This authored monograph introduces a genuinely theoretical approach to biology. Starting point is the investigation of empirical biological scaling including their variability, which is found in the literature, e.g. allometric relationships, fractals, etc. The book then analyzes two different...
Abstract
This authored monograph introduces a genuinely theoretical approach to biology. Starting point is the investigation of empirical biological scaling including their variability, which is found in the literature, e.g. allometric relationships, fractals, etc. The book then analyzes two different aspects of biological time: first, a supplementary temporal dimension to accommodate proper biological rhythms; secondly, the concepts of protension and retention as a means of local organization of time in living organisms. Moreover, the book investigates the role of symmetry in biology, in view of its ubiquitous importance in physics. In relation with the notion of extended critical transitions, the book proposes that organisms and their evolution can be characterized by continued symmetry changes, which accounts for the irreducibility of their historicity and variability. The authors also introduce the concept of anti-entropy as a measure for the potential of variability, being equally understood as alterations in symmetry. By this, the book provides a mathematical account of Gould’s analysis of phenotypic complexity with respect to biological evolution. The target audience primarily comprises researchers interested in new theoretical approaches to biology, from physical, biological or philosophical backgrounds, but the book may also be beneficial for graduate students who want to enter this field.
The physical singularity of life phenomena is analyzed by a comparison with the theories of the inert with a focus on criticality, time, and anti-entropy.
Abstract
The physical singularity of life phenomena is analyzed by means of comparison with the driving concepts of theories of the inert. We outline conceptual analogies, transferals of methodologies and theoretical instruments between physics and biology, in addition to indicating significant differences and sometimes logical dualities. In order to make biological phenomenalities intelligible, we introduce theoretical extensions to certain physical theories. In this synthetic paper, we summarize and propose a unified conceptual framework for the main conclusions drawn from work spanning a book and several articles, quoted throughout.
Keywords: criticality, biological time, anti-entropy, theoretical biology, symmetry, allometry, incompleteness
Nous distinguons les rythmes de type physique de ceux proprement biologiques. Nous abordons aussi les activités protensives et rétensives du vivant.
Abstract
Le vivant possède une phénoménalité particulière et originale. Comme cadre et siège de cette phénoménalité, l’organisation temporelle des organismes est elle-même d’une grande richesse. Ainsi, l’on rencontre dans l’activité biologique des cas de cyclicité : cycle cardiaque, cycle respiratoire, rythmes cérébraux, cycles circadiens, cycle de vie, etc. ; et d’autre part il s’y présente, parfois même au sein de ces cycles, des phénomènes dont la nature semble plutôt être caractérisée par une irréversibilité fondamentale : cognition, nutrition, développement, vieillissement, évolution, ...Il nous semble dès lors impératif, pour aborder théoriquement — et donc aussi empiriquement — ces phénomènes, de les considérer dans un cadre où la question de la temporalité soit abordée de manière adéquate.
We suggest a simple functional representation of biological protention and introduce abstract notions of biological inertia and extended present.
Abstract
This article proposes an abstract mathematical frame for describing some features of cognitive and biological time. We focus here on the so called extended present as a result of protentional and retentional activities (memory and anticipation). Memory, as retention, is treated in some physical theories (relaxation phenomena, which will inspire our approach), while protention (or anticipation) seems outside the scope of physics. We then suggest a simple functional representation of biological protention. This allows us to introduce the abstract notion of biological inertia.
Keywords: Memory and Cognition, protention, retention, biological time
Cette thèse se place dans le contexte d’une démarche théorique en biologie, s’inspirant, sans toutefois s’y réduire, des méthodes d’objectivation utilisées en physique. Pour cela, nous rapportons les possibles symétries et invariants biologiques sous forme de “lois d’échelles” empiriques (allométrie...
Abstract
Cette thèse se place dans le contexte d’une démarche théorique en biologie, s’inspirant, sans toutefois s’y réduire, des méthodes d’objectivation utilisées en physique. Pour cela, nous rapportons les possibles symétries et invariants biologiques sous forme de “lois d’échelles” empiriques (allométrie et fractales en particulier), ainsi que la variabilité associée. Nous abordons ensuite plusieurs aspects du temps biologique. Nous considérons une dimension temporelle supplémentaire, correspondant à l’autonomie de certains rythmes biologiques. Nous développons aussi une approche de la protension, comme principe d’organisation locale de la temporalité biologique. La notion de symétrie ayant un statut fondationel pour les théories physiques, nous interrogeons ensuite leur rôles en biologie. Partant de la notion de criticité étendue, nous proposons que la dynamique du vivant soit régie par une omniprésence des changements de symétries, constituant dès lors une historicité irréductible et conférant un statut théorique particulier à l’object et à la mesure en biologie. Nous appréhendons aussi la notion d’anti-entropie comme mesure d’un potentiel de variabilité. Nous nous intéressons ensuite à la question des niveaux d’organisation, par deux voies complémentaires. Nous l’abordons dans un premier temps par la notion de clôture organisationnelle. Ensuite nous la considérons comme associée à des singularités fortes, telles que dans les situations critiques. Enfin, nous esquissons un schème opératoriel de l’unité de l’organisme, qui combine un grand nombre des aspects préalablement exposés.
Keywords: criticité, symmétries, historicité, variabilité, temps biologique, organisme, mesure, renormalisation
