I min pure ungdom hadde jeg en drøm om å bli skuespiller, subsidiært forfatter av storslagne romaner – inntil den dagen læreren på realskolen begynte å jage den fordømte x’ en rundt på tavla.

Jeg fant ingen fornuft i det han holdt på med, og kunne ikke få meg til å følge meningsløse matematiske oppskrifter. Jeg har egentlig aldri vært særlig god med oppskrifter, ikke engang innen matlaging. Fordi jeg ikke kunne få venstre hjernealvdel til å utføre det som den høyre ikke kunne begripe, utviklet jeg et slags kjærlighetshat til matematikken, der kjærligheten med tiden kom til å dominere.

I de første studieårene brakte hvert semester med seg nye åpenbaringer av naturens og de matematiske strukturenes skjønnhet og orden, og den reduksjonistiske metoden syntes å inneha en uutømmelig kraft. Jeg ville studere materiens og tankens minste byggesteiner - the theory of everything.

Så ble jeg eksponert for statistisk fysikk og innså at en masse kan sies om materiens egenskaper uten å vite mye om de mikroskopiske fysiske lovene. I 1973 flyttet jeg fra UiO til det nye universitetet i Tromsø for å ta hovedfag i plasmafysikk, læren om materiens fjerde tilstand - systemer av et enormt antall vekselvirkende, elektrisk ladete partikler. Jeg var blitt fortalt at 99% av universets materie befant seg i denne tilstanden, og at å kontrollere supervarme plasma innfanget i magnetfelt var nøkkelen til kontrollert utnyttelse av kjernefusjon som en uutømmelig energikilde.

Plasma kan som oftest beskrives innen rammen av klassisk fysikk, men likevel ble det snart klart for meg at de grunnleggende fysiske lovene i sin rå form var til liten hjelp. Først måtte jeg innse at det enorme antallet likninger som skulle til for å beskrive et like enormt antall partikler krevde en eller annen form for forenkling, der man beskriver middelverdier i stedet for å følge hver enkelt partikkel. Dette innebærer at de forenklete modellene i en viss forstand blir ”mindre nøyaktige” enn de opprinnelige.

På den annen side viser det seg at de forenklete modellene har den bemerkelseverdige egenskapen at de gir tiden en retning. Mens den ”nøyaktige” mikroskopiske beskrivelsen er tids-reversibel, er den grovere beskrivelsen irreversibel. En av de dypeste erfaringene vi gjør som levende vesener er at tiden har en retning - vi blir ikke yngre med årene. Så i en viss forstand er den grove, forenklete beskrivelsen en bedre representasjon av virkeligheten enn den mikroskopiske.

Gjennom 1980-årene ble mange vitenskaper eksponert for det nye kaos-paradigmet. Kunnskapen om at enkle systemer og enkle modeller med få frihetsgrader kunne framvise ekstremt kompleks dynamikk var et sjokk for mange, og selv i dag er de dyptgripende konsevensene av denne innsikten ikke erkjent i alle berørte fagmiljøer, selv ikke innen fysikkfaget.

En annen innsikt som også grodde fram på 80-tallet, var allestedsnærværet av såkalt skalainvarians i naturen. Denne kan i hovedsak tilskrives Benoit Mandelbrot og hans vidunderlige bok ”The Fractal Geometry of Nature”. Danske Per Bak og hans kolleger demonstrerte at slik skalainvarians opptrer spontant i såkalte sandhaugmodeller. Dette er cellulære automater med mange frihetsgrader men med ekstremt enkle lokale vekselvirkninger mellom naboceller.

Denne skalainvariansen innebærer at systemet organiserer seg selv til en tilstand der dynamiske strukturer (også kalt laviner) opptrer på alle tilgjengelige skalaer i rom og tid. Slike kritiske fenomener var allerede kjent fra faseoverganger, slik som fordelingen av isflak på en pytt i øyeblikket den fryser til. Men i slike tilfeller må temperaturen justeres til å være akkurat på frysepunktet. I sandhaugmodellene vil systemet selvorganiseres til den kritiske tilstanden og forbli der. Dette stimulerte Per Bak til å døpe dette fenomenet selvorganisert kritikalitet, og han trodde at slike mekanismer kunne forklare den utbredte forekomsten av skalainvarians i naturen.

Betydningen av sandhaug-paradigmet er kontroversielt, men ideen om å modellere virkeligheten som komplekse systemer bestående av et stort antall vekselvirkende aktører, og som viser framvekst av global dynamikk som ikke er styrt av en ytre kontrollfunksjon, er nå akseptert som en fruktbar vitenskapelig tilnærmingsmåte i mange fagmiljø.

En av de største utfordringene for denne nye vitenskapelige disiplinen er å utvikle et nytt fagspråk som kan forstås på tvers av de tradisjonelle disiplinene. Vi må være rede til å droppe noe av vår spesialiserte sjargong, uten å ende opp i new age vitenskap.

Vi må motarbeide dysleksien som er i ferd med å utvikle seg hos computerfreakene, og dyskalkulien som er så utbredt i humaniora og som sprer seg som en gift i den oppvoksende generasjonen. Vi trenger en ny type av vitenskapsmennesker som snakker et transfaglig språk – de transleksuelle.

Vil du lese mer om komplekse systemer, så besøk min hjemmeside.