В философии науки существует фундаментальная дилемма, определяющая подход к пониманию сложности нашего мира. С одной стороны, стоит редукционизм — стратегия, стремящаяся объяснить целое, разбирая его на части и анализируя их на самом фундаментальном уровне. Для последовательного редукциониста, такого как, например, американский биофизик русского происхождения Максим Давидович Франк-Каменецкий, иерархия наук — это условность. По его словам, химия сводится к физике, биология — к химии, а социальные и ментальные феномены — к биологическим процессам. Ну, вы поняли, жизнь — это форма существования белковых тел, как писал бородатый научпопер из XIX века и всё такое. Эта точка зрения мощна своей чёткостью и стремлением к универсальной фундаментальной теории.

Напротив, эмерджентизм утверждает, что при определённом уровне организации взаимодействующих частей возникают качественно новые свойства, которые невозможно предсказать или вывести из изолированного анализа этих частей. Целое оказывается больше простой суммы. Эмерджентность подчёркивает важность целостных, системных свойств — будь то сознание, возникающее из нейронных сетей, или поведение стаи, не сводимое к правилам для одной птицы.

Дискуссия между этими подходами остаётся одной из центральных в философии науки, и каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны. Однако в последнее время эмерджентизм, часто критикуемый за некоторую расплывчатость, получает новые, строгие формулировки. Яркий пример — работа исследователя Аббаса Ризи, который работает в Дании на стыке компьютерных наук, физики сложных систем и науки о данных. В своей статье «Что такое эмерджентность в конце концов?» он предпринимает попытку дать математическое и операциональное обоснование эмерджентности.

Ризи показывает, что возникновение нового — это не какое-то магическое преобразование, которое происходит просто потому, что «вещей стало много». Это измеримый процесс, который можно описать через концепцию «огрубления» (coarse-graining). Подобно тому как карта опускает детали, но сохраняет полезную для навигации структуру, эффективное макроскопическое описание системы (например, температура газа) возникает в результате отбрасывания ненужных микроскопических деталей (траекторий каждой молекулы) при сохранении предсказательной силы. Основной вывод Ризи в том, что эмерджентность — это не про «тайну», а про прагматичный выбор уровня описания, на котором система проявляет свои устойчивые, автономные закономерности.

Эмерджентность возникает в особых точках — например, когда вода закипает или магнит теряет свои свойства при нагреве. В таких точках процесс укрупнения (когда мы перестаём смотреть на отдельные молекулы и смотрим на всё вещество целиком) приводит систему в состояние, где мелкие детали перестают иметь значение — уже неважно, из чего именно состоит вещество и как именно его части взаимодействуют. В результате поведение целого начинает подчиняться простым и строгим математическим законам (степенным), а ключевые числа в этих законах оказываются одинаковыми для совершенно разных систем — например, для кипящей воды и для нагретого магнита. Эти числа можно заранее вычислить на бумаге, а потом измерить в реальном эксперименте. Когда вычисленное совпадает с измеренным — это и есть строгое доказательство того, что у целого появляются свойства, которых нет у его частей.