regelmatig geometrisch patroon, van naast elkaar gerangschikte convectiecellen, waarbinnen de vloeistof circuleert: een structuur die behouden blijft zolang de aanvoer van warmte duurt en die er al aardig als een cellenweefsel

8 J. Walker, The salt fountain and other curiosities based on the different density of fluids, in Scientific American, oktober 1977, pp. 145-150.

[p. 535]

uitziet. Het tweede geval is te illustreren met een eveneens aan J. Walker ontleend, relatief eenvoudig voorbeeld: de zogeheten zout-klok. Wordt een hoeveelheid zout-water in zoetwater ingedompeld en slechts door een kleine opening onderaan met dat zoetwater in contact gebracht, dan gebeuren er wondere dingen. Normaal zou men verwachten dat het dichtere zoutwater naarbuiten zou blijven stromen en zich geleidelijk in het zoetwater zou verdunnen. Een geringe fluctuatie bij de opening volstaat echter om een heel ander proces op gang te brengen: na een kortstondige zoutstroom door de opening, ontstaat een tegengestelde zoetwaterstroom, weer opgevolgd door een neerwaartse zoutstroom, zelf weer opgevolgd enz... Seelye Martin van de universiteit van Washington, die het verschijnsel in 1970 ontdekte, verkreeg op uiterst eenvoudige wijze een zout-klok, die met grote cyclische regelmaat vier dagen lang bleef werken.⁹ Dergelijke louter fysico-chemische en met opvallend gemak verkregen periodische schommelingen van materie- en/of energietransport acht Prigogine bijzonder verhelderend voor het opmerkelijke levensverschijnsel van de biologische klok. Daaronder verstaat men: de in levende wezens, weefsels of cellen cyclische of met regelmatige tussenpauzes optredende reacties, zelfs bij gelijkblijvende uitwendige invloeden. Prigogine en zijn medewerkers wisten het belangrijke glycolyseproces volledig in termen van een fysico-chemische klok te formuleren: glycolyse behelst de afbraak van glucose (in de spierweefsels) in afwezigheid van zuurstof, waarbij enige energie vrijkomt en waarvan het eindprodukt (melkzuur) door de lever opnieuw in glucose kan worden omgezet.

In zijn mededelingen aan de pers n.a.v. zijn Nobelprijs heeft Prigogine er uitdrukkelijk op gewezen dat het niet in zijn bedoeling lag àlle levensverschijnselen tot de fysica of de chemie te reduceren. Maar hij betoogde wel dat continuïteit tussen louter fysico-chemische dissipatieve structuren en de eveneens fysico-chemische biologische mechanismen veel groter is dan men pleegt aan te nemen. Het ontstaan van het leven en tenslotte ook de verschijning van de mens zijn in die thermodynamische context niet langer die onwaarschijnlijke, onvoorzienbare en onvoorspelbare ontwikkelingen die Monod beschreven had: ze waren, op het moment dàt ze optraden, de welhaast onvermijdelijke en noodzakelijke gevolgen van ons thans beter bekende natuurwetten.

9 Ibid., pp. 142-145.

Dissipatieve interpretaties

Sinds de opkomst van de moderne wetenschap schijnen ideologische (filosofische, theologische...) instanties de haast onweerstaanbare neiging te hebben om elke nieuwe wetenschappelijke bevinding dadelijk met klem af te wijzen of met enthousiasme binnen te halen. Darwins On the evolution of

[p. 536]

species was daar al een significant voorbeeld van. Het verscheen op 22 november 1859 en op 12 december 1859 schreef F. Engels al aan K. Marx: ‘Darwin die ik aan het lezen ben, is echt fameus. Uit die hoek was de teleologie nog niet kapot gemaakt, dat is thans gebeurd... de plompe Engelse methode moet je er natuurlijk op de koop toe bij nemen’.¹⁰ En enkele maanden later antwoordde Marx: ‘Ik heb veel gelezen de laatste maanden, o.a. Darwin. Ofschoon grof Engels uitgewerkt, is dit het boek dat de natuurhistorische grondslag voor onze visie bevat’.¹¹ Binnen de maand was Darwins ‘plomp’ (voor Duitse filosofen te empirisch-wetenschappelijk?) evolutionisme door het dialectisch-materialisme geannexeerd!

De ‘teleologie kapot maken’, daar was het ook Monod om te doen geweest. Zijn opzet was tegelijk radicaler dan alle vorige én origineler. Radicaal was zijn verwerping van elke vorm van teleologie of finalisme, d.w.z. van elke interpretatie die meende in de evolutie van het leven (en de mens) enige bedoeling of doel, enige intentie of zin te kunnen achterhalen. Het maakte voor hem nauwelijks enig verschil uit of daarmee werd bedoeld: de intentie van een scheppende God, een soort animisme à la Bergson of Teilhard de Chardin, de dialectische evolutie van de Geest volgens Hegel, of de dialectisch-materialistische evolutie van de materie volgens het marxisme. Al deze variaties op het thema finalisme braken stuk op Monods originele argumentatie ‘ex absurdo’: de totale onvoorzienbaarheid en onvoorspelbaarheid van de hele evolutie mét de mens die eruit voortgekomen was, maakte het volkomen ‘onredelijk’ nog enige beoogde of ‘ingeschreven’ zin (of bedoeling) te willen zien in een proces dat veel meer kans maakte niet dan ooit wel ééns te lukken. Al gaf Monod uitdrukkelijk toe dat er geen experiment kon uitgedacht worden dat de afwezigheid van enige zin of intentie in de evolutie zou aantonen (o.c., p. 33), toch meende hij dat de feitelijke en wetenschappelijk bewezen onwaarschijnlijkheid van het hele gebeuren niet langer verenigbaar was met om het even welke finalistische of teleologische (hypo)these.

10 Karl Marx-Friedrich Engels, Briefwechsel, Band 2, 1854-1860, p. 547. Geciteerd in Biologismus im 19. Jahhundert, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1973, pp. 49-50.

11 Ibid., p. 648 (brief nr. 720).

Ontkracht

Het is zonder meer duidelijk dat Prigogines irreversibele thermodynamica het voor Monod doorslaggevende argument grotendeels heeft ontkracht. Als het ontstaan en de evolutie van het leven, inclusief de daaruit voortgekomen mens, tot de ‘normale’ en ‘te verwachten’ ontwikkelingen van het natuurgebeuren behoren, dan is een finalistische interpretatie van dat gebeuren helemaal niet meer zo ‘onredelijk’ en ‘onzinnig’.

Maar dat wil nu ook weer niet zeggen dat men Prigogine voor de kar van het

[p. 537]

finalisme kan gaan spannen. Met de inzichten van de irreversibele thermodynamica kan men opnieuw alle kanten uit, en dat hoeft geenszins die van een ‘finalistische’ interpretatie te zijn. Het tegendeel is zelfs mogelijk en is al gebeurd. In een korte bijdrage betoogde Prof. G. Van Binst van de Vrije Universiteit te Brussel dat Prigogine ons bevrijd heeft van een paradoxale consequentie die, tegen Monods bedoelingen in, toch uit diens stellingen voortvloeide. Monod had de feitelijk bestaande evolutie zo onwaarschijnlijk en onverklaarbaar gemaakt, dat wij bijna gedwongen waren opnieuw naar ‘deïstische’ of ‘animistische’ verklaringen terug te grijpen! De fysico-chemische continuïteit tussen levende en niet-levende structuren blijkt nu echter zo groot te zijn, dat alle andere verklaringen van de evolutie van het leven en het verschijnsel ‘mens’ voorgoed overbodig zijn. Op de vraag wie we zijn en wat onze samenleving voorstelt, ligt nu ‘tenminste al een rationeel en coherent antwoord in het vooruitzicht’, aangezien ‘de nieuwe thermodynamica veel verder reikt dan het zuiver fysico-chemische vlak’ en met name ‘ons ook zal toelaten de sociologische evolutie van de mens te begrijpen’, in welke evolutie de ‘chemische signaalstoffen van b.v. termieten- en bijenmaatschappijen vervangen werden door andere communicatiemiddelen, zoals het woord, de taal’. Wel is volgens de auteur nog enige ‘vijandigheid tegen zo'n onderzoek te verwachten van de zijde van de volgelingen van ideologieën die doorgaans op zuivere ficties berusten’.¹²

Wij hebben hier te maken met een merkwaardig fenomeen, dat op het eerste gezicht erg veel lijkt op ‘van alle hout pijlen maken’. Monod vond enorm veel bijval omdat zijn ‘onwaarschijnlijke mens’ voorgoed elke finalistische visie scheen te ondermijnen. Prigogine, die een tegengestelde wetenschappelijke interpretatie plausibel maakt, wordt begroet als de man die ons in staat stelt de hele mens-wetenschap tot de thermodynamica te reduceren! In feite zitten wij ook nà Prigogine nog steeds met de fundamentele vraag naar de objectiviteit, de volledigheid en/of exclusiviteit van de empirisch-wetenschappelijke benadering van het ‘verschijnsel mens’. Het neopositivistische standpunt dienaangaande is voldoende bekend, en zou in de hier besproken context ongeveer als volgt kunnen luiden: in naam van de in het vooruitzicht gestelde perfecte kennis van 's mensen fysico-chemische continuïteit met de hele levende en zelfs niet-levende wereld, hoeven wij niet verder te onderzoeken (mógen wij zelfs niet verder onderzoeken) op grond waarvan dat merkwaardige produkt van de evolutie er ooit toe gekomen is de vraag te stellen naar ‘de zin van het bestaan’.

Monod was eerlijk genoeg dat neopositivistisch taboe uitsluitend te funderen op het ‘aan alle kennis voorafgaand axiomatisch postulaat’, dat zegt dat de positief-wetenschappelijke kennis de enig geldige, enig objectieve ontslui-

12 G. Van Binst, De Nobelprijs voor Chemie 1977 aan een Belgisch hoogleraar Ilya Prigogine, in Intermediair, 9 dec. 1977, blz. 5-6.

[p. 538]

ting is van de waarheid, van het wezen van de mens en van zijn relaties tot het universum (o.c. p. 191). Dat postulaat is evenwel geen evidentie, maar een bewuste ‘filosofische’ keuze, een keuze die niet alleen van christelijke zijde betwist kon worden.

Vanzelfsprekend bewijzen ook Prigogines dissipatieve structuren niet dat er een intentie of zin in de evolutie van het leven verborgen zit. Zoals Monod weert ook Prigogine in zijn theorie bewust, en methodologisch volkomen terecht, elk mechanisme van niet-fysico-chemische aard, dat op het gepaste moment wat meer orde in de ontwikkeling zou moeten aanbrengen. Zijn bijzondere verdienste was het juist, aan te tonen dat de overgang van niet-leven naar leven zo'n hulp van buiten af minder dan ooit nodig blijkt te hebben. En daarmee worden een aantal nog overlevende ‘deïstische’ verklaringen van die overgang inderdaad alsmaar overbodiger.

Of daarmee tevens de ‘hypothese: zin of onzin van het menselijk bestaan’ of zelfs de ‘hypothese-God’ overbodig worden, is een vraag die niet kan worden beslecht op het vlak van de fysico-chemische continuïteit van de mens met het hele universum en zijn natuurwetten. De vraag en het antwoord daarop ontspringen aan de specifieke prestaties waartoe alleen de mens in staat is: niet slechts produkt van, maar evenzeer reflectie op een evolutie, die hij sinds duizenden jaren probeert enigermate zelf te voltrekken in zijn intellectueel, cultureel en ethisch handelen.