Struktura (Str) nie jest ograniczona wyłącznie do dowolnych nośników znaków, takich jak kod czy sygnały elektroniczne, które są celowo tworzone do pełnienia określonych funkcji. Każda zmiana stanu czy złamanie symetrii można uznać za przejaw struktury. Przykłady takich struktur to wzburzone stany cząstek elementarnych, wybuchy promieni gamma pochodzące od odległych gwiazd, dym, ciemne chmury – wszystkie te zjawiska są nosicielami struktury.

Istnieje złożona relacja między strukturą a jej fizycznym nośnikiem. Struktura na pewno zależy od procesów fizycznych, ale nie jest z nimi tożsama. Przykładowo, zdanie „Kocham cię” może być realizowane przez różne właściwości fizyczne: głos osoby, atrament na papierze czy sygnały elektryczne. Mimo to, struktura tej sekwencji nie jest tym samym, co procesy fizyczne, które ją realizują. Co więcej, związek fizyczny nie jest ani warunkiem koniecznym, ani wystarczającym do zaistnienia relacji informacyjnej.

Relacja fizyczna istnieje wtedy, gdy dwa zdarzenia, np. E1 i E2, są połączone materialnie lub energetycznie. Jednak relacja informacyjna zachodzi wtedy, gdy można wykryć formę lub wzór (Str) jednego zdarzenia na podstawie drugiego. Przykładem jest wykrycie przez teleskop promieni gamma wybuchu gwiazdy – struktura sygnału niesie informację o odległym zjawisku. Dzwonek do drzwi informuje o obecności gościa, ponieważ jego dźwięk jest fizycznie wywołany przez naciśnięcie przycisku. Mimo że struktura jest powiązana z procesami fizycznymi, nie jest od nich determinowana. Zgodnie z teorią Shannona ilość wytworzonej struktury informacyjnej nie zależy od samego fizycznego zdarzenia, lecz od możliwych zdarzeń, które fizycznie nie wystąpiły. Co więcej, nieobecność pewnych zdarzeń również niesie informację — przykład: alarm kotła, który nie zadziałał, wskazuje na bezpieczeństwo ciśnienia wewnątrz.

Przy tym fizyczne przyczynowe ciągi zdarzeń nie wystarczą, by wyjaśnić, która z powstałych struktur niesie informację istotną. Gdy dzwonek dzwoni, choć cały proces obejmuje liczne zdarzenia fizyczne, to właśnie dźwięk dzwonka jest nośnikiem informacji o przybyciu gościa. Nie da się tego wytłumaczyć wyłącznie na podstawie fizycznego łańcucha przyczynowego. Stąd związek fizyczny nie jest wystarczający, by nazwać go relacją informacyjną.

Struktura jest zatem wszechobecna w kosmosie, ponieważ każdy różnicujący się stan jest jej wyrazem. Niektórzy uczeni postrzegają informację jako samą strukturę (pan-informacjonalizm lub digitalizm). Jednak takie podejście jest niewystarczające, ponieważ wówczas nie da się odróżnić informacji od zwykłych zdarzeń fizycznych, które zawsze mają pewną strukturę. Informacja ma właściwość intencjonalności, jest o czymś, podczas gdy sama struktura nie jest równoznaczna z treścią, którą przekazuje. Struktura jest potencjalnie nośnikiem informacji, lecz nie jest nią samą w sobie. Gdyby informacja była tylko formą, wzorem czy strukturą, pojęcie informacji stałoby się zbędne, ponieważ wszystko miałoby wtedy charakter informacyjny.

Pojawia się pytanie: jeśli struktura nie jest tożsama ze swoim nośnikiem fizycznym, gdzie zatem znajduje się w świecie fizycznym? Jedna z dawnych koncepcji, sięgająca Platona, traktowała formę jako coś abstrakcyjnego, ale realnego i odrębnego od fizyczności. Dzisiaj jest to pogląd odrzucony na rzecz stanowiska, że struktura istnieje tylko w umyśle obserwatora i nie jest bytem fizycznym. To jednak prowadzi do problematycznego pytania, jak umysł może wytwarzać i rozpoznawać struktury, skoro ich ocena wymaga już uprzednich mentalnych wzorców. Zatem nie rozwiązuje to fundamentalnego problemu, a jedynie go odkłada.

Rozwiązaniem proponowanym przez Deacona jest użycie pojęcia „ograniczenia” (constraint), które definiuje strukturę jako redukcję możliwych stanów zmiany, czyli eliminację pewnych wariantów, które mogłyby wystąpić. W takim ujęciu struktura jest zarówno abstrakcyjna, bo odnosi się do wzoru ponad pojedynczymi przypadkami, jak i realna, bo opisuje konkretne ograniczenia w rzeczywistych obiektach lub zdarzeniach. Ograniczenie to zmniejszenie różnorodności stanów, czyli zwiększenie podobieństwa w sensie negatywnym — poprzez eliminację różnic. Dzięki temu struktura zachowuje swoją istotę jako wzór, który jest zarówno ogólny, jak i powiązany z realnym światem.

Ważne jest zrozumienie, że informacja to nie tylko sama struktura czy wzór, ale także relacja intencjonalna, czyli znaczenie i odniesienie, które nadają jej obserwatorzy lub systemy interpretujące. Struktura daje potencjał informacyjny, ale bez umysłu lub interpretującego systemu nie można mówić o pełnej informacji. To podkreśla istotną różnicę między nośnikiem informacji a samą informacją jako treścią czy znaczeniem.

Czy funkcja biologiczna zawsze wynika z historii ewolucyjnej?

Problem funkcji biologicznej w filozofii nauki ujawnia napięcie pomiędzy historycznym ujęciem cech organizmów a ich aktualnym działaniem. Tradycyjna teoria efektu wyselekcjonowanego (selected-effect theory) zakłada, że funkcja cechy biologicznej wynika z jej przeszłości ewolucyjnej – z faktu, że była ona selekcjonowana naturalnie właśnie z powodu określonego efektu, który przynosiła. Jednak analiza współczesna wskazuje, że takie podejście może być niewystarczające.

Serce „człowieka z bagna” – hipotetycznej istoty powstałej przypadkowo, lecz identycznej z człowiekiem – spełnia funkcję pompowania krwi, mimo że nie ma żadnej historii ewolucyjnej. Ryby jaskiniowe mają oczy, które nie spełniają funkcji widzenia, ponieważ nie produkują żadnego efektu w ciemności. Te oczy nie są wadliwe – nie różnią się strukturalnie od oczu innych ryb. Podobnie wyrostek robaczkowy u człowieka nie pełni już swojej pierwotnej funkcji trawienia celulozy, mimo że jego przodkowie posiadali taką zdolność. Przykłady te pokazują, że obecne działanie cechy, a nie jej historia, może decydować o tym, czy przypisujemy jej funkcję.

Millikan podkreśla różnicę między właściwą funkcją a rzeczywistymi działaniami danego elementu. Właściwa funkcja istnieje niezależnie od przypadkowego użycia czy aktualnej aktywności. Jej podstawą są tzw. Normalne warunki – warunki, w których funkcja ta była historycznie spełniana. Nie są to jednak warunki statystycznie przeciętne. Na przykład, funkcją plemnika jest zapłodnienie komórki jajowej, mimo że większość plemników tego nie dokonuje.

Pojęcie właściwej funkcji i Normalnych warunków wymaga zrozumienia ich jako dyspozycji, a nie bezpośrednich obserwowalnych faktów. Tego rodzaju podejście unika teleologii – czyli celowego tłumaczenia funkcji – i zachowuje naturalistyczny charakter teorii. Jednak sama koncepcja dyspozycji może być filozoficznie problematyczna. Krytycy wskazują, że tłumaczenie działania za pomocą dyspozycji prowadzi do pustych wyjaśnień – podobnych do ironicznej uwagi Moliera o „usypiającej cnocie opium”.

Nawet jeśli uznamy, że właściwa funkcja wynika z historii, trudno ustalić jednoznacznie, jakie warunki i efekty były istotne w przeszłości. Ich wspólne cechy musiałyby być określone statystycznie – co stoi w sprzeczności z tezą Millikan, że Normalne warunki nie są pojęciem statystycznym. Co więcej, właściwa funkcja jest otwarta – ewoluuje wraz z ewolucją samej cechy. To zjawisko przypomina ewolucję języka: słowa i zdania używane są w różnych kontekstach, a ich funkcja również nie jest stała. Teoria efektu wyselekcjonowanego nie ujmuje tej zmienności.

Alternatywną propozycją jest teoria analizy funkcjonalnej Cumminsa. Funkcja cechy lub elementu wyznaczana jest przez jego wkład w działanie systemu, którego jest częścią. Serce pompuje krew i wspiera układ krążenia w dostarczaniu tlenu i składników odżywczych do tkanek. Teoria ta obejmuje zarówno funkcje biologiczne, jak i sztuczne. Choć wydaje się zgodna z podejściem mechanicystycznym, to jednak nie unika pytania o celowość: dlaczego uznajemy, że funkcją serca jest właśnie krążenie tlenu i składników odżywczych, a nie innych substancji?

Wychodzi na to, że nie sposób uciec od teleologii w analizie funkcji. Próba wytłumaczenia funkcji wyłącznie przez jej przeszłość lub mechaniczne działanie okazuje się niewystarczająca, gdyż zawsze pojawia się pytanie o znaczenie i sens. To prowadzi do poszukiwania innego podejścia – bardziej intuicyjnego i jednocześnie zdolnego objąć normatywność funkcji.

Jednym z kierunków jest podejście semiotyczne, inspirowane pracami Charlesa Sandersa Peirce’a. Semiologia Peirce’a zakłada, że znak reprezentuje coś dla interpretatora w określonym aspekcie. Kluczowe jest to, że relacja ta ma strukturę triadyczną: znak – obiekt – interpretant. Interpretant to znak, który powstaje w umyśle interpretatora pod wpływem pierwszego znaku. Taka struktura pozwala uniknąć redukcjonizmu i uwzględnić aspekt znaczenia jako stabilnej relacji, a nie arbitralnej interpretacji.

Choć interpretacja jest z natury teleologiczna, to jednak można ją znaturalizować – pod warunkiem, że uznamy ją za część biologicznego mechanizmu reprezentacji. Semiotyka biosemiotyczna, rozwijana w ostatnich dekadach, poszukuje właśnie takich rozwiązań. Znaczenie nie jest już wyłącznie domeną kultury, ale ma zakorzenienie w biologii – organizmy interpretują znaki w swoim środowisku, a proces ten jest częścią ich przystosowania.

W świetle tych analiz, adekwatna teoria funkcji powinna zawierać zarówno aspekt stabilizacji (jak w ujęciu Millikan), jak i otwartości na zmienność i kontekstualność (jak w podejściu semiotycznym). Potrzebne jest rozumienie funkcji jako dynamicznej relacji, w której przeszłość, teraźniejszość i przyszłość cechy splatają się z jej udziałem w systemie i znaczeniu, jakie przypisuje jej środowisko – zarówno biologiczne, jak i interpretacyjne.

Jak Trump próbował ingerować w śledztwo dotyczące jego prezydentury?
Czy zasada ciała sztywnego jest warunkiem koniecznym dla poprawności elementów nieliniowych?
Jakie są kluczowe zależności w mechanice materiałów ferromagnetoelastycznych?
Jak zmiany w klimacie kształtowały cykle lodowcowe i rolę symulacji w zrozumieniu tych procesów