Hur mycket kan förklaras med vetenskap?

Kvantmekanisk beräkningsteori är en ny vetenskapsgren som sätter gränserna för vad som är möjligt att förklara.David Deutsch - den kvantmekaniska beräkningsteorins "fader" -anser att det är möjligt att designa ett avgränsat fysiskt objekt som kan simulera med obegränsad naturtrogenhet varje annat fysiskt objekt eller process. Alla fysiska lagar kan alltså innefattas i ett enda fysiskt objekt. Att det är möjligt att förena hela existensen på detta sätt gör det också möjligt att förstå den! Existensen i sin helhet är därmed självförklarande genom de fysiska lagarna, men aldrig utanför, över eller bortom dem.

Kan livets mysterium förstås med vetenskap?

Aristoteles försökte urskilja en fundamental fysisk egenskap hos livet som skilde ut det från icke-levande materia, nämligen ursprunglig rörelse.

Vi vet idag att det är fel. Tunga atomkärnor kan vara oförändrade i miljarder år för att sedan, utan yttre stimulus, plötsligt falla samman i vad som i Aristoteles mening måste betecknas som en ursprunglig rörelse. Men ingen skulle komma på tanken att tillskriva dem liv.

I själva verket kommer knappast några moderna tänkare på tanken att tillskriva livet någon fundamental fysisk egenskap över huvud taget. Alla egenskaper hos liv kan finnas i död materia och tvärtom.

Men Aristoteles hade rätt. Det finns en fundamental fysisk egenskap som urskiljer levande materia från allt annat. Men inte förrän många-världar tolkningen av kvantmekaniken fanns tillgänglig gick det att bestämma denna fysiska egenskap.

Allt liv på jorden utgår från molekyler som förmår sin omgivning att reproducera sig själva. Dessa kallas gener. I själva verket består generna av en sekvens mindre molekyler som bildar ett program i programmeringsspråket den genetiska koden. Under vissa yttre betingelser utförs programmen inom en organisms celler. Resultatet är alltid produktionen av en eller annan kemisk substans. Nivå efter nivå av sådana kemiska lågnivåprogram bygger - genom komplexa feedbackmekanismer - upp hela organismer, instruerar hur organismerna ska överleva, föröka sig och ytterst reproducera nya gener och celler som utför programmen på nytt.

Den genetiska koden byggs upp av fyra olika molekyler som allmänt förkortas till A,C,G och T. En mer eller mindre lång kedja av dessa molekyler oavsett sekvensens ordning kallas DNA. I en organism kontribuerar vissa sekvenser till att generna reproducerar sig medan andra sekvenser bara är skräpkod. Dvs de gör ingen skillnad för programexekveringen. Liksom i alla program är det inte sekvensen i sig utan var den förekommer som bestämmer dess funktionalitet. En skräpsekvens kan alltså vara identisk med en fungerande sekvens. Med andra ord kan vi ha två molekylkedjor som inte går att skilja åt, men den ena bygger liv medan den andra inte har ett vittens med livet att göra!

Hur kan då livet ha en särskiljande fysisk egenskap?

Den mest omfattande, mest exakta vetenskapliga teori som någonsin har konstruerats - kvantmekaniken - håller sig med en otroligt stor världsbild. Enligt många världar-tolkningen av kvantmekaniken finns det inte ett universum det finns många. Fysiker kallar det multiversum. Vad ryms inom denna större verklighet? Jo det finns en oändlig mängd parallella världar till vår egen. Och då menas exakta kopior ner till minsta elementärpartikel av hela vårt universum! Sedan finns det en oändlig mängd världar som skiljer sig från vårt universum bara med positionen hos en enda elementarpartikel. Sedan finns det en oändligt mycket större oändlig mängd andra världar som skiljer allt från två elementarpartiklars läge till total oigenkännlighet visavi vårt universum. Men alla dessa världar följer kvantmekanikens rörelselagar.

Verkligheten består alltså av parallella världar - ett multiversum. I varje universum förändras molekylkedjorna slumpmässigt genom mutationer. I världar som liknar vår finns levande organismer parallella till våra egna i liknande miljöer. Om vi kunde titta på sekvenserna i deras DNA skulle vi upptäcka att av de två identiska sekvenser i vårt exempel av fungerande gen och skräp kan vi bara återfinna den fungerande delen. Skräpsekvensen är genom mutationseffekter slumpmässigt olik i alla andra världar än vår egen. Det naturliga urvalet har behållt den fungerande sekvensen på sin rätta plats i alla närbesläktade världar. Sådana mellanuniversella kristaller är livets fysiska egenart och ett unikum i multiversum.

Vad har livet med existensens väsen att göra?

Allt liv på jorden utgår alltså från molekyler (gener) som förmår sin omgivning att reproducera sig själva. Den närmsta omgivningen till en gen är oftast andra gener. Den närmsta omgivningen därefter är oftast en cell. Därfefter en organism. Därefter de betingelser (den nisch) organismen lever och förökar sig under.

Man kan säga att en gen lyckas återskapa sig själv i den mån den har kunskap om denna samlade omgivning. Det är genens nisch. En sådan nisch är i själva verket den mängd mer eller mindre varierande omgivningar där genen skulle lyckas med sitt återskapartrick.

Den exakta utformningen hos en gen kan ofta inte variera mycket utan att den skulle misslyckas med att återskapa sig själv i större delen av sin nisch. Ju mindre variation som tillåts ju bättre anpassad är den till sin nisch. Hur genvarianter som skulle kunna existera skulle förhålla sig i omgivningar som skulle kunna existera i genens nisch är lika mycket en del av genens kunskapsinnehåll som att den faktiska genen lyckas återskapa sig i en viss omgivning.

Datorsimuleringar av verkligheten (virtuell verklighet) kan verka mer eller mindre verklighetstrogna. Graden av verklighetstrohet hos exempelvis en flygsimulator beror inte bara på hur den reagerar på faktiska kommandon utan lika mycket på hur den skulle reagera på kommandon som skulle kunna inträffa och är lika mycket del av kunskapsinnehållet i datorsimuleringsprogrammet som en faktiskt genomförd simulering.

Detta underliga beroende generna såväl som datorprogrammet står under är ingen ytlig likhet utan är en direkt följd av att båda är förkroppsligad kunskap. De behandlar sin omgivning med kunskap. Vi gör samma sak i hjärnan när vi tänker oss följderna av olika handlingssätt innan vi bestämmer oss för en av många möjliga handlingar. Ju bättre vi är på det ju bättre är vår chans att få behålla vår kunskap. Vi överlever. Datorprogrammets simulering "hänger sig" inte. Genen lyckas återskapa sig själv.

Kunskap är till sin natur beräknande. Beräkning kräver kunskap. Det märkliga är att den kvantmekaniska beräkningsteorin som vi inledde artikel med säger att att det är möjligt att designa (beräkna) ett avgränsat fysiskt objekt som kan simulera med obegränsad naturtrogenhet varje annat fysiskt objekt eller process.

Detta som djupast förenar existensen. Det som vår djupaste fysikaliska teori säger om verklighetens substans. Detta visar sig ha sitt embryo i livet själv.