„Élő rendszerek” és az építészeti Metabolizmus metaforája - A Metabolizmus múltja, jelene és jövője (7.)

Nyilas Ágnes cikksorozatának 7. részében a japán metabolizmus gondolati hátterének egyik fontos elemét, a biológiai metafora, illetve az „élő rendszerek" elméletének kialakulását és ezek sajátosságait mutatja be, majd felvillantja, hogyan jelentek meg ezek az elképzelések a Kenzo Tange és Kiyonori Kikutake nevéhez fűződő - a korábbi fejezetekben részletesen ismertetett – utópisztikus megastruktúrákban, várostervekben.

A biológiai metafora használata mára már közhellyé vált az építészet területén is. Mivel mindkét terület materiális és strukturális alapokon nyugszik, az alaktan és a szerkezettan mind a biológiában, mind pedig az építészetben fontos szerepet játszik. Ez indokolja a biológiai metafora létjogosultságát építészetünkben. A metafora alkalmazására tett próbálkozások viszont sokfélék. Nagy részük ugyan a természetből vett statikus formák felszínes utánzásában merül ki, vannak azonban próbálkozások az élő szervezetek működésének beható tanulmányozásából levont következtetések alkalmazására is. Ez utóbbiak a természetet különböző önrendező folyamatok sorozatából fölépülő komplex rendszerként értelmezik, és ennek megfelelően dinamikus struktúrák létrehozására törekszenek. Ezek között meg kell említeni Christopher Alexander oly sokat vitatott elképzelését is, amelyet gyakran neveznek az „élő építészeti rendszerek" elméletének (Hajo Neis, Andrea Matthews, Living Systems and Living Architecture, International Conference on Sustainable Architectural Design and Urban Planning, Hanoi Architectural University, May 15-16, 2007, Hanoi, Vietnam), amely azt sugallja, hogy minden jó épület valamilyen szinten „él". Az építész feladata peidg az, hogy egy olyan tervezési szisztémát dolgozzon ki, amivel épületeit „életre kelti".

Alexander elmélete a rokon területek kutatóira is nagy befolyást gyakorolt. Például Nicos A. Salingaros matematikus és várostervező Alexander elméletét továbbfejlesztve egy tudományos alapokon – elsősorban a rendszerelméleten és a mesterséges intelligencia elméletén – nyugvó tervezési módszer kidolgozását tűzte ki céljául (Nicos A. Salingaros, Principles of Urban Structure, Amsterdam, 2005; Nicos A. Salingaros, A Theory of Architecture, Solingen, 2006, stb.), de mai számítógépes építészeti tervezőprogramjaink kifejlesztéséhez is az Alexander által kigondolt „tervezési minták" szolgáltatták az alapot. Alexander munkáin azonban egyértelműen érezhető az általános rendszerelmélet, majd a múlt század derekán kialakult „élő rendszerek" elméletének hatása is, melynek megelőlegezése, valamint az építészetbe történő bevezetésének előkészítése a japán Metabolisták nevéhez fűződik. Dinamikus formákra épült terveik a várost egy organikus folyamat-sorozatként láttatják, és ezzel az „élő rendszerek" fogalmának egy új alapértelmezését sugallják.

Az „élet" alapfeltétele

A történelem folyamán számtalan kísérlet történt az „élet" fogalmának pontos definiálására. Ennek ellenére az élet mivoltával kapcsolatos tudásunk a mai napig igen korlátozott, és a fogalom meghatározására is csak leíró jellegű módszereink vannak. Biológiai értelemben az élet alapegysége a sejt, alapfeltétele pedig a [1] szerveződésre való képességgel kezdődik, a molekuláris szinttől egészen az élő szervezet szintjéig. Az élő szervezetek képesek energiát felvenni, majd a sejtek számára lebontani azt az [2] agyagcsere folyamatán keresztül. Ezzel az energiával a szervezet belső környezetének viszonylagos állandóságát ([3] homeosztázis) tartja fönn. Az élő szervezetek  képesek alkalmazkodni a hirtelen környezeti változásokhoz is ([4] adaptáció), viszont – részben ezen környezeti változások hatására – az egyedek alkotta fajok hosszú generációkon keresztül fejlődnek, változnak, ami új fajok kialakulásához vezet ([5] törzsfejlődés). Az egyedfejlődés ezzel szemben kvantitatív jellegű: tömeg- és térfogatgyarapodással jár ([6] növekedés), a kifejlett egyedek pedig szaporodásra képesek ([7] reprodukció). Mai tudásunk szerint tehát egy szervezetnek alapvetően ezt a hét alapfeltételt kell teljesíteni ahhoz, hogy „élő"-nek nyilvánítsák.

Az élet ennél pontosabb definiálása nem egyszerű feladat. A legnagyobb nehézség talán éppen abból a tényből fakad, hogy az élet anyagi eredete nemcsak hogy nem bizonyított, de eddigi tudományos tapasztalataink meg is kérdőjelezik azt. Ehelyett sokkal inkább elfogadott az a nézet, mely szerint az élet különböző fizikai és kémiai folyamatok sorozata, amelyek végső soron az élő szervezetek struktúrájának kialakulásáért felelősek. Míg azonban egyéb – a fizikában és kémiában jól ismert – természetes folyamatok a rendezetlenséget (entrópiát) növelik, az élőlényekben csodálatos rendezettségben találhatók az atomok és a belőlük kialakult molekulák. Erwin Schrödinger, Nobel-díjas fizikus híressé vált szavait idézve: „az élet negatív entrópiával táplálkozik" (Erwin Schrödinger, What is life?, Cambridge, 1945), vagyis az élő szervezetek negatív entrópiát (szabad energiát, azaz rendezettséget) fogadnak be környezetükből, és entrópiát (felhasznált energiát, azaz rendezetlenséget) bocsátanak ki. Az élőlények tehát metastabil (egyensúlytól távoli) rendszerek, amelyek koncentrálják az energiát. Ennek az állapotnak a fenntartásához természetesen folyamatos energiabevitelre van szükségük. Az viszont, hogy az élőlények hogyan képesek „önmaguktól" kialakítani ezt az állapotot, a fizika és a kémia általános törvényeivel megmagyarázhatatlan, sőt azokkal látszólag ellentmondónak tűnő jelenség. E felismerés Schrödingert két fontos következtetéshez vezette. Egyrészt kézenfekvőnek tűnt, hogy az élet mivoltának tisztázásához az élőlények és környezetük kapcsolatának vizsgálatából érdemes kiindulni. Másrészt pedig az is nyilvánvalóvá vált, hogy az élőlények szerkezetének (szerveződésének) kialakulásáért elsősorban mégsem ez a környezettel való kapcsolat, hanem sokkal inkább különböző önrendező folyamatok sorozata a felelős. Erre a feltételezésre alapozva az élő szervezet – mint „önszerveződő rendszer" – új értelmezést kapott.

„Élő rendszerek" elmélete

Az „önszerveződő" kifejezés a múlt század közepén jelent meg először a kortárs tudományos nyelvben. A kibernetika tudományágának egyik alapítója, az osztrák származású Heinz von Foerster definíciója szerint az önszerveződő rendszerek olyan rendszerek, melyek környezetük rendezettségét saját szerkezetükre (viselkedésükre) képezik le (Heinz von Foerster, „A Predictive Model for Self-Organizing Systems," Part I: Cybernetica 3, pp. 258–300; Part II: Cybernetica 4, pp. 20–55, with Gordon Pask, 1961). Az általános rendszerelmélet területén az „önszerveződés" már a hatvanas években előszeretettel használt fogalom volt, de a hetvenes években a komplex rendszerek elméletében is megjelent. 1977-ben Ilya Prigogine orosz származású kémikus az önszerveződés jelenségének termodinamikai értelmezésében elért eredményeiért kapott Nobel-díjat (Ilya Prigogine, G. Nicolis, Self-Organization in Non-Equilibrium Systems, Wiley, 1977). Prigogine megállapítása, mely szerint - a termodinamika második főtételéből kiindulva - minden önszerveződő rendszer, amely termodinamikai értelemben csökkenti entrópiáját (azaz növeli rendezettségét), csak úgy érheti el ezt az állapotot, hogy közben szükségszerűen növeli környezete entrópiáját (rendezetlenségét) - ez összecseng Foerester szavaival. Foerester és Prigogine felismerései – melyek végső soron az élőlények szerveződése (viselkedése) és a fizika (elsősorban a termodinamika) törvényei közötti látszólagos ellentmondást hidalják át – egyben egy teljesen új tudományos elmélet, az „élő rendszerek" elméletének kialakulásához biztosítottak alapot.

Az „élő rendszerek" elméletének részletes kidolgozása James Grier Miller nevéhez fűződik (James G. Miller, Living systems, New York, 1978). Miller teóriája nem más, mint egy általános elmélet arról, hogy az „élő rendszerek" hogyan működnek: milyen kölcsönhatásban vannak egymással és környezetükkel, hogyan tartják fönn önmagukat, hogyan fejlődnek és változnak stb. Elméletének hátterében az a felfogás áll, mi szerint az élet lényegében egyenértékű egy anyag/energia és információ feldolgozásával foglalkozó folyamattal. Alaptézise szerint az élet feltétele az egyensúlytól távoli állapot fenntartásának képessége, ahol az „élő rendszeren" belüli entrópia jóval kisebb, mint a rendszer élettelen környezetéé. Az „élő rendszerek" azért képesek hosszú távon fenntartani ezt az állapotot, mert nyitott rendszerek lévén, működésükhöz szabadon vehetnek föl anyagot/energiát és információt környezetükből. Másrészt az „élő rendszerek" önszerveződő rendszerek: szerkezeti felépítésük és működésük alapvetően nem  környezetük függvénye, hanem a rendszer saját maga felelős érte. Vagyis a rendszernek szükségszerűen kölcsönhatásban kell állnia a környezetével, de az önszerveződés folyama akkor sem áll le, ha a környezet megváltozik.

Az itt szereplő „önszerveződés" fogalma – ami az élet alpfeltételei közül a [1] szerveződésre való képességnek felel meg – egy többszörösen összetett fogalom: számos dinamikus jelenséget sűrít magába. Ezeknek a jelenségeknek a vizsgálatával Fritjof Capra osztrák származású elméleti fizikus foglalkozott bővebben (Fritjof Capra, The Turning Point: Science, Society, and the Rising Culture, New York, 1982). Capra szerint, az önszerveződés fogalmát vizsgálva először is az önfenntartás és az önátalakítás képessége az, amire a legnagyobb hangsúly fektetendő. Az önfenntartás a rendszer azon képessége, aminek segítségével saját struktúrájának integritását biztosítja, amellett, hogy a részek folyamatos változása (megújulása, pótlása, stb.) biztosított. Ez a változással kapcsolatos rugalmasság viszont nagy mértékű belső szerkezeti képlékenységet követel, ahol a különböző részek közötti kapcsolat nem lehet mereven definiált. Az élet hét alapfeltétele közül az [2] agyagcsere az, ami az önfenntartáshoz biztosítja az alapfeltételeket, míg a [3] homeosztázis az integritás, az [4] adaptáció és a [5] törzsfejlődés pedig a flexibilitás fogalmával van összhangban. Ezzel szemben az önátalakítás fogalmát mai tudományos szókészletünkkel nehéz definiálni. Közelítőleg mégis azt mondhatjuk, hogy az önátalakítás a rendszer azon képessége, melynek segítségével egyre összetettebb rendszerekké tudja áttranszformálni önmagát. Itt a belső szerkezet összetettségi mutatójának növekedése méretnövekedést, a részek számának vagy a részek közötti kapcsolatok komplexitásának növekedését, vagy a részek viselkedésében megnyilvánuló komplexitás növekedését takarja, ami pedig azt jelenti, hogy az összetettségi mutató növekedése lényegében a [6] növekedés és/vagy a [7] reprodukció képességével helyettesíthető.
 
Az élet mivoltával foglalkozó kutatások, valamint az ezzel összefüggő tudományfilozófiai és rendszerelméleti felismerések a múlt század közepétől a tudományos élet számos területén éreztették hatásukat. Nem kivétel ez alól az építészet és a várostervezés elmélete sem. A japán Metabolisták esetében a csoport tagjainak a biológia és a kapcsolódó tudományágak iránti beható érdeklődése (Kurokawa eredetileg orvosnak készült, később pedig filozófiai tanulmányokat folytatott, de Kawazoe, Kikutake és Tange is komoly érdeklődést mutatott a biológiai és filozófia iránt) is azt a lehetőséget támasztja alá, hogy nyomon követték ezeket a kutatási eredményeket, melyeknek hatása városterveiken egyértelműen érezhető. Kikutake „Függőleges közösség" terveiben például az önfenntartás gondolata egy jelképes szinten nyilvánul meg az egyedi lakókonténerek flexibilis be- és kicsatlakoztatásának gondolatában, míg a szerkezeti- és térelemek viszonyát meghatározó határoltság elve („toronyalakú" prototípus) illetve a szerkezet hierarchikus felépítése („faalakú" prototípus) biztosítja a Megastruktúra integritását. Ezzel szemben Kikutake „Víziváros" terveiben az élet alapfeltételei egy ennél is közvetlenebb metaforában jelentkeznek. Itt a város terjeszkedése a [6] növekedés és a [7] reprodukció analógiáján történik, míg a tervek időrendi sorozata a [5] törzsfejlődés folyamatát követi. Majd a Kikutake „Függőleges közösség" terveiben megjelenő koncepciók egy magasabb szintű megnyilvánulását ismerhetjük föl Tange „öbölterveiben". Ezekben a komplex rendszerek mintájára készült várostervekben az önfenntartás gondolata hasonlóan nyilvánul meg, mint a „Függőleges közösség" terveiben. A Tokiói-öböl tervben viszont már az önátalakítás gondolatának csírája is jelen van a város – elméletileg korlátlan – lineáris terjeszkedésének lehetőségében. Mivel azonban ezt a terjeszkedést ugyanazon szerkezeti elemek ismétlése biztosítaná, a rendszer összetettségét fokozandó méretnövekedés koncepciója itt egy igen monoton, „természetellenes" formát ölt.

Következő fejezetünk a Kawazoe által felvázolt alapmetaforát az – akkoriban még csak kialakulóban lévő – „élő rendszerek" elméletével, valamint a Kikutake és Tange terveivel való összefüggéseiben boncolgatja, majd arra is érintőlegesen kitér, hogy Kurokawa írásaiban és terveiben milyen formát öltött ez a metafora.

Nyilas Ágnes

(Folyt.köv.)