Contents
1 Morphogenetic Universe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
Unplanned, Unfair but Benevolent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2
Construction and Deconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3
Alphabets and Hieroglyphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4
Mutability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5
Morphogenesis of Knowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 Aggregation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1
The Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2
A Star is Born (and Dies) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3
Sticky Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4
Power Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5
Phase Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Broken Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1
Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2
Crystals on the Mesoscale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3
Liquid Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4
Non-Equilibrium Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.5
Oscillations and Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.6
Branching Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.7
Self-Organized Universe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 Life Evolves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1
Alive or Not? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2
Memory and Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3
Alien Earth and Gaia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4
Cells Are Sine Qua Non . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.5
Darwin Evolved and Devolved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.6
Lamarck’s Revenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
vii
1 Morphogenetic Universe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
Unplanned, Unfair but Benevolent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2
Construction and Deconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3
Alphabets and Hieroglyphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4
Mutability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5
Morphogenesis of Knowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 Aggregation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1
The Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2
A Star is Born (and Dies) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3
Sticky Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4
Power Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5
Phase Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Broken Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1
Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2
Crystals on the Mesoscale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3
Liquid Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4
Non-Equilibrium Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.5
Oscillations and Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.6
Branching Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.7
Self-Organized Universe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 Life Evolves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1
Alive or Not? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2
Memory and Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3
Alien Earth and Gaia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4
Cells Are Sine Qua Non . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.5
Darwin Evolved and Devolved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.6
Lamarck’s Revenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
vii