Paul A. Weiss foi um biólogo que questionou a aplicabilidade das leis físicas mecanicistas e deterministas aos sistemas vivos.

Antes da Segunda Guerra Mundial, Weiss foi o orientador de tese de Roger Sperry .

Como presidente da Divisão de Biologia do Conselho Nacional de Pesquisa em 1951, Weiss reestruturou a subcategorização da biologia em campos ainda em uso hoje: Molecular, Celular, Genética, Desenvolvimento, Regulatória e de Grupo e Ambiental. A nova categorização refletia os notáveis sucessos que estavam ocorrendo na Biologia Molecular, que levariam à descoberta do código genético no DNA por Francis Crick e James Watson em 1953.

Mas Weiss estava receoso de uma nova forma de reducionismo biológico . A redução lógica de todas as leis da natureza às leis da física era popular entre os filósofos há décadas. Filósofos da biologia começaram a argumentar que toda a vida poderia ser reduzida à biologia molecular — embora a maioria defendesse a ideia de que a emergência da biologia a partir da química e da física havia produzido novas leis da biologia.

Weiss queria que a biologia fosse o estudo de "sistemas" em oposição a "máquinas". Ele caracterizou a diferença de forma concisa:

No sistema, a estrutura do todo determina o funcionamento das partes; na máquina, o funcionamento das partes determina o resultado.

( Além do Reducionismo . Beacon Press (1969), p.13)

Weiss participou do Simpósio Alpbach de 1968: Novas Perspectivas sobre as Ciências da Vida, organizado por Arthur Koestler. Entre os cientistas presentes, havia muitos que criticavam a ortodoxia neodarwinista por considerá-la a única fonte de respostas para os inúmeros problemas apresentados pelos fenômenos da evolução.

Weiss e outros participantes, incluindo Ludwig von Bertalanffy , Jerome Bruner, Viktor Frankl, Friedrich Hayek, Jean Piaget e CH Waddington , entre outros, achavam provável que outros níveis hierárquicos emergentes, "acima e além" do nível molecular, seriam necessários para explicar completamente a biologia, e que esses níveis provavelmente não seriam determinísticos .

Ao demonstrar procedimentos de cultura de tecidos para seus alunos, Weiss costumava mostrar dois tubos, um com embriões intactos e o outro com embriões após a homogeneização, e apontava com entusiasmo que ambos os tubos continham os mesmos componentes moleculares. Ele deplorava aqueles que pensavam que as células eram apenas um "saco de enzimas".

Embora o determinismo macroscópico tenha sido confirmado por estudos de objetos macroscópicos, Weiss argumentou que a extrapolação para o determinismo microscópico não se justifica. De fato, a física quântica demonstra que existe indeterminação irredutível no nível da física microscópica. Weiss formulou um princípio que denominou determinismo no macroscópico apesar da indeterminação demonstrável no microscópico . Este é essencialmente o nosso conceito de determinismo "adequado" .

Na verdade, não existe determinismo estrito em nenhum "nível" do mundo físico. O determinismo é um ideal teórico abstrato que simplifica os métodos lógicos e matemáticos. O "determinismo" macroscópico que observamos é consequência da média de um número extremamente grande de partículas microscópicas. O determinismo é uma propriedade " emergente " que surge quando um grande número de átomos e moléculas se reúne. As "leis da natureza" emergentes são sempre apenas leis estatísticas.

Os anais do Simpósio de Alpbach foram publicados em 1969 com o título provocativo " Além do Reducionismo" . A primeira contribuição foi o artigo de Paul Weiss, " O sistema vivo: determinismo estratificado" , no qual ele afirmou:

Meu principal objetivo aqui é documentar que certas controvérsias básicas sobre a natureza dos organismos e dos processos vitais, que por muito tempo não se dissiparam no calor da discussão (por exemplo, reducionismo versus holismo), desaparecem facilmente à luz de estudos realistas dos fenômenos em si, descritos em linguagem não contaminada por preconceitos. Sob essa perspectiva, (i) o princípio da ordem hierárquica na natureza viva se revela como um fato descritivo demonstrável, independentemente das conotações filosóficas que possa carregar. E, além disso, (ii) torna-se imperativo aceitar as entidades orgânicas como sistemas sujeitos a dinâmicas de rede, no sentido da teoria de sistemas moderna, em vez de conjuntos de reações em cadeia lineares microprecisas programadas. Uma noção estritamente mecanicista, semelhante à de uma máquina, da natureza dos organismos vivos pressupõe um alto grau de precisão no programa espacial e cronológico segundo o qual as inúmeras cadeias de componentes concorrentes são compostas e organizadas — uma concepção posteriormente ampliada, mas de forma alguma alterada, ao permitir que o programa incluísse mecanismos de verificação e de reserva igualmente pré-programados para evitar que o conjunto de processos separados se desfaça quando confrontado com as flutuações fortuitas do mundo exterior.

...

A explicação de Jacques Loeb (1918) sobre o comportamento animal em termos de sequências reflexas rigidamente concatenadas, e particularmente sua proposição de tropismos como paradigmas de um princípio mecânico preciso de causa e efeito em organismos, exemplifica esse tipo de preconceito mecanicista. Sua tese, no entanto, apresentava duas falhas graves. Não só esse tipo específico de pensamento ingenuamente mecanicista já estava ultrapassado na física, como estudos do comportamento real de animais em ações direcionadas a objetivos ou outras formas de desempenho direcional não demonstraram nenhum dos supostos estereótipos na maneira como os animais atingiam seus objetivos. É verdade que o início e o fim de um ato comportamental podiam muitas vezes ser inequivocamente correlacionados com uma pista vetorial do ambiente; mas a execução do ato em questão mostrou-se tão variável e, de fato, única em detalhes de caso para caso e de instância para instância, que era gratuito sustentar que a obtenção de um resultado essencialmente igual, independentemente da variedade de abordagens, é simplesmente o resultado cego de uma cadeia de etapas seriadas, apropriadamente pré-desenhadas pela evolução para conduzir a esse fim. Em outras palavras, os organismos não são marionetes controladas por fios ambientais; além disso, a analogia é, de qualquer forma, sem sentido, se lembrarmos que o "ambiente" que move os fios das marionetes na ordem correta é, na maioria das vezes, outro organismo — o titereiro com seu cérebro ou, pelo menos, alguma máquina concebida por um cérebro.

( Além do Reducionismo . Beacon Press (1969), pp.4-5)

Weiss observou que a falta de determinismo tinha implicações para o problema do livre-arbítrio .

De todas as características do nosso conhecimento subjetivo sobre as atividades cerebrais para as quais desejamos que a ciência produza um registro objetivo, uma das mais debatidas tem sido o aspecto da "liberdade de decisão" ou "livre-arbítrio". A questão tem sido argumentada quase que inteiramente em bases filosóficas. Esse é um domínio no qual, como afirmei na introdução, reluto em entrar. Contudo, visto que algumas das discussões filosóficas giraram em torno da interpretação de certos veredictos desfavoráveis proferidos pela ciência, parece-me indicado, neste contexto, reexaminar brevemente a sustentabilidade das respectivas posições. A meu ver, olhando de fora para dentro, o problema do livre-arbítrio tem sido tratado, em geral, como um corolário do problema do determinismo , e o problema do determinismo, inversamente, tem sido colocado à porta da ciência para que esta emita uma opinião. Enquanto a ciência continuar apresentando a natureza como uma máquina micromecânica de precisão regida por estrita causalidade, a concessão de qualquer grau de liberdade de escolha a qualquer fenômeno natural seria inadmissível pelo código dessa vertente científica e, portanto, teria que ser negada a todos os processos da natureza, incluindo as funções cerebrais humanas. Seríamos então forçados a adotar a alternativa de atribuir "livre-arbítrio" à intervenção de poderes extra ou sobrenaturais.

Determinismo, estratificado

Para mim, ambas as posições extremas parecem insustentáveis. A falha reside em equiparar a ciência à doutrina da causalidade microprecisa, ou, como a denominarei adiante, " microdeterminismo ". Isso me leva à principal lição que venho desenvolvendo neste artigo e que antecipei no título "Determinismo Estratificado", que é precisamente o que o estudo da natureza viva nos ensina.

Pode haver filósofos ou teólogos que encontrem conforto na ideia de um universo laplaciano composto por um mosaico de partículas discretas, operando segundo leis de microcausalidade. Afirmo, contudo, que a ciência moderna não pode apresentar tal imagem de boa fé, muito menos as ciências da vida; e, visto que toda ciência é produto do cérebro humano e o cérebro é um sistema vivo, é bastante provável que essa revogação da lógica científica da microcausalidade se aplique à ciência em geral.

Cientificamente, o termo "determinado" só pode significar "determinável"; e, similarmente, "indeterminação", seja no sentido de Heisenberg ou da maneira como usarei o termo, só pode significar "indeterminabilidade". O conceito científico de "determinabilidade" tem origem decididamente empírica. Ao observarmos uma dada macroamostra do Universo ao longo de um determinado período de tempo, notamos certas correlações inequívocas entre as configurações de seu conteúdo no início e no final desse período de mudança. Se, então, constatarmos que essas correlações são consistentemente verificadas, as estabelecemos como "leis", a partir das quais extrapolamos mudanças futuras com um certo grau de certeza. Como nossa experiência primária nessa operação correlacionou apenas macroamostras com macroamostras, a previsibilidade baseada nela também não pode ser mais precisa do que macroscópica . Portanto, legitimamente, só poderíamos falar de "macrodeterminação".

O conceito de "microdeterminação" é então derivado secundariamente por uma hipotética extensão descendente — uma "atomização", por assim dizer — da "macrodeterminação" empírica. Essa hipótese pressupõe que se observaria o mesmo alto grau de consistência de correlação do início ao fim, constatado para a macroamostra, válido para cada uma dessas amostras fracionárias. Em outras palavras, a estrutura da macro-mudança bem definida seria simplesmente uma composição do mosaico de micro-mudanças, presumivelmente igualmente bem definidas, ainda que não necessariamente determináveis.

Essa visão é comprovadamente insustentável em sua aplicação a sistemas vivos. Reconhecemos que o estado e as mudanças de tais sistemas são conservativamente invariantes ao longo de um determinado período e, portanto, previsíveis, sem a necessidade de um micromosaico correspondente e invariante dos processos componentes. Concluímos, então, que a estrutura padronizada da dinâmica do sistema como um todo "coordena" as atividades dos constituintes. Em termos microdeterminísticos atomísticos, essa "coordenação" teria que ser expressa da seguinte forma: como qualquer movimento ou outra mudança em qualquer parte do sistema deforma a estrutura de todo o complexo, o fato de o sistema como um todo tender a reter sua configuração integral implica que cada mudança em qualquer parte afeta as interações entre o restante da população de forma a produzir um resultado líquido compensatório; e isso para cada parte individualmente. Expressando isso em linguagem antropomórfica, significaria que, em todos os momentos, cada parte "conhece" as funções e atividades de todas as outras partes e "responde" a quaisquer desvios e perturbações do equilíbrio coletivo como se também "soubesse" exatamente a melhor maneira de manter a integridade de todo o sistema em conjunto com os demais componentes. Embora raramente expressa de forma tão direta, grande parte dessa imagem se esconde por trás de termos igualmente antropomórficos como "organizadores", "reguladores", "mecanismos de controle" e similares, que os particularistas tiveram que invocar para preencher a lacuna de informação entre o que se pode aprender com elementos isolados e uma descrição válida do comportamento do grupo.

O teorema de Boltzmann e a termodinâmica contornaram realisticamente essa lacuna, restringindo afirmações seguras sobre macro-relações apenas a macroamostras. Eles relacionam inequivocamente o estado médio de um sistema no instante t1 _ao seu estado médio no instante t2 _, mas reconhecem que rastrear uma molécula individual ao longo desse percurso não só é inviável, como seria cientificamente totalmente desinteressante e inconsequente; pois cada instância e instante individual seria de singularidade não recorrente , portanto, inútil para qualquer previsibilidade detalhada de microeventos futuros. Se a física teve o senso de realismo de se desvincular do microdeterminismo em nível molecular, não parece haver razão para que as ciências da vida, diante da semelhança fundamental entre os argumentos para a renúncia à microdeterminação molecular tanto na termodinâmica quanto na dinâmica de sistemas, não sigam o mesmo caminho e adotem a "macrodeterminação", independentemente de o comportamento de um sistema como um todo ser ou não redutível a um desempenho estereotipado por um conjunto fixo de microrrobôs pré-programados. Uma vez que a experiência tem demonstrado positivamente a existência de tal macro-relação inequívoca em vários níveis supramoleculares da hierarquia dos processos vitais, na ausência documentada de microdeterminação em nível de componentes, devemos evidentemente permitir que tais percepções científicas positivas prevaleçam sobre meras conjecturas e preconceitos, por mais estimados e arraigados que estejam em nosso pensamento tradicional.

Macrodeterminação

[Na embriologia] chegou-se até mesmo a referir-se ao processo que transforma uma célula de sua condição originalmente "indeterminada" e multivalente em uma célula definitivamente destinada a um determinado destino, como o processo de "determinação". O mesmo princípio ilustrado aqui para o desenvolvimento se repete em todas as ordens de magnitude; vejamos, por exemplo, o estabelecimento das estruturas das organelas dentro da célula, ou das subestruturas mais finas dentro das organelas.

Uma mitocôndria, ao ser reconstituída após a fragmentação, organizará as moléculas de lipídios na configuração lamelar característica..., mas a nova posição não será uma réplica precisa da anterior, nem as moléculas de lipídios no conjunto saberão quais serão recrutadas. Da mesma forma, no nível imediatamente inferior, as enzimas em agrupamentos seriados regulares, que irão pontilhar as novas lamelas mitocondriais, não conhecem seus arranjos finais até que estejam em posição; e assim por diante.

Este princípio é próximo da nossa noção de determinismo meramente "adequado" no mundo macroscópico.

Eu poderia prosseguir confirmando a validade desse princípio de determinismo no geral, apesar da indeterminismo demonstrável no específico, para praticamente qualquer nível e área das ciências da vida. Para levar em conta essa hierarquização repetitiva, sugeri a metáfora do "tamanho do grão" do determinismo como uma medida empírica do grau de definição e previsibilidade em qualquer nível dado. O mosaico de rudimentos de órgãos mapeado no embrião inicial, por exemplo, é muito "grosso", enquanto o mosaico de genes no cromossomo é muito mais "fino". É irrelevante neste momento se o princípio é rigoroso ou não em um sentido filosófico. O que importa é que, cientificamente falando, é uma proposição tão realista e lógica quanto podemos deduzir dos fatos acessíveis.

Como você poderá observar, poderíamos transformar essa renúncia à primazia da microdeterminação em uma declaração científica positiva em favor da existência do "livre-arbítrio". Prefiro dar-lhe uma interpretação mais comedida, pois, na realidade, não implica nenhum compromisso positivo. O que ela faz é simplesmente remover as objeções e injunções espúrias contra a legitimidade científica do conceito de liberdade de decisão, que foram levantadas dentro do próprio setor científico ou por outros grupos que se apoiam em veredictos supostamente científicos. Não vejo como a ciência possa provar o livre-arbítrio, mas, por outro lado, não vejo nada no que sabemos nas ciências da vida que o contradiga em termos científicos. Ir além dessa afirmação seria uma questão puramente de crença pessoal.

( Além do Reducionismo . Beacon Press (1969), pp. 27-32)