David Christian: Grote geschiedenis

Om te beginnen een video. Ja, het is een roerei. Maar als je er naar kijkt, dan merk je misschien dat er iets niet klopt. Omdat je misschien merkt dat wat er werkelijk gebeurt, is dat het ei 'ontroerd' wordt. Je ziet nu hoe de dooier en het wit gescheiden worden. Nu gaan ze terug het ei in. We weten allemaal in ons diepste zelf dat dit niet de manier is waarop het universum werkt. Een roerei is brij, smakelijke brij, maar het blijft brij. Een ei is een mooi, gesofisticeerd ding dat kan leiden tot nog meer verfijnde dingen, zoals kippen. We weten in ons diepste zelf dat het universum nooit van brij naar de complexiteit gaat. In feite komt dit buikgevoel tot uiting in een van de meest fundamentele wetten van de fysica, de tweede wet van de thermodynamica, of de wet van de entropie. Die zegt eigenlijk dat het de algemene tendens van het heelal is om te gaan van orde en structuur naar wanorde, gebrek aan structuur - in feite naar brij. Dat is waarom die video een beetje vreemd aanvoelt.

En toch, kijk eens om je heen. We zien om ons heen onthutsende complexiteit. Eric Beinhocker schat dat in New York City alleen zo'n 10 miljard SKU's, of verschillende producten, worden verhandeld. Dat is honderden keren zo veel soorten als er op Aarde zijn. ze worden verhandeld door een soort met bijna zeven miljard individuen. Die zijn met elkaar verbonden door handel, reizen en het internet in een wereldwijd systeem van een verbazingwekkende complexiteit.

Dat is een groot raadsel: hoe kan in een universum, geregeerd door de tweede wet van de thermodynamica, de soort van complexiteit die ik zojuist heb beschreven, ontstaan - de soort van complexiteit zoals die van jou en mij en het congrescentrum? Het antwoord lijkt te zijn dat het universum complexiteit kan creëren, maar tegen een prijs. Op bepaalde plaatsen verschijnen wat mijn collega, Fred Spier, "Goudlokjesvoorwaarden" noemt - niet te warm, niet te koud, precies goed voor de creatie van complexiteit. Waar iets complexere dingen verschijnen. En waar je iets complexere zaken hebt, kan je iets nog complexere zaken krijgen. Op deze manier wordt complexiteit stap voor stap opgebouwd. Elke fase is magisch omdat ze de indruk wekt dat iets volstrekt nieuws bijna uit het niets verschijnt in het universum. Wij noemen deze momenten in de grote geschiedenis drempelmomenten. Bij elke drempel wordt het moeilijker. De ingewikkelde dingen worden fragieler, kwetsbaarder, de Goudlokjesvoorwaarden worden strenger. Het wordt moeilijker om complexiteit te creëren.

Nu hebben wij als zeer complexe wezens dringend behoefte om te weten hoe het heelal complexiteit creëert, ondanks de tweede wet. En waarom complexiteit te maken heeft met kwetsbaarheid en fragiliteit. Dat verhaal vertellen we in de grote geschiedenis. Maar om dat te doen, moet je iets doen dat op het eerste gezicht volstrekt onmogelijk lijkt. Je moet de hele geschiedenis van het heelal overlopen. Laten we dat even doen. (Gelach) Laten we eerst de tijdsbalk zo'n 13,7 miljard jaar terugdraaien naar het begin van de tijd.

Om ons heen is er niets. Er is zelfs geen tijd of ruimte. Stel je het donkerste, leegste ding wat je kunt voor en maak dat op een onvoorstelbare manier donkerder en leger. Daar zijn we nu. Dan opeens, Bang! verschijnt er een heelal, een volledig heelal. We zijn over onze eerste drempel gestapt. Dat universum is klein, kleiner dan een atoom. Het is ongelooflijk heet. Het bevat alles wat je in het universum van vandaag terugvindt. Je kunt je voorstellen dat het uit zijn voegen barst en zich met een ongelooflijke snelheid uitbreidt. In het begin is het vaag, maar al snel gaan verschillende dingen beginnen te verschijnen in die vaagheid. Binnen de eerste seconde valt de energie zelf uit elkaar in afzonderlijke krachten, waaronder elektromagnetisme en zwaartekracht. Energie doet nog iets heel magisch: ze 'stolt' tot materie - quarks die protonen gaan vormen en leptonen waaronder elektronen. Dat allemaal in de eerste seconde.

Nu gaan we 380.000 jaar vooruit. Dat is twee keer zo lang als er mensen zijn op deze planeet. Eenvoudige atomen verschijnen nu. Waterstof en helium. Hier wil ik even pauzeren, op 380.000 jaar na het ontstaan van het heelal, omdat we eigenlijk heel veel weten over het universum in dit stadium. We weten vooral dat het zeer eenvoudig was. Het bestond uit enorme wolken van waterstof- en heliumatomen, zonder verdere structuur. Ze zijn echt een soort van kosmische brij. Maar dat is niet helemaal waar. Recente studies door satellieten zoals de WMAP-satelliet hebben aangetoond dat er kleine verschillen in die achtergrond aanwezig waren. Hier zie je dat de blauwe gebieden ongeveer een duizendste van een graad koeler zijn dan de rode gebieden. Slechts kleine verschillen, maar genoeg voor het heelal om verder te gaan naar de volgende fase van de complexiteitsopbouw.

Dat ging zo. Zwaartekracht is sterker waar er meer materiaal zit. Dus in de iets dichtere gebieden, gaat zwaartekracht de wolken van waterstof- en heliumatomen verdichten. Zo kunnen we ons voorstellen dat het vroege heelal uiteenvalt in miljarden wolken. Iedere wolk trekt samen, de zwaartekracht wordt krachtiger naarmate de dichtheid toeneemt, de temperatuur begint te stijgen in het midden van elke wolk. Als in het midden van een dergelijke wolk de temperatuur de drempeltemperatuur van 10 miljoen graden bereikt, beginnen protonen te fuseren, een grote hoop energie wordt vrijgemaakt, en Bang! Daar zijn onze eerste sterren. Ongeveer 200 miljoen jaar na de Big Bang, beginnen miljarden en miljarden sterren overal in het heelal te verschijnen. Het universum is nu beduidend interessanter en complexer geworden.

Sterren creëren nu de Goudlokjesvoorwaarden voor het oversteken van twee nieuwe drempels. Wanneer zeer grote sterren sterven, creëren ze temperaturen die zo hoog zijn dat protonen in allerlei exotische combinaties beginnen te fuseren. Zo maken ze alle elementen van het periodiek systeem. Als je, zoals ik, een gouden ring draagt, dan is dat goud in een supernova-explosie ontstaan. Het universum is nu chemisch ingewikkelder geworden. In een chemisch complexer universum, is het mogelijk om meer dingen te laten ontstaan. Nu gaan rond die jonge zonnen, jonge sterren, al deze elementen combineren, ze zwieren rond, de energie van de ster laat ze ronddraaien, ze vormen deeltjes, sneeuwvlokken, stofpluisjes, maar ook rotsen, asteroïden, en uiteindelijk vormen ze planeten en manen. Zo is vier en een half miljard jaar geleden ons zonnestelsel gevormd. Rotsachtige planeten zoals onze Aarde zijn aanzienlijk complexer dan de sterren omdat ze een veel grotere diversiteit van materialen bevatten. Dus hebben we een vierde drempel van complexiteit overschreden.

Nu wordt het echt moeilijker. De volgende fase introduceert entiteiten die aanzienlijk fragieler, aanzienlijk kwetsbaarder zijn. Maar ze zijn ook veel creatiever en veel meer in staat om nog meer complexiteit te genereren. Ik heb het natuurlijk over levende organismen. Levende organismen zijn 'chemische producten'. We zijn enorme verpakkingen chemicaliën. Chemie wordt gedomineerd door de elektromagnetische kracht. Die werkt op kleinere schalen dan de zwaartekracht, hetgeen verklaart waarom jij en ik kleiner zijn dan sterren of planeten. Wat zijn nu de ideale omstandigheden voor chemie? Wat zijn de Goudlokjesvoorwaarden? De eerste is energie, maar niet te veel. In het centrum van een ster is er zoveel energie dat alle atomen die samenkomen, gewoon weer uit elkaar botsen. Maar ook niet te weinig. In de intergalactische ruimte is er zo weinig energie dat atomen niet kunnen combineren. Wat je wilt is precies de juiste hoeveelheid, en planeten, zo blijkt, zijn daarvoor precies geschikt, omdat je ze dichtbij sterren, maar ook weer niet te dichtbij vindt.

Je moet ook een grote verscheidenheid aan chemische elementen hebben, alsook een vloeistof, zoals water. Waarom? Welnu, in gassen bewegen atomen zo snel langs elkaar dat ze niet kunnen aankoppelen. In vaste stoffen zitten atomen zo vast aan elkaar, dat ze niet kunnen bewegen. In vloeistoffen kunnen ze rondzwerven en knuffelen en combineren om moleculen te vormen. Waar vind je nu zulke Goudlokjesvoorwaarden? Planeten zijn daar ideaal voor, en onze jonge aarde was bijna perfect. Ze bevond zich gewoon op de juiste afstand tot haar ster om enorme oceanen van open water te bevatten. Diep onder de oceanen bij scheuren in de aardkorst, heb je warmte, die uit het binnenste van de Aarde wegsijpelt, en ook een grote diversiteit aan elementen. Bij die diepe oceanische openingen begon fantastische chemie te gebeuren. Atomen combineerden tot allerlei exotische combinaties.

Maar natuurlijk is het leven meer dan alleen maar exotische chemie. Hoe stabiliseer je die grote moleculen die levensvatbaar lijken te worden? Hier introduceert het leven een geheel nieuwe truc. Je hoeft het individu niet te stabiliseren; je stabiliseert de sjabloon, het ding dat de informatie draagt, en je laat de sjabloon toe zichzelf te kopiëren. DNA, natuurlijk, is dat prachtige molecuul dat die informatie bevat. Je bent vertrouwd met de dubbele helix van het DNA. Elke trede bevat informatie. Dus DNA bevat informatie over hoe levende organismen te maken. DNA kan ook kopieën van zichzelf maken. Het kopieert zichzelf en verspreidt de sjablonen via de oceaan. Zodat de informatie zich verspreidt. Merk op dat informatie onderdeel van ons verhaal is geworden. De echte schoonheid van het DNA zit echter in haar onvolkomenheden. Terwijl het zichzelf kopieert, wordt er eens per miljard sporten, een fout gemaakt. Dat betekent dat DNA in feite 'leert'. Het accumuleert nieuwe manieren om levende organismen te maken omdat sommige van die fouten werken. Dus leert het DNA en creëert grotere diversiteit en complexiteit. Dat is zo in de afgelopen vier miljard jaar aan de gang geweest.

Gedurende de het grootste deel van het leven op Aarde, waren levende organismen relatief eenvoudig - ééncelligen. Maar ze hadden een grote diversiteit, en, binnenin, grote complexiteit. Vervolgens zijn dan 600 tot 800 miljoen jaar geleden meercellige organismen op het toneel verschenen. Er komen schimmels, vissen, planten, amfibieën, reptielen, en dan, natuurlijk, ook dinosaurussen. Af en toe zijn er rampen. 65 miljoen jaar geleden stortte een asteroïde neer op de aarde in de buurt van het schiereiland Yucatan. De gevolgen waren gelijkwaardig aan die van een nucleaire oorlog en de dinosaurussen werden uitgeroeid. Verschrikkelijk nieuws voor de dinosauriërs. Maar geweldig nieuws voor onze zoogdierachtige voorouders, die de door de dinosauriërs verlaten ecologische nissen gingen bezetten. Wij mensen maken deel uit van die creatieve evolutionaire impuls die 65 miljoen jaar geleden begon met de impact van een asteroïde.

Mensen verschijnen ongeveer 200.000 jaar geleden. Ik denk dat we ook mogen gezien worden als een drempel in dit fantastische verhaal. Laat me uitleggen waarom. We hebben gezien dat DNA kan leren, informatie in zich opslaan. Maar dat gaat zo traag. DNA accumuleert informatie door middel van toevallige fouten, waarvan sommige toevallig werken. Maar DNA heeft een snellere manier van leren gegenereerd. Het produceerde organismen met hersens, en deze organismen kunnen in real time leren. Ze accumuleren informatie, ze leren. Het trieste is dat wanneer zij sterven, die informatie met hen sterft. Wat de mens anders maakt is de menselijke taal. Wij zijn gezegend met een taal. Een machtig en nauwkeurig systeem van communicatie. Wat we geleerd hebben kunnen we zo precies meedelen dat het opgeslagen wordt in het collectieve geheugen. Dat betekent dat die informatie de mensen die ze hebben gevonden, kan overleven. Ze kan generatie na generatie worden opgehoopt. Dat is waarom wij als soort zo creatief en zo machtig zijn. Daarom hebben we een geschiedenis. We lijken de enige soort in die vier miljard jaar met deze gave.

Ik noem dit vermogen collectief leren. Het is dat wat ons anders maakt. We zien het aan het werk in de vroegste stadia van de menselijke geschiedenis. We zijn als soort geëvolueerd op de savannes van Afrika, maar dan zie je mensen migreren naar nieuwe omgevingen - naar woestijnland, naar jungles, in de ijstijd naar de toendra’s van Siberië - harde, moeilijke omgeving - naar Amerika, Australië. Elke migratie hield leren in - het leren van nieuwe manieren voor de exploitatie van het milieu, nieuwe manieren van omgaan met hun omgeving.

10.000 jaar geleden maakte de mens gebruik van een plotselinge verandering in het wereldklimaat op het einde van de laatste ijstijd, om te leren boeren. Landbouw bracht energie in overvloed. Door de exploitatie van die energie gingen menselijke populaties zich vermenigvuldigen. Menselijke samenlevingen werden groter, dichter, meer met elkaar verbonden. Ongeveer 500 jaar geleden begonnen mensen wereldwijd contacten te leggen door middel van scheepvaart, treinen, telegraaf, internet, totdat we nu een wereldwijd brein van bijna zeven miljard individuen lijken te vormen. Hersenen leren nu met lichtsnelheid. In de laatste 200 jaar is er nog iets anders gebeurd. We vonden een andere overvloed aan energie: de fossiele brandstoffen. Fossiele brandstoffen en collectief leren verklaren de duizelingwekkende complexiteit, die we om ons heen zien.

Ja, hier zijn we nu, terug in het congrescentrum. We hebben een reis, een retourreis, van 13,7 miljard jaar gemaakt. Ik hoop dat u het ermee eens bent dat dit een machtig verhaal is. Het is een verhaal waarin de mens een verrassende en creatieve rol speelt. Maar het houdt ook waarschuwingen in. Collectief leren is een krachtig iets, en het is niet duidelijk of wij mensen het in de hand hebben. Ik herinner me heel levendig hoe ik in Engeland als kind de Cubaanse rakettencrisis heb ervaren. Een paar dagen lang leek het alsof de gehele biosfeer op de rand van de vernietiging stond. Die wapens zijn er nog steeds en staan nog steeds op scherp. Als we die val kunnen vermijden, dan staan er ons nog anderen te wachten. We verbranden fossiele brandstoffen aan een zodanig tempo dat we de Goudlokjesvoorwaarden lijken aan te tasten. Die voorwaarden maakten het mogelijk dat in de afgelopen 10.000 jaar menselijke beschavingen konden bloeien. De grote geschiedenis kan ons de aard van deze complexiteit en kwetsbaarheid en de gevaren waar we voor staan, laten inzien. Maar ze kan ons ook bewust maken van onze macht tot collectief leren.

Uiteindelijk is dit wat ik wil. Ik wil dat mijn kleinzoon Daniël, zijn vrienden en zijn generatie, over de hele wereld, het verhaal van de grote geschiedenis leren kennen. En het zo goed leren kennen dat ze zowel de uitdagingen waarmee wij geconfronteerd worden als mogelijkheden die we hebben, gaan begrijpen. Dat is waarom een groep van ons bezig is een gratis onlinesyllabus op te stellen voor middelbare scholieren over de hele wereld van de grote geschiedenis. Wij geloven dat die grote geschiedenis voor Daniël en zijn generatie een vitaal intellectueel instrument zal zijn, als ze oog in oog komen te staan met de enorme uitdagingen en ook de enorme mogelijkheden op dit drempelmoment in de geschiedenis van onze prachtige planeet.

Ik dank jullie voor jullie aandacht.

(Applaus)