Kaos in revolucije v znanosti 20. stoletja

Znanost 21. stoletja je in bo predvsem znanost o kompleksnih sistemih. Koncepti, pristopi in metode teoretične fizike igrajo pri tem ključno vlogo. Začetki tega razvoja pa segajo že v 20. stoletje. V znanosti 20. stoletja smo bili priča trojni revoluciji: prvič, v matematiki in matematični logiki sta Alan Turing in Kurt Gödel pokazala, da obstaja neskončna kompleksnost, namreč da obstajajo neizračunljiva števila ter (v dovolj bogatih matematičnih strukturah) nedokazljivi izreki. Še več, ta kompleksnost ni patološka in izjemna, temveč kar tipična in vsepovsod prisotna. Tesno je povezana z naključnostjo, saj so neizračunljiva števila zares nenapovedljiva: najkrajši možni računalniški algoritem in program za njihov izračun je enako dolg kot število samo! Poleg tega so neponovljiva v tem smislu, da jih kar najmanjša motnja popolnoma spremeni in uniči izid računa. Drugič, matematiki kot so Poincare, Kolmogorov, Arnold, Moser, Smale, in fiziki kot so Chirkov, Lorenz, Feigenbaum in drugi, so pokazali, da je takšna kompleksnost ter nenapovedljivost tesno povezana s kaosom in manifestirana v kaosu v realnih determinističnih sistemih v naravi, od dinamike planetov do molekul in atomov, torej v sistemih, ki jih lahko opazujemo ter z njimi eksperimentiramo. Tretjič, John von Neumann je pokazal po logični in matematični plati, da lahko obstajajo samo-reproduktivni avtomati in s tem biološki organizmi, Hermann Haken in drugi pa so pokazali, da lahko nastane spontana urejenost v povsem neurejenih kaotičnih strukturah, ki so odprti deterministični disipativni sistemi. Nelinearnost je ključna v obeh primerih: za nastanek kaosa v enostavnih determinističnih sistemih, ter za porajanje spontane urejenosti v makroskopskih povsem kaotičnih strukturah. V tem se zrcali fenomenološko bogastvo nelinearnih sistemov. Ta trojna revolucija v moderni znanosti je v zreli fazi seveda bila možna le s pomočjo še druge revolucije v tehnologiji, namreč s pomočnjo napredka v računalniški znanosti in tehnologiji. Brez računalnikov si je praktično nemogoče predstavljati neskončno kompleksnost nelinearnih sistemov. Razumljiva, plodna in mogočna postane še posebej v znanstvem okolju, ki počiva na drugih revolucijah 20. stoletja, namreč ob odkritju kvantne mehanike, ki opisuje jedrske, atomske in molekulske fizikalne sisteme, ter ob porajanju molekularne biologije, in nenazadnje tudi opazovalne ter teoretične astrofizike, ob podpori vesoljske tehnologije.