PreprintPDF Available

Een realistische, trans-disciplinaire ontologie voor de empirische basis van de wetenschap: Bijdragen van de Operator Theorie. (A transdisciplinary realist ontology for the empirical basis in science: contributions of the Operator Theory)

Authors:
Preprints and early-stage research may not have been peer reviewed yet.

Abstract and Figures

Onze samenleving is afhankelijk van gefundeerde kennis over de wereld. De belangrijkste bron van zulke kennis is de wetenschap. Wetenschap baseert zich op waarnemingen van de wereld die worden vertaald in waarnemingsuitspraken. Deze uitspraken vormen de 'empirische basis'. De communicatie over de empirische basis en afgeleide theorie is afhankelijk van bijpassende terminologie/ontologie. Brede wetenschappelijke communicatie is makkelijker op basis van een trans-disciplinaire ontologie waarvan de begrippen zo precies mogelijk aansluiten bij de fysische werkelijkheid. Als bijdrage aan de totstandkoming van een dergelijke ontologie biedt dit artikel een korte introductie van bestaande inzichten op dit vlak, en een inventarisatie van openstaande ontologische uitdagingen. Daarna volgt een bespreking van hoe een nieuwe ordening, de Operator Theorie (OT), kan bijdragen aan oplossingen. De belangrijkste ontologische vernieuwing die de OT voorstelt is de introductie van het begrip 'operator', dat een tweedeling mogelijk maakt van enerzijds operatoren, en anderzijds dingen die bestaan uit meerdere operatoren en geen operator zijn. Deze tweedeling heeft een aantal fundamentele implicaties voor de gangbare ontologie. De OT houdt bovendien rekening met de relativiteit van ordeningen en met ontstaansgeschiedenissen van entiteiten. De discussie vergelijkt een aantal gangbare benaderingen met de benadering van de OT.
Content may be subject to copyright.
Een realistische, trans-disciplinaire ontologie voor de empirische
basis van de wetenschap: Bijdragen van de Operator Theorie.
(A transdisciplinary realist ontology for the empirical basis in science: contributions of the Operator
Theory)
Dr. dr. Gerard Jagers op Akkerhuis
(Versie 11 feb 2018)
Samenvatting
Onze samenleving is afhankelijk van gefundeerde kennis over de wereld. De belangrijkste bron van
zulke kennis is de wetenschap. Wetenschap baseert zich op waarnemingen van de wereld die
worden vertaald in waarnemingsuitspraken. Deze uitspraken vormen de ‘empirische basis’. De
communicatie over de empirische basis en afgeleide theorie is afhankelijk van bijpassende
terminologie/ontologie. Brede wetenschappelijke communicatie is makkelijker op basis van een
trans-disciplinaire ontologie waarvan de begrippen zo precies mogelijk aansluiten bij de fysische
werkelijkheid. Als bijdrage aan de totstandkoming van een dergelijke ontologie biedt dit artikel een
korte introductie van bestaande inzichten op dit vlak, en een inventarisatie van openstaande
ontologische uitdagingen. Daarna volgt een bespreking van hoe een nieuwe ordening, de Operator
Theorie (OT), kan bijdragen aan oplossingen. De belangrijkste ontologische vernieuwing die de OT
voorstelt is de introductie van het begrip ‘operator’, dat een tweedeling mogelijk maakt van enerzijds
operatoren, en anderzijds dingen die bestaan uit meerdere operatoren en geen operator zijn. Deze
tweedeling heeft een aantal fundamentele implicaties voor de gangbare ontologie. De OT houdt
bovendien rekening met de relativiteit van ordeningen en met ontstaansgeschiedenissen van
entiteiten. De discussie vergelijkt een aantal gangbare benaderingen met de benadering van de OT.
Trefwoorden
Filosofie, empirische basis, fysische basis, ontologie, major evolutionary transitions, Basic Formal
Ontology, hierarchie, niveaus van organisatie, complexiteit, trans-disciplinariteit, operator,
interactiesysteem, DICE
1. Inleiding
1.1 Het wetenschappelijk belang van een ontologie voor de empirische basis
De wereld is complex. Het hanteren en ordenen van deze complexiteit is voor mensen van
levensbelang. Bijvoorbeeld, een holbewoner die wordt aangevallen door een slang moet weten of
deze slang giftig is. Het dagelijkse leven vereist kennis van honderdduizenden verschillende dingen
en handelingen. Om grip te houden op al deze kennis, zoeken mensen naar algemene patronen, en
de verklaringen van deze patronen. Mensen zoeken naar ordening. Door kennis te ordenen is deze
ook gemakkelijker met anderen te delen. Voor het delen gebruiken mensen verschillende methoden,
variërend van ‘voordoen’ tot een talige uitleg. Een talige uitleg maakt gebruik van een classificatie
van dingen, hun eigenschappen en gebeurtenissen. Een dergelijke classificatie heet ook wel een
ontologie.
Een ontologie is verstrengeld met een cultuur. Een gemeenschappelijke ontologie kan de indruk
wekken dat iedereen in een denkbeeldige zee met begrippen zwemt. Alle betrokkenen begrijpen
elkaar zonder moeite. Tegelijk is voor mensen in deze begrippen-zee lastig om originele inzichten te
bedenken. Bijvoorbeeld, in een wereld waarin nog geen machines bestaan is het lastig om op het
idee te komen van een auto. Wie toevallig wel een auto bedenkt krijgt een zware taak om uit te
leggen wat een auto is. Immers, de gangbare taal en haar ontologie heeft maar weinig noodzaak
voor, of binding met dit nieuwe begrip.
De analogie van de auto is relevant voor dit artikel, omdat het ook hier gaat over een toevoeging aan
een gangbare ontologie. Er zijn verschillende redenen om een voorstel te doen om de gangbare
ontologie uit te breiden. Ten eerste ontbreekt in de gangbare ontologie een strikte hiërarchische
mogelijkheid om fysische en biologische entiteiten te verbinden, wat nodig is voor een trans-
disciplinaire ontologie. Als dit wel mogelijk zou zijn zou dit de uitwisseling van wetenschappelijke
kennis makkelijker maken. Ten tweede zijn er een aantal fundamentele problemen met gangbare
visies op belangrijke concepten zoals: ‘eenheid’, ‘deeltje’, ‘organisme’, ‘systeem’ en ‘hiërarchie’. Van
deze begrippen zijn veelal geen definities voorhanden die een binaire indeling mogelijk maken zodat
een object wel of niet voldoet. Een binaire definitie eist dat criteria ‘noodzakelijk en afdoende’ zijn
(Engels: ‘necessary and sufficient’). Soms is er twijfel of een begrip wel een binaire definitie heeft.
Bijvoorbeeld van het begrip ‘leven’ beweren auteurs dat een binaire definitie niet nodig is (Van der
Steen 1997), niet mogelijk is (Cleland and Chyba 2002, Machery 2012), of zelfs schadelijk is voor de
wetenschap (Hengeveld 2010). Het is eenvoudig te beredeneren dat een dergelijk sceptische houding
niet snel zal leiden tot onderzoek om de hierboven gesignaleerde ontologische problemen op te
lossen.
Als zoekrichting voor het vinden van oplossingen voor bovenstaande problemen gebruikt dit artikel
een recent ontwikkelde theorie, de zogenaamde Operator Theorie (kort: OT). In de OT staan een
speciaal soort fysieke eenheden centraal, de zogenaamde operatoren. Het keuze voor het begrip
operator voert terug op het werk van Waddington (1969), en kan worden gezien als een toevoeging
aan de verzameling van eenheidsbegrippen zoals object, organisme, eenheid, deeltje, token,
individu, holon (Koestler 1967, p. 48), interactor (Hull 1988), ding, entiteit, etc. Terwijl definities van
deze begrippen afhangen van criteria gebaseerd op de actuele toestand ervan, schept de OT de
mogelijkheid om zowel fysische als biologische operatoren te definiëren op basis van een
hiërarchische ordening die ontstaat door in stappen toenemende complexiteit.
Bijdragen aan de ontologie vallen binnen het werkveld van de wetenschapstheorie. Immers, de
wetenschapstheorie denkt na over de fundering van wetenschap in uitspraken over alle ervaringen
met, waarnemingen van, en metingen van de ons omringende wereld. Deze uitspraken vormen de
empirische basis. De hiërarchische ordening van de Operator Theorie voegt een nieuw aspect toe
aan de ontologie die wordt gebruikt voor de empirische basis. Met deze vernieuwing als
uitgangspunt bespreekt dit artikel een route naar een realistische, trans-disciplinaire ontologie voor
de empirische basis van de wetenschap.
Verschillende manieren om te ordenen
Zoals hierboven al kort is aangeduid, hebben mensen altijd redenen gehad om hun ervaringen met
de wereld te ordenen. Sinds de oude filosofen zijn een aantal ordenende zienswijzen op de
voorgrond getreden die het historisch-filosofisch startpunt vormen voor deze studie.
Deeltjes en periodieke systemen. Een op ‘bouwstenen’ gebaseerde zienswijze veronderstelt dat de
fysische wereld zijn basis heeft in een soort ‘kleinste deeltjes’. Dit idee wordt toegerekend aan
Democritus (460-370 BC) die zich afvroeg of men door een bepaald object steeds opnieuw in twee
stukken te snijden zou uitkomen bij deeltjes die massief en niet meer snijdbaar zijn. Zulke
theoretische deeltjes noemde hij ‘atomen’ (a=niet, tomeo=snijden). Democritus dacht ook na over
eigenschappen van zulke atomen als basis voor het begrijpen van de constructie van alle grote
dingen in de wereld. Tegenwoordig beschouwt men niet atomen, maar ‘fundamentele deeltjes’ als
de kleinste basis. De eigenschappen van fundamentele deeltjes zijn gerangschikt in een systeem dat
‘het standaardmodel’ heet. En voor atomen is ondertussen een modern model ontwikkeld met een
bijbehorend periodiek systeem van de elementen’ (Mendeleev 1871).
Scala Naturae. Een tweede zienswijze die sinds de Griekse oudheid veel invloed heeft is die van
hiërarchie. Een bekende hiërarchische benadering is de zogenaamde ‘ladder van de natuur’, of Scala
Naturae (historische review door Lovejoy 1936). Volgens Aristoteles staan dieren boven planten,
omdat dieren kunnen voelen en bewegen. En Aristoteles plaatst vertebraten -met bloed- boven
evertebraten die ‘geen bloed hebben’. In de middeleeuwen biedt de Scala Naturae een allegorie voor
een religieuze wereldorde, met god en engelen bovenaan, en zand onderaan. In de ecologie maakt
men tegenwoordig veel gebruik van een model voor niveaus van organisatie met de naam
‘ecologische hiërarchie’. Dit is een Scala Naturae-achtige ordening met onderaan atomen en
moleculen, en hoger op de ladder bijvoorbeeld organen, organismen, populaties en ecosystemen.
Een opvallend aspect van ecologische hiërarchieën is dat deze zelden eenduidige criteria hanteren
voor het begrip ‘volgend niveau’, wat blijkt uit het grote aantal verschillende interpretatie in onder
andere Weiss (1971), Close (1983), de Kruijf (1991), Haber (1994), Naveh & Lieberman (1994),
Odum (1994), Hogh Jensen (1998) en Korn (2002).
Evolutie. Een derde zienswijze hangt samen met de wens alle organismen op aarde te ordenen en
hun diversiteit te verklaren. In de tijd van Linnaeus (1707-1778) heerst in de westerse wereld de
algemene opinie dat planten en dieren zijn geschapen als onveranderlijke typen. Voor deze
onveranderlijke typen construeert Linnaeus een taxonomische ordening. Later bedenkt Darwin een
wetenschappelijke causale onderbouwing voor Linnaeus’ taxonomie: de evolutietheorie (Darwin
1859). Darwin beschrijft het begrip evolutie als een geleidelijke reproductieve isolatie van groepen
organismen (soorten’ of ‘populaties’) die het resultaat is van het samenspel van de accumulatie -
over vele generaties- van kleine verschillen tussen ouders en hun nakomelingen, en verschillen in
overleving in een ecosysteem. In de 20e eeuw is men daarnaast aandacht gaan besteden aan
sprongen tijdens de evolutie. Er is sprake van een sprong op het moment dat zelfstandige
individuen samen een grotere eenheid vormen, bijvoorbeeld zoals cellen in een embryo zich samen
ontwikkelen tot een geïntegreerd meercellig organisme. Onder de term ‘symbiogenese’ worden
verschillende vormen van integratie besproken door Merezkovsky (1905) en Kozo-Polansky (in
Margulis 2011). Een brede visie op deze sprongen biedt de theorie van ‘majeure evolutionaire
transities’ (Szathmary en Maynard Smith 1995).
De bovenstaande drie voorbeelden bieden ordeningen met verschillende invalshoeken. Het gaat
daarbij om losse theoretische brokstukken. De brokken bieden geen samenhangende trans-
disciplinaire structuur. Dit laat ruimte voor de ontwikkeling van een trans-disciplinair theoretisch
raamwerk met bijbehorende ontologie, die een belangrijke bijdrage kan leveren aan de
communicatie in de wetenschap. Hier ligt een uitdaging voor de wetenschapstheorie, aangezien deze
discipline zich bezig houdt met empirisch gefundeerde kennis over de fysische werkelijkheid (Geurts
1978, Luyten en Hoefnagel 1995). Empirische kennis heet gefundeerd als zij kan worden geëvalueerd
door toetsing en/of falsificatie op basis van empirische data. Het wetenschapstheoretische doel
waarnaar dit artikel streeft is een trans-disciplinaire ontologie die zo nauwkeurig mogelijk aansluit bij
de fysische werkelijkheid. Daarbij past het beeld dat de rijen mais op een akker alleen te zien zijn als
je van de goede kant kijkt. Ook is de uitspraak van Plato toepasselijk over het zoeken naar
categorieën die samenvallen met de ‘gewrichten’ van de natuur (Plato: Phaedrus 265d-266a). Om dit
doel te bereiken is gekozen voor een realistische visie op de werkelijkheid als uitgangspunt.
1.2 Waarom een realistische visie: voordelen en uitdagingen
Deze studie gaat uit van een realistische visie op de werkelijkheid. Een realistische visie
vooronderstelt dat het bestaan van fysische entiteiten niet afhangt van menselijke observatie.
Tegelijkertijd zal een realist nooit proberen te bewijzen dat entiteiten exact bestaan in de vorm
waarin mensen zich deze voorstellen. Het ding an sich blijft immers onkenbaar. Waar het wél om
gaat is het aannemelijk maken van de link met de fysische werkelijkheid.
Voordelen. In tegenstelling tot een idealistische benadering -waarbij dingen vooral in de geest
bestaan- kiest dit artikel voor een realistische metafysica: de dingen bestaan onafhankelijk van ons
en zijn tot op zekere hoogte kenbaar (zie o.a. Derksen 1980). Een realistische benadering
vooronderstelt dat interacties tussen entiteiten causale verklaringen mogelijk maken. Als de
realistische benadering niet juist zou zijn, bijvoorbeeld omdat alle entiteiten in de wereld fictief zijn,
of omdat entiteiten alleen bestaan zolang wij deze waarnemen, dan zou een causale reconstructie
van de wording van het heelal niet onderbouwd kunnen worden. Een realistische benadering maakt
een causale onderbouwing van empirische wetenschap mogelijk. Deze onderbouwing start met
fysische entiteiten en hun dynamiek (Figuur 1). Deze entiteiten vormen het object van onderzoek. En
onderzoek leidt tot waarnemingsuitspraken over allerlei soorten dingen en gebeurtenissen. Deze
uitspraken vormen de empirische basis van de wetenschap. Op basis van bovenstaande argumenten
is in dit artikel gekozen voor een realistische filosofie als het uitgangspunt van de zoektocht naar een
omvattende ontologie voor de empirische basis.
Figuur 1: Relaties van entiteiten in de (externe) wereld met de empirische basis van de wetenschap.
Een realistische benadering kent ook problemen. Ten eerste moeten er redelijke (experimentele)
gronden zijn voor het bestaan van fysische entiteiten. Ten tweede deelt de natuur haar fysische
entiteiten niet zelf in klassen in.
Redelijke gronden. Van bepaalde entiteiten kan iedere mens het bestaan met eigen zintuigen
vaststellen. Dit geldt bijvoorbeeld voor een koe, een tafel en een appel. Daarnaast bestaan er veel
entiteiten die mensen niet direct kunnen waarnemen. Bijvoorbeeld, een bacterie is alleen te zien met
hulp van een microscoop. Als de theorie over het bouwen en de werking van technische
uitbreidingen van de menselijke interface (microscoop, bril, telescoop, large hadron collider, etc.) als
onproblematische achtergrondkennis wordt beschouwd dan is het aannemelijk dat de
waarnemingen die met behulp van deze interface worden gedaan gefundeerde feiten opleveren over
de werkelijkheid.
Klassen en klassegrenzen. Om onderdelen van de wereld in klassen in te delen, is het nodig om
klassengrenzen te definiëren. Klassen kunnen verschillen in de scherpte van hun grens. Het bestaan
van scherpe klassengrenzen is bijvoorbeeld aannemelijk voor alle atoomkernen. Behalve het proton
van waterstof, bestaan alle overige atoomkernen uit combinaties van 1 of meer protonen en 1 of
meer neutronen. Voor veel andere objecten, zoals ‘stoelen’, ‘gele bladeren’, of ‘water’, is het lastiger
om criteria te vinden voor classificatie en begrenzing. Het lijkt dus zinvol om een discussie over
grenzen van klassen op te splitsen, en te zoeken naar domeinen waar klassen wel eenduidige
definities kennen, en domeinen waar dat niet, of in beperkte mate het geval is.
Terwijl bovenstaande overwegingen zich richten op een realistisch-filosofisch perspectief op
ontologie, richt de volgende alinea zich op logische criteria voor een ontologie.
1.3 Waaraan moet een ontologie voor de empirische basis voldoen?
Aan een brede ontologie voor de empirische basis van de wetenschap stelt dit artikel een aantal
eisen: a. Zij geeft criteria voor de identificatie van alle verschillende typen objecten die onderdeel zijn
van de empirische basis. b. Zij geeft criteria voor het classificeren van objecten op verschillende
niveaus van organisatie. Dit bekent dat de ontologie criteria moet bieden voor de grenzen tussen
niveaus, en dus het begin en eind van elk niveau. c. Zij heeft een trans-disciplinaire opzet met
toepassingsmogelijkheden binnen de fysica, de biologie, de ecologie, de psychologie, de sociologie,
etc. d. Zij gaat uit van een logica die als het ware vanaf de bodem kan worden opgebouwd. Een
opbouw van onder af heeft het voordeel dat basale fysische objecten en eenvoudige definities het
startpunt zijn voor hogere orde fysische objecten en meer gecompliceerde definities. Het doel
daarbij is te komen tot een minimaal noodzakelijke complexiteit in representatie.
In de loop van dit artikel zullen bouwstenen worden gezocht voor een ontologie die aan deze
voorwaarden kan voldoen. Het is daarbij belangrijk om te beginnen met een overzicht van een aantal
zienswijzen die specifieke aspecten toelichten van het denken over ontologie.
1.4 Belangrijke historische bijdragen aan een trans-disciplinaire ontologie
De onderstaande tekst bespreekt het begrip ontologie, en gaat in op klassenindeling op het hoogste
niveau van abstractie. Vervolgens wordt aandacht besteed aan de bijdragen aan de ontologie van
Teilhard de Chardin (1959), en aan bijdragen door een recent ontwikkelde theorie voor
zelforganisatie, de ‘Operator Theorie (OT)(1999, 2016).
Ontologie algemeen. Smith (2003) geeft aan dat: ‘Ontologie als een tak van filosofie, is de tak van
wetenschap over wat is, van de soorten objecten en hun structuren en eigenschappen, en alle
gebeurtenissen, processen, en relaties van elk aspect van de realiteit’, en dat het doel is om een
‘definitieve en uitputtende classificatie van entiteiten te bieden in alle aspecten van het zijnde’. Met
het doel overzicht te creëren zijn in verschillende vakgebieden grootschalige initiatieven opgezet in
de richting van een (trans-)disciplinaire ontologie (voor een overzicht van verschillende initiatieven
zie o.a.: Degen et al. (2001), Smith (2004). Een bekend voorbeeld van een ontologie op hoog niveau is
de Basic Formal Ontology (BFO)(Smith et al. 2005). In een diepgaand artikel leggen Vogt et al. (2011)
uit dat de BFO binnen de hoofdklasse van fysische entiteiten drie belangrijke subklassen kent: 1.
Object, 2. Fiat onderdeel van een object (fiat = met door mens gekozen afgrenzing), en 3. Aggregaat
van objecten. Vogt et al. (2011) geeft ook aan dat er binnen de subklasse van aggregaten van
objecten twee subklassen zijn: 3a. de ‘groep van objecten’, en 3b. de ‘cluster van objecten’ (deze
klassen worden nader besproken in de discussie). De relevantie van het zoeken naar ontologische
klassen op hoog niveau is, dat deze klassen behoren tot de empirische basis van een groot aantal
wetenschapsvelden.
Ontologische bijdrage van Teilhard de Chardin. In de jaren vijftig publiceert Pierre Teilhard de
Chardin, Jezuïet en archeoloog, zijn gedachten over de opbouw van de wereld. Tielhard de Chardin
scheidt alle objecten in de wereld in twee groepen. In de eerste groep zitten de ‘echte natuurlijke
eenheden’. Voorbeelden hiervan zijn atomen, moleculen, de cel, en hogere organismen. Volgens
Teilhard de Chardin is het kenmerk van een echte natuurlijke eenheid dat deze tegelijk ‘gevormd’ en
‘gecentreerd’ is. De gevormdheid van een echte eenheid hangt samen met een duidelijke systeem-
eigen grens, en de gecentreerdheid hangt samen met een speciale interne organisatie. In de tweede
groep zitten de ‘onechte eenheden’. Een onechte eenheid is nooit tegelijk gevormd en gecentreerd.
Als voorbeelden noemt Teilhard de Chardin een druppel water, een berg zand, de aarde en alle
sterren. Onechte eenheden zijn een soort willekeurige aggregaten, en hebben dichtheid maar geen
‘gecentreerdheid’. In het kader van een ontologie voor de empirische basis is het relevant dat
Teilhard de Chardin aangeeft dat er een volgorde is in de complexiteit van echte natuurlijke
eenheden en dat het mogelijk is om op basis van die volgorde een classificatiesysteem te realiseren
dat zowel natuurlijk als universeel is (ES V, p. 137; 1946).
De vraag of een object echt of onecht is, wordt door gangbare benaderingen in de ontologie niet
gesteld. Door het stellen van deze vraag voegt Teilhard de Chardin een extra dimensie toe aan
discussies over objecten in de wereld. De relevantie van deze toevoeging zal zo dadelijk blijken bij de
uitleg van de Operator Theorie.
Operator Theorie. De Operator Theorie (OT, Jagers op Akkerhuis en van Straalen 1999) is te
beschouwen als een moderne verdieping en uitbreiding van het systeem-hiërarchisch denken van
Teilhard de Chardin (1969) en is een uitbreiding van het biologische operator-denken van
Waddington (1969). De basale aanname van de OT is dat alle aspecten van de wereld zijn te
beschrijven op basis van een speciaal soort objecten en hun interacties. De OT gaat er van uit dat
direct na de oerknal in het heelal alleen kleine objecten bestaan, en dat interacties tussen deze
kleine objecten daarna leiden tot steeds grotere objecten. Naar analogie van Teilhard de Chardin
maakt ook de OT onderscheid tussen echte en onechte objecten. Dit onderscheid is al verschillende
malen toegelicht in eerdere publicaties (e.g. Jagers op Akkerhuis 2008, 2010, 2012, 2016). Vanwege
het belang voor de ontologie, geeft de tekst hieronder nogmaals een korte toelichting.
Figuur 2: Een aantal fundamentele overgangen van meerdere ‘eenheidsobjecten’ naar een aggregaat
(A), een groep (G), en een complex eenheidsobject (E n+1).
De toelichting start met denkbeeldige eenheidsobjecten op een hypothetisch laagste niveau van
organisatie aangeduid als x (Fig 2, code E). De aanname is dat eenheidsobjecten een eenduidige
singuliere organisatie en fysische begrenzing hebben (criteria volgen hieronder)(Figuur 2). Interacties
tussen eenheidsobjecten kunnen nu leiden tot drie soorten (omkeerbare) overgangen in organisatie:
1. Van eenheidsobjecten naar een aggregaat, 2. Van eenheidsobjecten naar een groep, en 3. Van
eenheidsobjecten naar een meer complex eenheidsobject.
Ad 1. Er is sprake van een aggregaat (Fig 1$$, code A) als eenheidsobjecten E steviger fysiek met
elkaar verbonden zijn dan met hun omgeving (zoals een steen, of een auto). Deze relatieve
verbondenheid kan op verschillende manieren tot stand komen, bijvoorbeeld door verwevenheid,
kleverigheid, vastgegroeid zijn, elektrische lading, vastschroeven, etc. De grens van een aggregaat
kan vaag lijken, bijvoorbeeld als een brok vet smelt in warme olie. Een klont vet in olie laat ook zien,
dat de grens van een aggregaat niet de vorm hoeft te hebben van een schil of omhullende laag van
speciaal materiaal. Soms omsluit een eenheidsobject, of een aggregaat, een volume dat gevuld is
met minder sterk verbonden materiaal, zoals een holte in ijs die gevuld is met water, of een luchtbel
in water.
Ad 2. Verschillende eenheidsobjecten en/of aggregaten kunnen samen een groep’ vormen (Fig 2,
code G). Binnen een groep zijn de eenheidsobjecten of aggregaten niet sterker fysiek aan elkaar
verbonden dan aan hun omgeving. Ze bestaan als losse entiteiten (zoals een stapel losse stenen, een
kudde koeien, of moleculen in een luchtbel in water). De aanduiding van een groep betekent dat de
elementen ervan door een waarnemer worden beschouwd als leden van de groep. De elementen
worden aangewezen. Dit betekent dat een groep een theoretische eenheid is, en geen fysische
eenheid. Dit in tegenstelling tot een aggregaat, dat wel een fysische eenheid is. Zowel aggregaten als
groepen worden beiden aangeduid als ‘interactiesystemen’, omdat ze geen eenheidsobject zijn, maar
in plaats daarvan bestaan uit interacterende eenheidsobjecten.
Ad 3. Tot slot bestaat er nog een derde optie, waarbij een aantal eenheidsobjecten E van niveau x
door middel van interacties aanleiding geven tot een nieuw en gecompliceerder eenheidsobject E van
niveau x+1 (Fig 2).
Het is een grote uitdaging gebleken om een ontologie te ontwerpen met een strikte klassen-indeling
voor systemen Ex, A, G of Ex+1. Om het zojuist besproken voorbeelden te laten aansluiten bij de
fysische werkelijkheid is de route van Ex naar Ex+1, en dan van Ex+1 naar Ex+2, etc. relatief van zeer
groot belang, omdat deze route als enige kan leiden tot een ranking die uniform is, omdat elke stap
op deze route enkel en alleen leidt tot nieuwe gecompliceerdere eenheidsobjecten. Alle
eenheidsobjecten in deze hiërarchie kunnen vervolgens dienen als basis bij de analyse van
aggregaten of groepen. Het bijzondere van de OT is dat zij een model biedt voor de hiërarchie van
alle eenheidsobjecten.
Het doel van de OT is om eerst alle eenheidsobjecten op alle niveaus te definiëren, en om vervolgens
op basis van interacties tussen eenheidsobjecten uitspraken te doen over aggregaten en groepen.
Om alle opeenvolgende typen eenheidsobjecten te identificeren focust de OT op de vorming van
‘cirkelvormige’ patronen in de organisatie van zulke objecten. De betreffende patronen heten
‘sluiting’ of ‘closure’, omdat het begin en eind elkaar moeten raken om een ‘gesloten’ cirkel te
vormen. Een eenheidsobject op een niveau boven dat van de fundamentele deeltjes (zoals quarks)
ontstaat zodra interacties van eenheidsobjecten -van een gekozen niveau- een tweetal closures tot
stand brengen: een functionele closure en een structurele closure. De term functionele closure duidt
op een gesloten kring van veranderprocessen. Bijvoorbeeld, bij een bacterie heeft de functionele
closure de vorm van de autocatalytische set. De term structurele closure duidt op een fysieke
grenslaag voor de processen van de functionele closure. Bij een bacterie heeft de structurele closure
de vorm van de celmembraan. De membraan hoeft niet absoluut gesloten te zijn, als hij maar closure
veroorzaakt voor de moleculen van de autocatalytische set, die op zijn beurt de membraanmoleculen
produceert. De functionele en structurele closure moeten van elkaar afhankelijk zijn. Aan deze eis
voldoet bijvoorbeeld een autocatalytische reactie in een plasticzak niet, omdat de autocatalyse de
plasticzak niet maakt, en de plasticzak ook geen moleculen doorlaat die nodig zijn voor de
autcatalytische set. De wederzijdse afhankelijkheid van functionele en structurele closure wordt door
de OT aangeduid als ‘dual closure’. Het begrip eenheidsobject kan nu eindelijk nader worden
omschreven als een object met dual closure. Alle fysische en biotische objecten met dual closure
hebben de naam ‘operator’ gekregen, wat een extensie oplevert van de naar organismen
verwijzende term operator van Waddington (1969). De theorie over alle operatoren draagt de naam
Operator Theorie. Het voorbeeld van autocatalyse in een plasticzak maakt ook snel duidelijk dat de
eis van dual closure de basis legt voor een ontologie met strikt gescheiden niveaus. En alle
operatoren hebben dual closure, en dingen die geen operator zijn hebben geen dual closure. Zodra
een relevant detail ontbreekt is er geen dual closure meer, en is er ook geen sprake van een
operator. Bijvoorbeeld, een ‘kapotte bacterie, en een plasticzak met autocatalytische set, bezitten
allebei geen dual closure.
Dual closure biedt een methode om snel en betrouwbaar een operator te kunnen herkennen op
basis van een minimum aantal criteria. Behalve de bovengenoemde criteria voor dual closure (punt 1
tm 3), maakt de OT ook gebruik van additionele criteria (punten 4 en 5 hieronder):
1. Aanwezigheid van functionele closure (bv autocatalylse in een bacterie)
2. Aanwezigheid van structurele closure (bijvoorbeeld de membraan van een bacterie)
3. Obligate wederzijdse afhankelijkheid van de functionele en structurele closure (zonder
membraan blijven de moleculen van de autocatalytische set niet bij elkaar, en zonder
autocatalytische set worden er geen moleculen voor de membraan gevormd)
4. Uniformiteit en recursiviteit. Operatoren van het hoogst mogelijke voorafgaande niveau,
meestal niveau n-1, vormen de basis voor de dual closure van de nieuwe operator op niveau
n (in een bacterie bestaan bijvoorbeeld de autocatalytische set en de membraan uit
moleculen).
5. Elke volgende dual closure moet een eigenschap introduceren die qua type nieuw is ten
opzichte van het type van de huidige dual closure.
Bovenstaande vijf criteria voor een operator helpen met het identificeren van een lange serie
opeenvolgende operatoren, ook wel de Operator Hiërarchie genaamd ($$). Er zijn bovendien sterke
aanwijzingen dat de Operator Hiërarchie een interne logica bezit ($$). Deze interne logica leidt tot
nog een paar extra criteria. Dit onderwerp is interessant, maar vraagt extra uitleg, terwijl de
gewonnen inzichten voor het gebruik van de OT als basis voor een ontologie niet van direct belang
zijn. Daarom wordt deze extra complexiteit hier niet nader besproken (voor een gedetailleerde uitleg
zie Jagers op Akkerhuis 2010, 2016).
1.5 Een inventarisatie van basisprincipes voor een brede ontologie van de empirische basis van de
wetenschap
In de wereld bestaan ontelbaar veel verschillende soorten objecten en interacties, die allemaal
relevant zijn voor de empirische basis van de wetenschap. Om op een gestructureerde manier over
deze objecten en interacties te communiceren is een ontologie onontbeerlijk. Bij de constructie van
een ontologie gebruiken onderzoekers basisprincipes, die zijn te beschouwen als gereedschappen in
een ontologische gereedschapskist. Het is lastig om een lijst te maken van alle belangrijke
basisprincipes. De onderstaande tekst behandelt daarom een selectie van gereedschappen die
volgens de auteur in ieder geval in een ontologische gereedschapskist horen en waaraan de OT
bijdragen levert. Ieder gereedschap wordt vergezeld van een korte analyse van nog openstaande
kennisvragen over het gereedschap.
1. Een materiele basis voor abstracties. Het is wenselijk dat een ontologie voor de empirische basis
om kan gaan met abstracties. De uitdaging op dit vlak is om het bestaan van abstracties niet los te
zien van de werkelijkheid. Ook abstracties hebben immers een koppeling met de materiele wereld,
die de ‘bron’ of ‘drager’ is. In het bijzonder gaat het om systemen, zoals onze hersenen, als de fysieke
dragers van gedachten over abstracte ordening.
2. Objecten en systemen. Een ontologie voor de empirische basis moet ‘objecten’ kunnen
onderscheiden, en hun eigenschappen kunnen beschrijven. Vervolgens vormen interacties tussen
objecten de basis voor een ‘systeem’. Een systeem kan echter zelf ook weer een object zijn. Het is
een openstaande ontologische uitdaging om de relatie tussen de begrippen ‘object’ en ‘systeem’
eenduidig te definiëren.
3. Soorten entiteiten. In de natuur is een grote variatie van materiele entiteiten. Het een praktisch
voordeel als een ontologie deze variatie ordent in een beperkt aantal fundamentele klassen. Is het
mogelijk om een beperkt aantal fundamentele klassen te identificeren?
4. Emergentie. Het is om theoretische/logische redenen belangrijk dat de termen in een ontologie
van onder af kunnen worden opgebouwd. Het voordeel van werken van onder af is dat meer
complexe begrippen of structuren kunnen worden gedefinieerd op basis van al bekende eenvoudiger
begrippen en structuren. Op deze manier ontstaat een natuurlijke ‘gronding’ van begrippen. Het
combineren van objecten tot meer complexe objecten leidt tot emergentie. De uitdaging van een op
emergentie gebaseerde constructie-hierarchie is het vinden van eenduidige criteria voor elk nieuw
niveau van organisatie.
5. Gehelen en/of universalen. Bijna elke materiele entiteit heeft een inwendige structuur:
bijvoorbeeld een wekker is een geheel dat bestaat uit plaatwerk, bouten, moeren en tandwielen, de
‘onderdelen’. De studie van materiele gehelen en hun onderdelen staat bekend als mereologie, en
kan worden samengevat door de regel entiteit X heeft onderdelen xi. Omdat X als startpunt dient
van een analyse, is het ontologisch van belang dat X vooraf, van ‘onderaf’ is gedefinieerd,
bijvoorbeeld op basis van emergentie (zie punt 4). De verklaring van het bestaan van X kan ook zijn
dat X door een organisme is gemaakt. Door met verzamelingen (sets) te werken kunnen relaties
tussen delen (elementen) en gehelen (set) ook in abstracte zin worden gekarakteriseerd.
Bijvoorbeeld alle tandwielen zijn elementen binnen de set ‘onderdelen van een wekker’. Een
dergelijke abstracte analyse van geheel-deel relatie slaat een brug naar de universalen-relatie die
met behulp van een set wordt aangeduid. Bepalend voor een universalen-relatie is dat bij een aantal
individuele objecten (elementen) een gemeenschappelijke (universele) eigenschap is waar te nemen.
Bijvoorbeeld: twee verschillende honden hebben ieder een ruggenwervel, en deze
gemeenschappelijkheid definieert een set die gewervelde huisdieren’ zou kunnen worden genoemd.
Ook afstammings-relaties kunnen op deze wijze worden weergegeven: een gemeenschappelijke
eigenschap van alle honden is dat ze afstammen van wolven. De geheel-deel-relatie en de entiteit-
universaal-relatie zijn te beschouwen als verbinding tussen twee opeenvolgende analytische niveaus;
de elementen en de set. In gevallen waar sprake is van een ‘hiërarchische’ stapeling van zulke
niveaus is het belangrijk dat consistentie bestaat in de criteria en de entiteiten op alle niveaus.
Bijvoorbeeld bij een ranking van orgaan, naar organisme, naar populatie ontbreekt een dergelijke
consistentie. Immers, een orgaan is in fysieke zin een onderdeel van een organisme, maar een
organisme is niet in dezelfde fysieke zin een onderdeel van een populatie. Een populatie is een
groepsbegrip, in plaats van een fysische realiteit (de organismen bestaan wel echt). Dit laatste is geen
nieuw inzicht, want Darwin (1876, blz 42) argumenteert reeds uitvoerig dat de begrippen soort en
variëteit (die net als een populatie een groepsaanduiding zijn) conceptueel zijn, door te zeggen dat
hij deze termen soort beschouwt als arbitrair, en dat ze gemakshalve worden gebruikt.
6. Afhankelijkheid van perspectief. Het doel van elk ontologisch gereedschap is om de empirische
basis van de natuur op een overzichtelijke wijze te ordenen. Daarbij is het relevant om te begrijpen
dat de keuze voor een bepaald perspectief invloed uitoefent op een ordening. Een illustratief
ecologisch voorbeeld is de voedselpiramide? Echter, voedsel is niet het enig mogelijke perspectief.
De focus had ook kunnen liggen op het gebruik van structuren, zoals een boom om een hol in te
hakken, zoals een specht doet, of een vacht om als luis in te leven. Dit tweede perspectief leidt tot
een piramide met een andere volgorde (voor dezelfde organismen) dan de voedselpiramide. Elke
ontologie staat hiermee voor de uitdaging om ruimte te bieden aan verschillende perspectieven en
welk effect ze hebben op hiërarchische ordeningen.
7. Oorsprong. Behalve een ordening op basis van verschijningsvorm, kan een ontologie ook
entiteiten, zoals moleculen, indelen naar hun oorsprong. Een vetzuur molecuul kan bijvoorbeeld
ontstaan in een abiotische milieu, maar kan ook geproduceerd zijn door een bacterie. Om volledig te
zijn, moet een ontologie naast objecten ook ruimte bieden aan ontstaansgeschiedenissen.
2. Zijn er antwoorden voor bovenstaande kennisvragen?
Zijn er antwoorden voor bovengenoemde zeven basisprincipes? Om deze vraag efficiënt te
beantwoorden is een indeling gemaakt in drie groepen.
Groep 1 (vragen 1 en 2): Het betreft hier twee filosofische paradoxen over het verbinden van
abstractie en werkelijkheid. Voor het oplossen van deze paradoxen is aandacht nodig voor hersenen
als materiele basis van abstracte begrippen, en voor het onderscheid en de overeenkomst tussen de
begrippen ‘object’ en ‘systeem’, beide als abstracte weergaven van de werkelijkheid.
De empirische basis doet uitspraken over de fysische werkelijkheid. Zulke uitspraken zijn abstracties,
en een ontologie ook. Het lijkt dus of een ontologie, als abstractie, zelf geen onderdeel is de wereld
die wordt beschreven door een ontologie. Als het doel is om een brede trans-disciplinaire ontologie
te maken, dan is dit een paradoxale situatie. Is hiervoor een oplossing denkbaar? Om te beginnen is
niet te ontkennen dat een ontologie een abstracte ordening is. Tegelijkertijd is het ook waar dat een
abstracte ordening gekoppeld is aan gedachten. Gedachten komen tot stand door de activiteit van
zenuwen. Gedachten hebben daardoor een fysische basis, waardoor een ontologie altijd tegelijk een
abstractie is, die alleen door nadenken kan worden benaderd, en ook een fysische realiteit, omdat
het denken wordt voortgebracht door zenuwcellen. De scheiding tussen mentale en fysische
werkelijkheid is nu op te heffen met de volgende aanpassing van bovenstaande definitie van een
ontologie: een ontologie is een mentale ordening van kennis over de wereld. Op deze manier zijn
zenuwen (of een technische equivalent van zenuwen in een intelligente computer) altijd de drager
van een ontologie. Vanuit dit gezichtspunt kan een ontologie ook een klasse hebben voor hersenen,
en voor alle zenuwpatronen als dragers van gedachten. Zulke gedachten kunnen gaan over fysische
entiteiten, over fantasieën, over wiskundige modellen en theoretisch ordeningen. En een specifiek
voorbeeld van een theoretische ordening is een ontologie (Figuur 3). Mits zij wordt beschouwd als
het resultaat van interacties tussen neuronen bestaat een ontologie, en elke gedachte’ van een
persoon of dier, als fysiek onderdeel van de wereld.
Figuur 3: De fysieke wereld omvat organismen met hersenen, waarin gedachten over theorie en
ordening voorkomen, inclusief gedachten over een ontologie.
Een tweede filosofische paradox doemt op bij de vraag of iets een ‘object’ is of een ‘systeem’. In veel
bestaande definities is een systeem iets dat zijn begrenzing ontleent aan interacties tussen objecten.
Echter, deze objecten bestaan meestal op hun beurt weer uit interacties tussen objecten. Grote
objecten zijn daardoor tegelijk ook systemen voor nog kleinere objecten. Als oplossing van deze
dualiteit stelt Jagers op Akkerhuis (2016, hoofdstuk 2.2) het volgende voor: het hangt af van de
intentie van een persoon of iets wordt beschouwd als een object of als een systeem. In het geval dat
het de intentie is om een kom met goudvissen als object aan te duiden dan wordt de kom benaderd
als een geheel, en als een object (Figuur 4). Maar zodra de intentie verschuift naar een analyse van
de objecten en interacties, dan wordt dezelfde kom met goudvissen benaderd als een systeem. Op
deze manier bepalen niet langer de objecten en hun interacties of iets een systeem is. In plaats
daarvan bepaalt de intentie van een observeerder of een onderdeel van het heelal zal worden
benaderd als een object of als een systeem.
Net als bij het Droste-effect, kan een systeembenadering leiden tot vervolgvragen over objecten en
relaties binnen objecten, de objecten en relaties daarbinnen, etc. Behalve een blik naar ‘binnen’
hoort bij een systeembenadering ook een blik naar ‘buiten’, naar de inbedding van het gekozen
systeem/object in een grotere werkelijkheid.
Figuur 4: Dezelfde entiteit kan worden beschouwd als object of als systeem. Het is de objectivistische
of systematische intentie die bepalend is. Gebroken cirkels indiceren objecten. Gebroken pijlen
indiceren relaties.
Bovenstaande beschouwingen laten zien dat de begrippen systeem en object aan elkaar vast zitten
als twee zijden van een munt. Afhankelijk van de intenties van een waarnemer is het mogelijk om
hetzelfde fysische token, of dezelfde groep van tokens, te beschouwen als een systeem of als een
object. Omdat een sysob nooit tegelijktijdig is te beschouwen als object en als systeem, sluiten de
termen object en systeem elkaar in logische zin uit. Een gekozen entiteit wordt ofwel gezien als
object ofwel geanalyseerd als systeem.
Een relevante implicatie van bovenstaande ‘munt-visie is dat het begrip systeem niet fundamenteler
is dan het begrip object, of omgekeerd. Objecten en systemen vormen samen één klasse van
systeem/object, of ook ‘sysob’. Dit perspectief van sysob is toepasbaar op alle niveaus van de
werkelijkheid, en omvat daarom elke operator, elk aggregaat en elke groep. Zoals in figuur 5 is te
zien, zijn de termen systeem/object, of operator/aggregaat/groep twee verschillende manieren om
over entiteiten te praten. Het gaat om twee verschillende, overlappende kwaliteiten van entiteiten.
De OT gebruikt twee hoofdklassen van sysobs. In de eerste hoofdklasse staan behalve operatoren
ook de fundamentele deeltjes, die samen worden aangeduid als de operatoren in brede zin
(operator s.l.). De tweede hoofdklasse bevat alle entiteiten die geen operator s.l. zijn (Figuur 5). Een
sysob die geen operator is wordt ook aangeduid als ‘interactie sysob (in eerder werk is de term
‘interactiesysteem’ gebruikt, omdat vaak mag worden vooronderstelt dat de intentie is om entiteiten
systematisch te analyseren). De interactie sysob’s splitsen vervolgens in twee klassen: aggregaten en
groepen. Op hun beurt kunnen operatoren s.l. en/of aggregaten materiele onderdelen zijn van een
aggregaat, of element zijn van een (theoretische) groep.
Figuur 5: Hoogste-niveau indeling van een ontologie die gebruik maakt van de Operator Theorie.
Stippellijnen geven theoretische groepering van soorten sysob’s weer. Klassen met fysisch
samenhangende sysobs (fysische ‘tokens’) zijn omgeven met een doorlopende lijn.
Klasse 2 (punten 3, 4 en 5): soorten entiteiten, emergentie, en geheel-deel relaties. Bij elk van deze
drie thema’s gaat het om het herkennen en ordenen van entiteiten in de natuur, al of niet
gerangschikt volgens een hiërarchie. De OT kan op verschillende manieren bijdragen. Ten eerste
biedt het begrip operator een eenvoudige terminologie om selectief alle ‘eenheidsobjecten’ op
verschillende niveaus aan te duiden. Voorafgegaan door quarks, die volgens de OT enkel een
structurele closure hebben, maar geen dual closure, staan in de operator hiërarchie de volgende
soorten operatoren: de hadron (een ‘kerndeeltje’), het atoom, het molecuul, de cel, de
endosymbionte cel (in de OT verwijst deze term naar een waard-cel met inwonende endosymbiont,
die samen een ‘endosymbionte cel’ vormen), een meercellige (op basis van cellen), een
endosymbionte meercellige, en een neuraal netwerk organisme (ook ‘memon’ genaamd). Met
behulp van dual closure als criterium (of meer uitgebreid, de 5+ criteria voor een operator) kan elk
type operator van een volgend niveau nauwkeurig worden geïdentificeerd. Operatoren van
verschillende typen kunnen vervolgens als basis dienen voor analyses van verschillende soorten
aggregaten en groepen. Pas nadat een operator van onderaf is gedefinieerd, ontstaat een eenduidig
fundament voor analyses van de onderdelen binnenin de operator en van de interacties tussen deze
onderdelen.
De operatoren bieden een nieuw gereedschap voor een analyse van aggregaten en groepen. Met
deze mogelijkheden biedt de OT een raamwerk voor een trans-disciplinaire ontologie van allerlei
soorten entiteiten die de empirische basis vormen van de wetenschap.
Klasse 3 (wens 6 en 7): relativiteit van indelingen als gevolg van perspectivische afhankelijkheid van
interacties. Het is relevant dat de interacties die leiden tot de operator hiërarchie zelf volledig
afhankelijk zijn van één bepaald ordeningsprincipe, langs één dimensie, namelijk de opeenvolging
van dual closures. Hierdoor ontstaat een strikte rangschikking van eenvoudige naar steeds
complexere operatoren. Deze dimensie richting toenemende complexiteit van operatoren wordt in
de OT aangeduid als ‘naar boven’. Gezien de selectiviteit van dual closure in brede zin (alle 5+
criteria), is het niet waarschijnlijk dat een andere visie op interacties snel eenzelfde ordening zal
opleveren.
Het is daarnaast relevant dat de operator hiërarchie het zicht opent op twee additionele
ordeningsdimensies die kunnen worden aangeduid als ‘naar binnen’ en ‘naar buiten’. Ordening
‘naar binnen’ focust op niveaus in de interne organisatie van een operator. Ordening ‘naar buiten’
focust op niveaus van organisatie in een aggregaat of in een groep.
Elke ordening langs de dimensies ‘naar binnen’ en ‘naar buiten’ is in belangrijke mate afhankelijk van
de keuze van een perspectief. Om deze relativiteit inzichtelijk te maken groepeert de OT alle
mogelijke interacties op basis van vier fundamentele klassen. Deze klassen zijn: dispersie, informatie,
constructie en energie, en worden ook wel aangeduid met het acroniem DICE (Figuur 6)(zie ook
Jagers op Akkerhuis 2008). Het effect van de vier DICE klassen van interacties op hiërarchische
indelingen is eenvoudig te illustreren met behulp van een ecosysteem. Dispersie staat voor ruimte en
tijd, en is gekoppeld aan beweging en verplaatsing. Vogels kunnen bijvoorbeeld zaden verplaatsen
naar een ver weg gelegen locatie. Informatie staat voor data met een betekenis in een context (naar
Checkland en Scholes 1990), en kan bijvoorbeeld worden toegepast op genetische informatie, gedrag
en kennis. Nakomelingen erven bijvoorbeeld informatie van hun ouders. Constructie richt zich op
fysiek gebruik en op de bouwstenen van organismen en ecosystemen, zoals holen, nesten, takken
van een boom, en nutriënten, vitamines etc. Energie tenslotte gaat over de dragers en/of
consumenten van vrije energie. Het gebruik van deze vier dimensies laat ook zien dat iedere één-
dimensionale afbeelding altijd een onvolledige basis is voor begrip van het ecosysteem. Naar
analogie gelden de DICE dimensies ook voor analyses van het inwendige van een operator, langs de
‘naar binnen’ dimensie. DICE-relativiteit geldt niet voor de operator hiërarchie zelf, omdat dual
closure alle vier aspecten verenigt.
Figuur 6: Relativiteit van rangschikkingen voor ecosysteem-interacties (dimensie: ‘naar buiten’).
Tot slot is het makkelijk om met de OT operatoren of andere entiteiten te ordenen op basis van hun
oorsprong. De oorsprong kan bij ordening bijvoorbeeld worden gebruikt om dingen te labelen die
organismen gebruiken voor bepaalde activiteiten, bijvoorbeeld een steen, of een fiets. Zulke dingen
kunnen zijn gevonden (een ruwe steen met gebruikskrassen), kunnen zijn gevonden en aangepast
(een bewerkte steen), of kunnen zijn geconstrueerd (een vogelnest, een auto). Een ordening op basis
van oorsprong van gebruik en/of constructie begint met het herkennen van de gebruiker/maker,
bijvoorbeeld een mens. Vervolgens wordt gekeken of het gemaakte ding een operator is, of een
interactiesysteem (aggregaat of groep). Als het gaat om een operator, dan wordt hiervan het
organisatieniveau bepaald. Een mens kan bijvoorbeeld een zwaard smeden uit één massief stuk
metaal. De operator-klasse van massief metaal is die van een multi-atoom, zoals moleculen en
metaalroosters. Een zwaard is op deze manier te ordenen als een multi-atoom met een door de
mens bepaalde vorm. Een mens kan ook graan telen op een boerderij. Een boerderij is een
interactiesysteem. Ook nu wordt de naamgeving afgestemd op de meest complexe operator in het
systeem (afgezien van de maker). Deze operatoren zijn allerlei soorten kleine dieren, ook al ligt de
nadruk natuurlijk op het telen van graan. Nu speken we van een interactiesysteem op het niveau van
neurale netwerk organismen dat is gemaakt door een mens. Naar analogie kunnen allerlei entiteiten
worden geclassificeerd die worden gemaakt door operatoren van verschillende niveaus.
Kort samengevat: de operator theorie biedt handvaten voor verschillende ordeningsperspectieven.
Ten eerste biedt de OT zelf een strikt perspectief. Ten tweede wijst de OT op het onafhankelijk
bestaan van orde binnenin een operator (‘naar binnen’) en in een interactiesysteem (‘naar buiten’).
Ten derde zijn analyses ‘naar binnen’ en ‘naar buiten’ afhankelijk van het gekozen perspectief, zoals
samengevat door de DICE dimensies. Ten vierde biedt de OT ook een eenvoudige manier om aan te
geven wat de oorsprong is van een entiteit, bijvoorbeeld of deze is gemaakt door een mens.
3. DISCUSSIE
Het doel van dit artikel is om bij te dragen aan het tot stand komen van een trans-disciplinaire
ontologie voor de empirische basis van de wetenschap. Om dit doel te bereiken zijn verschillende
benaderingen geïnventariseerd, zoals een deeltjesbenadering, de Scala Naturae, en evolutietheorie,
en is een inventarisatie gemaakt van belangrijke open vragen waarop een brede ontologie een
antwoord zou moeten kunnen geven. Vervolgens is onderzocht op welke wijze de OT aan een
algemene ontologie kan bijdragen. In deze discussie gaat de aandacht nu uit naar de vraag of de OT
kan voldoen aan de eisen die in de introductie zijn voorgesteld, en hoe de bijdragen en
vernieuwingen van de OT zich verhouden ten opzichte van bestaande benaderingen.
3.1 Voldoet de OT aan de in de inleiding gesuggereerde eisen?
In de introductie van dit artikel is opgemerkt dat een ontologie voor de empirische basis idealiter
geschikt moet zijn om verschillende visies (deeltjes en periodieke systemen, Scala naturae, en
evolutie) samen te brengen, en daarbij rekening houdt met functionele aspecten (causaal) en
structurele aspecten (ordening). Aan deze wensen kan de OT voldoen. De operator hiërarchie biedt
een basale ordening van alle soorten operatoren. Op elk niveau is er vervolgens ruimte voor een
toegespitst ‘periodiek systeem’. Het periodieke systeem voor fundamentele deeltjes staat bekend als
het zogenaamde standaard model’. Het periodieke systeem voor de hadronen (zoals protonen en
neutronen) draagt de naam ‘eightfold way’. Voor moleculen bestaan er verschillende
classificatiesystemen. Voor cellen en alle hogere organismen biedt de zogenaamde ‘boom van het
leven een op afstamming gebaseerde classificatie. Tegelijk biedt de Operator Hiërarchie een manier
om niveaus te herkennen in de boom van het leven. Daarmee biedt de OT een modern alternatief
voor de Scala Naturae. De relatie tussen de Operator Hiërarchie en evolutie is recent uitgebreid
besproken in Jagers op Akkerhuis (2016). Om de relatie evolutie-OT duidelijk te maken is het begrip
Darwinistische evolutie opnieuw gedefinieerd, niet als proces, maar als een afstammingspatroon
waarin nakomelingen die verschillen in eigenschappen tevens verschillen in hun kansen te overleven
tot reproductie.
In de introductie is ook aangegeven dat een realistische ontologie voor de empirische basis
helderheid moet bieden over klassengrenzen. Met het gebruik van dual closure, en gerelateerde 5+
criteria, definieert de OT duidelijke grenzen voor iedere klasse van operatoren. Ook de verschillen
tussen operatoren en aggregaten of interactiesystemen zijn helder gedefinieerd (zie figuur 5).
Daarnaast zijn in de introductie vijf eisen gesteld aan een ontologie voor de empirische basis: 1. Kan
alle typen objecten classificeren, 2. Biedt helderheid over niveaus van organisatie, 3. Is trans-
disciplinair, 4. Is op te bouwen vanaf de bodem, en 5. Is eenvoudig. De in paragraaf 2 gegeven
antwoorden op de kennisvragen hebben laten zien dat de OT kan voldoen aan al deze eisen.
Daarnaast biedt de OT ook nog de mogelijkheid om operatoren of interactiesystemen te ordenen
naar hun oorsprong, en geeft zij een kader voor de omgang met de relativiteit van ordeningen (DICE).
3.2 Bijdragen en vernieuwingen door de OT in vergelijking met andere theorieën
3.2.1. Ecologische hiërarchie
De recente literatuur over ecologie en living systems maakt veel gebruik van een standaard
benadering van hiërarchie. De volgende voorbeelden van biologische of trans-disciplinaire
hiërarchieën geven een beeld van de situatie. Young (1976, pp 86-87) stelt een ranking voor met de
volgende niveaus: licht, nucleaire deeltjes, atomen, moleculen, planten, dieren, en samenleving.
Miller (1976) geeft de volgende ordening: cel, orgaan, organisme, groep, organisatie, samenleving,
en supranationaal systeem. Stikker (1992) gebruik de volgende rangorde: straling naar materie,
atoom naar molecuul, molecuul naar cel, cel naar organisme, organisme naar coöperatie, en
coöperatie naar een globaal bewustzijn. Zoals in paragraaf 1.1 is besproken staan in veel ecologische
handboeken ordeningen van het volgende type: atoom, molecuul, cel, orgaan, organisme, populatie,
ecosysteem, aarde, heelal. Al deze ordeningen geven een pragmatische benadering, maar maken
geen gebruik van het vernieuwende inzicht van Teilhard de Chardin, noch van de uitwerking daarvan
door de OT. De consequentie is dat operatoren, interne delen van operatoren, en groepen door
elkaar heen worden gebruikt. Zoals het voorbeeld in Figuur 7 laat zien, kan de standaard hiërarchie
worden ontward door gebruik te maken van de ‘naar boven’, ’naar binnen’, en ’naar buiten’
dimensie van de OT.
Figuur 7: Ontwarring van een gemengde ecologische hiërarchie. 1. (links) Voorbeeld volgens de
gangbare gemengde hiërarchie. Pijlen geven een indicatie van een ‘groter’ systeem. 2. (rechts)
Ontwarring van een gemengde hiërarchie. Zwarte pijlen en vette letters: complexe operatoren
(dimensie ‘naar boven’). Grijze pijlen en letters: binnenkant van een operator (dimensie ‘naar
binnen’). Gestippelde pijlen en onderstreepte letters: interacties in een ecosysteem (dimensie ‘naar
buiten’).
3.2.2. Majeure evolutionaire transities.
De onderzoekers van majeure evolutionaire transities beschouwen hun werk misschien zelden vanuit
een ontologische invalshoek. Maar voor de huidige studie is deze invalshoek van belang. Het denken
over majeure evolutionaire transitie theorie (METT) lijkt te zijn ontstaan vanuit het denken over
eenheden van selectie’. Het idee is dat verschillende eenheden van selectie bestaan, en dat grotere
eenheden kunnen ontstaan door samengaan van kleinere eenheden. In relatie tot Darwin en de
‘boom van het leven’ begon men rond 1900 in te zien dat complexe organismen evolutionair kunnen
ontstaan door samenwerking en integratie van individuele organismen. Een begrip dat is gebruik
voor deze interactie is ‘symbiogenese’ (Mereschkowski, 1905) (sym = samen, bio = leven, genese =
wording). Mereschkowski presenteert al een figuur van een fylogenie waarin takken samensmelten
om de aanwezigheid van cellen in cellen te verklaren (zoals ‘bladgroenkorrels’ bij planten). Twintig
jaar later poneert Kozo-Polyansky (1924, in Margulis 2011) de volgende stellingen: 1. Het idee dat de
natuur geen sprongen maakt is niet correct, omdat het samengaan van twee of meer organismen
juist wel een sprong is, 2. Het zoeken naar tussenstadia is zinloos omdat twee organismen niet
langzaam maar ineens een nieuw samengesteld organisme vormen, 3. De voorstelling van evolutie
als een vertakkende divergente boomstructuur is incorrect, omdat ook convergente processen
optreden, 4. Het is het samengaan van twee organismen (symbiogenese) dat het ontstaan van
complexe organismen verklaart. In zijn denken richt Kozo-Polyansky zich selectief op organismen. In
de jaren zestig wordt het idee van symbiogenese als het ware herontdekt door Margulis (named
Sagan in 1967). Margulis besteedt specifiek aandacht aan de endosymbiont hypothese als verklaring
voor de aanwezigheid van mitochondria in dieren, en mitochondria en chloroplasten in cellen van
algen en planten. Ook Stebbins (1969) en Buss (1987) analyseren transities van eenvoudige naar
complexe organismen. In de jaren negentig komen Szathmary en Maynard Smith (1995) met het
voorstel van zogenaamde ‘majeure evolutionaire transities’. De definitie van een majeure transitie is
gebaseerd op drie functionele criteria: 1. Samenwerking, 2. Reductie van competitie tussen de
samenwerkende elementen, en 3. Reproductie als onderdeel van een grotere eenheid. Deze definitie
leidt tot een brede toepasbaarheid. Szathmary en Maynard Smith (1995) geven acht voorbeelden: 1.
Van vermenigvuldigende moleculen naar een cel, 2. Van losse ‘replicatoren’ naar chromosomen, 3.
Van RNA naar DNA, 4. Van prokaryoten naar eukaryoten, 5. Van asexuele clonen naar sexuele
populaties, 6. Van eencelligen naar meercelligen, 7. Van individuen naar kolonies, 8. Van
samenlevingen van primaten naar samenlevingen van mensen. In een recente update stelt
Szathmary (2015) enkele aanpassingen voor. Dit overzicht laat zien dat er een historische
verschuiving heeft plaatsgevonden van aandacht voor structurele aspecten tijdens het samengaan
van organismen, (o.a. Mereschkowski 1905 en Kozo-Polyansky 1924), naar functionele, ‘causale’,
argumenten (o.a. Szathmary 2015 en West et al. 2015).
De brede toepasbaarheid van METT op al deze voorbeelden lijkt in eerste instantie erg praktisch.
Echter, in de context van een ontologie leidt de breedte tot problemen. Om wat voor problemen het
gaat wordt duidelijk bij vergelijking van METT met de OT. Terwijl de METT elke van de acht
bovenstaande transities beschouwt als een majeure evolutionaire transitie, ziet de OT dat de
transities behoren tot verschillende typen, en dat deze daarom niet in één gezamenlijke ranking zijn
te combineren. Als illustratie volgt nu een vergelijking van de hierboven genoemde overgangen 4 en
7. De overgang van prokaryote naar eukaryote cellen is een overgang van een eenvoudige operator
naar een complexe operator. Binnen de OT is dit een transitie langs de dimensie ‘naar boven’. De
overgang van individuen naar kolonies is er een van operatoren naar interacterende operatoren.
Deze transitie valt onder de dimensie ‘naar buiten’. Dit illustreert dat METT geen onderscheid kan
maken tussen majeure transities, en daarom geen uniforme ranking kan construeren. De OT lost dit
probleem op doordat zij een selectieve ranking kan construeren van operatoren (naar boven
dimensie), die rekening houdt met zowel structurele als functionele criteria, en die is te gebruiken als
basis voor analyses van aggregaten en groepen (naar buiten dimensie).
Samenvattend kan worden opgemerkt dat bij gebruik van METT niet kan worden uitgesloten dat in
een rangschikking operatoren, aggregaten en groepen worden gemengd, omdat deze allemaal
worden beschouwd als resultaat van majeure evolutionaire transities. Omdat het bij METT ontbreekt
aan een ontologisch uniforme basis (die de operator hiërarchie wel biedt) kan de stap naar
vervolganalyses niet worden gemaakt.
3.2.3. Basic Formal Ontology
Twee belangrijke uitdagingen in de ontologie die direct relevant zijn voor de empirische basis zijn: de
definitie van een ‘fysiek samenhangend onderdeel van de wereld’ en de definitie van ‘niveaus van
organisatie. De verwarring over het begrip ‘fysiek samenhangend onderdeel van de wereld blijkt uit
het grote aantal concepten dat is bedacht die naar dit idee verwijzen: individu, eenheid, geheel,
object, entiteit, token, organisme, aggregaat, homp, brok, kluwen, tros (druiven), ding, holon,
systeem, etc. Het definiëren van een ‘fysiek samenhangend onderdeel van de wereld’ is bovendien
een opstap naar de definitie van een ‘niveau van organisatie’. Immers zolang er geen eenduidige
definitie is van een samenhangend geheel, is het lastig iets te zeggen over enkelvoudigheid of
samengesteldheid, en over niveaus van organisatie.
Als voorbeeld van een bekende ontologie, en diens omgang met objecten en niveaus, volgt nu een
korte uitleg van de Basic Formal Ontologie (BFO) zoals gepresenteerd door Vogt et al. (2011). De BFO
maakt onderscheid tussen 1. Object, 2. Fiat onderdeel van een object, en 3. Aggregaat van objecten.
Een fiat onderdeel is een door een persoon gekozen begrensd deel van een geheel (bijvoorbeeld een
buik). Tegenover een fiat onderdeel staat een bona-fide onderdeel dat een natuurlijke begrenzing
heeft (bijvoorbeeld een bot). En binnen de verzameling van aggregaten van objecten zijn er twee
sub-klassen: 3a. Object groepen, en 3b. object clusters. De (samengevatte) criteria van de klassen 1
tot en met 3b zijn:
1. Object: is ruimtelijk uitgebreid, maximaal zelf-verbonden en zelf-omsloten en bezit een
interne eenheid (organisme, hart, stoel, long, appel, de stad Saarbruecken)
2. Fiat onderdeel van een object. Een onderdeel dat niet wordt gescheiden van het geheel door
een fysieke discontinuïteit (rug of buik van een menselijk lichaam, oostkant van de stad
Saarbruecken)
3. Aggregatie van objecten. Een materiele entiteit die de som is van individuele onderdelen die
geen verbonden grenzen hebben (stapel stenen, een groep bacteriën)
a. Object-groep. Ruimtelijk gescheiden entiteiten die niet gebonden zijn maar alleen in
elkaars nabijheid
b. Object-cluster: ruimtelijk niet gescheiden entiteiten die aan elkaar vast zitten door
een kracht die sterker is dan de zwaartekracht (atomen in een molecuul, opperhuid
van een mens)
Het zou te ver voeren hier al deze klassen uitvoerig te vergelijken met de indeling van de OT. Daarom
wordt aan de hand van ‘object’ en ‘object-cluster’ gekeken naar overeenkomsten en verschillen.
Object. Bij de BFO staat het begrip ‘object’ centraal. Bij ‘object’ noemt Vogt et al. (2011): organismen,
een hart, een stoel, een appel en de stad Saarbruecken. In de interpretatie van de OT zijn al deze
dingen van het type sysob. Echter de OT beschouwt ook een wolk en een zonnestelsel als sysob,
omdat álle door de mens gedefinieerde delen van de werkelijkheid als een sysob kunnen worden
beschouwd. Dit laatste kan niet binnen de BFO omdat deze als criteria voor een object eist dat het:
maximaal zelf-verbonden is, zelf-bevattend is, en interne uniciteit vertoont. Dergelijke criteria vragen
echter om voorzichtigheid, want wat precies is de betekenis ervan? Zou volgens de BFO een hart niet
óók een fiat part kunnen zijn op basis van fysieke discontinuïteit? Gaat het bij de beoordeling om
visuele of topologische discontinuïteit? Immers, een hart is enerzijds in topologische zin continu
verbonden met het vaatstelsel. Anderzijds is er sprake van visuele discontinuïteit. Blijkbaar is in de
BFO een hart een object, omdat het los wordt gezien van het vaatstelsel, terwijl het daarvan tegelijk
ook een fiat part is (wat binnen de BFO tegenstrijdig zou zijn). De OT lost dit soort problemen op
omdat een hart altijd een sysob is. En als sysob kan een hart tegelijk ook een fiat part van een
organisme zijn. Reacties vanuit de OT op de andere voorbeelden van wat de BFO beschouwt als
‘object’ zouden als volgt luiden: 1. Organisme: elk organisme is een operator, 2. Een hart: dit is een
fiat onderdeel van een organisme (omdat het door en door verbonden is via het vaatstelsel), 3. Een
stoel: dit is een aggregaat (geproduceerd door een mens), 4. Een appel: dit is een aggregaat
(geproduceerd door een appelboom), en 5. Saarbruecken: als stad is Saarbruecken een fiat
onderdeel van de wereld.
Cluster van objecten. Voorbeelden van wat de BFO beschouwt als een cluster van objecten zijn: de
atomen in een molecuul, de moleculen in een membraan van een cel, de opperhuid van een mens.
Ook hier verschillen beide interpretaties. De OT beschouwt de genoemde atomen als bona fide
onderdelen van een molecuul (atomen als operatoren, het molecuul als operator, en mogelijk als
onderdeel van een groter systeem). En het beschouwt moleculen als bona fide onderdelen van een
cel (het molecuul als operator, de cel als operator of als bona fide onderdeel van een meercellig
organisme). De opperhuid van een mens is voor de OT een fiat onderdeel van de mens als operator,
en dus niet vergelijkbaar met de status van bona fide onderdeel die atomen hebben in een
molecuul, of die moleculen hebben in een cel.
De conclusie die kan worden getrokken is, dat het ontbreken in de BFO van zowel een duale visie op
object/systeem als van het begrip ‘operator’ de belangrijkste redenen zijn voor verschillen tussen de
BFO en de OT. In de visie van dit artikel kan de OT daarom op verschillende fronten bijdragen aan
een ontologie zoals de BFO door bijvoorbeeld: 1. De universele bruikbaarheid van de term ‘sysob’, 2.
De introductie van de nieuwe termen ‘operator’ en ‘interactiesysob’, met een onderverdeling van
interactiesysobs in de typen ‘aggregaat’ (verbonden) of ‘groep’ (niet verbonden), 3. De mogelijkheid
om de structuur van alle verschillende operatoren op een recursieve (hiërarchische) manier te
definiëren, en 4. De mogelijkheid om operatoren te beschouwen als bona fide onderdelen van
operatoren of interactiesysobs.
3.2.4. Natura non facit saltus.
Er kunnen misverstanden ontstaan over de claim van de OT dat de grenzen tussen de opeenvolgende
klassen van de Operator Hiërarchie scherp zijn gedefinieerd. Enerzijds is dit theoretisch waar, omdat
elke klassengrens is gebaseerd op een minimaal criterium: dual closure. Omdat het een minimaal
criterium betreft, is dual closure altijd aanwezig of afwezig. Dit binaire karakter van dual closure zorgt
voor scherpe theoretische grenzen. Anderzijds is het natuurlijk duidelijk dat het in de natuur zelden
zo is dat een overgang van een organisme van een laag niveau van complexiteit naar een hoger
niveau van complexiteit (gemeten in dual closures) op een volledig binaire wijze plaatsvindt. Bijna
altijd is er een pad van evolutionaire en/of lichamelijke ontwikkeling van een organisatie van een
lager niveau naar een organisatie van een hoger niveau. Een mens, ontwikkelt zich bijvoorbeeld van
een zygote, via een groep van acht losse cellen, naar acht cellen met plasmaverbindingen die de OT
beschouwt als meercellige, naar een meercellig organisme met hersenen. Deze ontwikkeling passeert
verschillende niveaus in de Operator Hiërarchie. Natuurlijk is een continu/gradueel ontwikkeltraject
nodig om van het ene naar het andere theoretische niveau in complexiteit te komen. Immers, een
sprong vraagt meestal om een steiger die de sprong schraagt. Maar in theoretische zin zijn er wel
degelijk sprongen aan te wijzen op de momenten dat de OT een eenduidig piketpaaltje ‘in de grond
prikt’, telkens als een dual closure wordt gerealiseerd tijdens een ontwikkeltraject in de natuur.
3.3. In conclusie
In dit artikel is onderzocht wat de bijdrage is van de OT aan een trans-disciplinaire ontologie voor de
empirische basis. Daartoe zijn vergelijkingen gemaakt met bestaande benaderingen, zoals de Basic
Formal Ontology (BFO, e.g. Vogt et al. 2011) en de theorie van de majeure evolutionaire transities
(METT, Szathmary and Maynard Smith 1995). Hieruit blijkt dat de OT vanuit een realistische visie een
serieuze basis biedt voor vernieuwingen van de ontologie voor de empirische basis van de
wetenschap. Door gedachten van mensen te koppelen aan fysieke hersentoestanden, en deze te
beschouwen als onderdeel van de fysieke toestand van een denkend organisme, kan de OT een
ontologie van de wereld beschouwen als een hersentoestand. Op deze manier wordt een brug
geslagen tussen een ontologie van de empirische basis en abstracte ideeën als fysieke toestanden
van organismen met hersenen. In een vervolgstap kan het waarneembare functioneren en gedrag
van elke operator (alleen en in interactie) in de ontologie worden opgenomen. En vervolgens alle
resultaten in de vorm van interactiesysobs. Ook kan de oorsprong van een object worden
beschouwd, en is er aandacht voor de relativiteit van ordeningen langs de naar binnen en naar
buiten dimensie. Met deze bijdragen kan de OT worden beschouwd als een belangrijke toevoeging
aan de ontologie voor de empirische basis van de wetenschap.
Dankwoord
Graag wil ik Diedert Spijkerboer bedanken voor stimulerende discussies over allerlei aspecten van
systeemkunde, in het bijzonder over het onderscheiden van objecten. Deze tekst is op 30 januari
2018 besproken tijdens een overleg van de vakgroep filosofie van Universiteit Wageningen. De
opmerkingen en tekstuele suggesties van Marcel Verweij, Bart Gremmen, Henk van den Belt, Josette
Jacobs, Cor van der Weele, Eva Groen-Reijman, Tjidde Tempels en Beatrijs Haverkamp zijn gebruikt
om de inhoud waar nodig te verbeteren.
Literatuur
Buss L.W. (1987) The evolution of individuality. Princeton university press. Princeton. New Jersey.
Checkland P., Scholes J. (1990) Soft systems methodology in action. John Wiley & Sons Ltd. Chichester,
West Sussex, England
Cleland C.E. & Chyba C.F. (2002) Defining “life”. Origins of life and evolution of the Biosphere 32:387-
393.
Close F. (1983) The cosmic onion. Quarks and the nature of the universe. Heinemann Educational Books
Ltd. USA.
Darwin C. (1859) On the origin of species by means of natural selection, or he preservation of favoured
races in the struggle for life. 1st edition, London: John Murray.
Darwin C. (1876) On the origin of species by means of natural selection, or he preservation of favoured
races in the struggle for life. 6th edition, London: John Murray.
Degen W., Heller B., Herre H. and Smith B. (2001) GOL: Towards an Axiomatized Upper Level Ontology
Derksen A.A. (1980) Rationaliteit en wetenschap. Van Gorcum, Assen.
Geurts J.P.M. (1978) Feit en theorie. Kernproblemen in de wetenschapsleer.
Haber W. (1994) System ecological concepts for environmental planning. In: Ecosystem classification for
environmental management (ed. E Kleijn), pp. 49-67. Kluwer Ac. Publ.
Hengeveld R. (2010) Definitions of Life are not only unnecessary, but they can do harm to understanding.
Foundations of Science 16:323-325.
Høgh-Jensen H. (1998) Systems theory as a scientific approach towards organic farming. Biological
agriculture and horticulture 16: 37-52.
Hull D.L. (1988) Interactors versus vehicles. In H.C. Plotkin (ed.) The role of behavior in evolution.
Cambridge, Mass.: MIT press.
Jagers op Akkerhuis G.A.J.M. & van Straalen N.M. (1999) Operators, the Legobricks of nature:
evolutionary transitions from fermions to neural networks. World Futures, the Journal of General
Evolution 53: 329-345
Jagers op Akkerhuis G.A.J.M. (2008) Analyzing hierarchy in the organization of biological and physical
systems. Biological Reviews 83:1-12.
Jagers op Akkerhuis G.A.J.M. (2010) The Operator Hierarchy. A chain of closures linking matter, life and
artificial intelligence. PhD thesis Radboud University Nijmegen.
Jagers op Akkerhuis G.A.J.M. (2012) Contributions of the Operator Hierarchy to the field of biologically
driven mathematics and computation. In: Integral Biomathics: Tracing the Road to Reality
Jagers op Akkerhuis G.A.J.M. (2016) Evolution and transitions in complexity. The science of hierarchical
organization in nature. Springer, Cham, Switserland
Koestler A. (1967) The ghost in the machine. MacMillan, New York.
Korn R.W. (2002) Biological hierarchies, their birth, death and evolution by natural selection. Biology
and philosophy 17: 199-221.
Kruijff H.A.M. de (1991) Extrapolation through hierarchical levels. Comparative Biochemistry and
Physiology 100C: 291-299.
Lovejoy A.O. (1936) The Great Chain of Being: A Study of the History of an Idea. Harvard University Press.
Luyten J. & Hoefnagel B. (eds.) (1995) Het oog van de wetenschapsfilosoof: visies op wetenschap en
technologie. Amsterdam, Boom.
Machery E. (2012) Why I stopped worrying about the definition of life … and why you should as well.
Synthese 185:145164
Margulis L. (2011) "Symbiogenesis. A new principle of evolution. Rediscovery of Boris Mikhaylovich Kozo-
Polyansky (18901957)". Paleontological Journal. 44 (12): 15251539.
Mendeleev D.I. (1871) Die periodische Gesetzmaessigkeit der chemischen Elemente. Liebigs Annalen
der Chemie. Suppl. 8(2): 133-229.
Mereschkowski K. (1905) "Über Natur und Ursprung der Chromatophoren im Pflanzenreiche ". Biol
Centralbl. 25: 593604.
Miller J.G.M. (1978) Living Systems. New York: Mc Graw-Hill.
Naveh Z. & Lieberman A.S. (1994) Landscape ecology. Theory and application. 2e edition. Springer -
Verlag, New York
Odum H.T. (1994) Ecological and General Systems: An Introduction to Systems Ecology. University Press
of Colorado, Niwot. 644 pp.
Sagan L. (1967) "On the Origin of Mitosing Cells." Journal of Theoretical Biology 14: 225 74.
Smith B., Kumar A., Bittner T. (2005) Basic formal ontology for bioinformatics. Journal of Information
Systems 1-16
Smith B. (2004) Beyond concepts: Ontology as reality representation. Proceedings of the International
Conference on Formal Ontology and Information Systems. Turin.
Smith B. (2003) Ontology. In L. Floridi (ed.), Blackwell guide to the philosophy of computing and
information. Oxford, Blackwell.
Stebbins G. (1969) The basis of progressive evolution Chapel Hill: University of North Carolina Press.
Stikker A. (1992) The transformation factor. Towards and ecological consciousness. Element. Rockport,
USA.
Szathmáry E. (2015) Toward major evolutionary transitions theory 2.0. PNAS 112: 10104 10111
Szathmáry E., Maynard Smith J. (1995). The major evolutionary transitions. Nature 374:227-232
Teilhard de Chardin P. (1959) The Phenomenon of Man. Harper, New York. (Original: Editions du Seuil I,
Paris, 1955).
Teilhard de Chardin, P. (1969) The future of man. Collins, London. (Original: Editions du Seuil V,
Paris,1946)
van der Steen, W.J. (1997) Limitations of general concepts: a comment on Emmeche’s definition of “life”.
Ultimate Reality and Meaning 20:317-320.
Vogt L., Grobe P., Quast B., Bartolomaeus T. (2011) Top-level categories of constitutively organized
material entities suggestions for a formal top-level ontology.
Waddington C.H. (1969). Paradigm for an evolutionary process. In C.H. Waddington (ed.), Towards a
theoretical biology, Vol 2: Sketches, Edingburg: Edinburg Univers ity Press.
Weiss P.A. (1971) Hierarchically organized systems in theory and practice. Hafner Publ. Comp., New York.
West S.A., Fisher R.M., Gardner A., Kiers E.T. (2015) Major evolutionary transitions in individuality PNAS
doi/10.1073/pnas.1421402112
Young A.M. (1976) The reflexive universe. A Merloyd Lawrence book.
Book
Full-text available
Dit proefschrift beschrijft een nieuw ordenend principe met als doel daarmee bruggen te kunnen bouwen tussen de verschillende wetenschapsvelden. Bij het realiseren van dit doel is de evolutietheorie van Darwin als startpunt genomen. Het ontstaan van organisatieniveaus wordt vaak weergegeven als een hiërarchische volgorde van systemen. De literatuur geeft hiervan talrijke voorbeelden. De gepresenteerde opeenvolgingen van systemen zijn op het eerste gezicht heel logisch, zoals atoom, molecuul, organel, cel, weefsel, orgaan, organisme, populatie, gemeenschap, ecosysteem, planeet, zonnestelsel, sterrenstelsel, heelal ( figuur 2). Een dergelijke benadering van de hiërarchie in de natuur heeft breed opgang gedaan in de exacte wetenschappen. Echter, bij nadere bestudering blijkt deze hiërarchie niet consequent. Het doel van dit proefschrift is om ordenende principes in de natuurwetenschappen te vinden en deze toe te passen bij het bouwen van bruggen tussen de disciplines. Een beter begrip van deze regels zal het namelijk mogelijk maken om voorspellingen over de volgende stadia in de evolutie aan te scherpen en op basis hiervan nauwkeuriger uitspraken te doen over toekomstige operatoren. Dit zal wetenschappers en filosofen nieuwe mogelijkheden bieden om op verkenning te gaan in een domein waarvan men tot voor kort dacht dat het ontoegankelijk was voor een natuurwetenschappelijke benadering: de toekomst van de evolutie.
Article
The impressive body of work on the major evolutionary transitions in the last 20 y calls for a reconstruction of the theory although a 2D account (evolution of informational systems and transitions in individuality) remains. Significant advances include the concept of fraternal and egalitarian transitions (lower-level units like and unlike, respectively). Multilevel selection, first without, then with, the collectives in focus is an important explanatory mechanism. Transitions are decomposed into phases of origin, maintenance, and transformation (i.e., further evolution) of the higher level units, which helps reduce the number of transitions in the revised list by two so that it is less top-heavy. After the transition, units show strong cooperation and very limited realized conflict. The origins of cells, the emergence of the genetic code and translation, the evolution of the eukaryotic cell, multicellularity, and the origin of human groups with language are reconsidered in some detail in the light of new data and considerations. Arguments are given why sex is not in the revised list as a separate transition. Some of the transitions can be recursive (e.g., plastids, multicellularity) or limited (transitions that share the usual features of major transitions without a massive phylogenetic impact, such as the micro- and macronuclei in ciliates). During transitions, new units of reproduction emerge, and establishment of such units requires high fidelity of reproduction (as opposed to mere replication).
Article
Systems theory differs from classic analytical science by producing statements in the context of a descriptive system rather than seeking to reduce a complex problematic situation to researchable entities. This paper analyzes the validity and applicability of systems theory as a scientific approach towards organic farming. The world-views on which organic farming and systems theory build, respectively, are discussed and the methodological consequences of these world views are clarified. The world-view inherent in organic farming, the ontological level, as reflected in stewardship towards nature, the ethic of animal husbandry, and the cycling processes in nature, is harmonious with the underlying ideas of systems theory as regards a hierarchical structure and a mainly anthropocentric stand. This world-view is not paradigmatically different from the world-view inherent in conventional agriculture but non-consistent with the world-view of deep ecology. The world-view of organic farming acknowledges the wholeness in every system with emerging phenomena we might not perceive on an epistemological level. This world-view also acknowledges that such emerging phenomena occur at the higher levels of the hierarchical structure, which is in accordance with systems theory. Originally, a system was defined by its relations to its environment. However, in order to avoid the potential reductionism that may arise when everything is reduced to the ultimate whole system, it is found necessary also to identify and describe the major mechanisms within each system. It is concluded that meeting this requirement, systems theory can be viewed as an extension of traditional methods as the problems become more complex at higher hierarchical levels. Unfortunately, biologically speaking, we still have a limited knowledge of these mechanisms or processes in organic farming, but one of the challenges of today's science in organic farming is to identify and define these mechanisms on every hierarchical level.
Article
When Darwin wrote his ‘On the origin of species…” (1859) he focused on evolution as a property of living organisms in interaction with abiotic and biotic elements in the world. This viewpoint is still dominant amongst biologists. For particle physicists and cosmologists evolution refers to a larger scale, ranging from quarks and atoms to galaxies, stars and planets (i.e. Pagels 1985, Hawking 1988). To close the gap between such different viewpoints, a wide range of perspectives on an interdisciplinary understanding of system development has been published (i.e. Teilhard de Chardin 1966, von Bertalanffy 1968, Varela 1979, Prigogine and Stengers 1984, Laszlo 1996). As an integrative concept, the construction of nature from a hierarchy of system layers forms a central tenet in general system research and the stepwise construction of this layered hierarchy can be regarded as an interdisciplinary evolution theory. Surprisingly, the literature offers no unequivocal rules to recognise a multilayer hierarchy in nature. This presents an obstacle for interdisciplinary approaches to evolution.Searching a solution to part of the above hierarchy problem, the present paper is dedicated to the analysis of a special kind of layering in natural systems, which is based on transitions between ‘building block’ systems. To identify these building blocks, and the transitions from building block x at level A, to building block y at level B, the focus of this study is further limited to ‘hypercydic dynamics’ and ‘containment’. On the basis of these criteria, a hierarchy is created which shows no possibilities for ‘bypasses’. It connects hadrons to atoms, atoms to cells, and cells to neural networks. Implications of this hierarchy for system studies and evolution are discussed.