Kodėl gyvenimas yra fizika, o ne chemija

Mokslo istorijoje yra daug paprastų perspektyvos pokyčių pavyzdžių, leidžiančių giliai suprasti kosmoso prigimtį. Galbūt vienas iš pavyzdžių yra teleskopo išradimas. Kitas yra suvokimas, kad cheminė energija, termodinaminė energija, kinetinė energija ir panašiai yra tos pačios medžiagos apraiškos. Čia tikrai galite pateikti savo mėgstamus atvejus.

Vienas iš svarbesnių XX amžiaus mokslo pavyzdžių yra tai, kad biologija yra evoliucijos rezultatas, o ne atvirkščiai. Tokiu būdu, jei mąstymas, evoliucija yra procesas, netgi algoritmas; nors ir turintis neįsivaizduojamą galią. Išnaudokite evoliuciją ir mažai ko negalite pasiekti.

Pastaraisiais metais kompiuterių mokslininkai pradėjo naudotis nuostabia evoliucijos galia. Vienas dalykas, kurį jie ne kartą patyrė, yra akla evoliucijos pažanga. Įdiekite genetinį algoritmą ir jis tyrinės evoliucinį kraštovaizdį, ieškodamas vietinių minimumų. Kai jis ją randa, nežinia, ar tai geriausias įmanomas sprendimas, ar jis slypi liesti nuo evoliucinės bedugnės, kuri reiškia visiškai kitokio masto sprendimą.

Tai sufleruoja galimybę, kad gyvybė, kaip ji išsivystė Žemėje, yra tik vietinis minimumas didžiuliame evoliucinių galimybių kraštovaizdyje. Jei taip yra, biologai tiria apgailėtinai mažą dalelę kažko didesnio. Daug didesnis.

Šiandien mes gauname svarbią įžvalgą apie šią situaciją dėl įspūdingo Nigelo Goldenfeldo ir Carlo Woese'o iš Ilinojaus universiteto darbo. Goldenfeldas yra fizikas pagal išsilavinimą, o Woese, taip pat fizikas, yra viena didžiausių revoliucinių veikėjų biologijoje. Aštuntajame dešimtmetyje jis apibrėžė naują gyvybės karalystę – Archae – ir sukūrė gyvybės kilmės teoriją, vadinamą RNR pasaulio hipoteze, kuri, priklausomai nuo jūsų požiūrio, įgijo daug šlovės ar žinomumo.

Kartu jie teigia, kad biologai turi galvoti apie savo sritį radikaliai nauju būdu: kaip kondensuotųjų medžiagų fizikos šaką. Pagrindinis jų spėjimas yra tas, kad gyvybė yra atsirandantis reiškinys, atsirandantis sistemose, kurios yra toli nuo pusiausvyros. Jei sutinkate su šia prielaida, iškart kyla du klausimai: kokie dėsniai apibūdina tokias sistemas ir kaip mes galime jas pasiekti.

Goldenfeldas ir Woese teigia, kad biologų uždaras mąstymo būdas šia tema yra įkūnytas fraze: visas gyvenimas yra chemija. Jie sako, kad niekas negali būti toliau nuo tiesos.

Jie turi įdomią analogiją, kuri padėtų sustiprinti jų bylą: superlaidumo pavyzdys. Būtų lengva pažvelgti į superlaidumą ir įsivaizduoti, kad jį galima visiškai paaiškinti elektronų savybėmis, kai jie pereina į išorines atomines orbitas ir iš jų. Galite eiti toliau ir pasakyti, kad superlaidumas yra visi atomai ir chemija.

Ir vis dėlto tikrasis paaiškinimas yra daug įdomesnis ir gilesnis. Pasirodo, daugelis superlaidumo problemų paaiškinamos teorija, apibūdinančia ryšį tarp elektromagnetinių laukų ir ilgo nuotolio tvarkos. Kai šių santykių simetrija nutrūksta, atsiranda superlaidumas.

Ir tai atsitinka ne tik medžiagose Žemėje. Toks simetrijos laužymas atsiranda kitose egzotiškose vietose, tokiose kaip kvarkų žvaigždžių šerdys. Superlaidumas yra atsirandantis reiškinys ir turi mažai ką bendro su atomų elgesiu. Chemikas būtų nustebęs.

Pasak Goldenfeldo ir Woese, gyvenimas yra kaip superlaidumas. Tai atsirandantis reiškinys, ir mes turime suprasti pagrindinius fizikos dėsnius, kurie valdo jo elgesį. Vadinasi, tik fizikos disciplina gali atskleisti tokius dėsnius, o šiandien praktikuojama biologija į šią kategoriją nepatenka.

Tai drąsi ir provokuojanti idėja, kuri gali būti visiškai netikėta naujausios kartos biofizikams. Kitiems tai turėtų būti raginimas ginkluotis.

Su susidomėjimu stebėsime rezultatus.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1011.4125 : gyvenimas yra fizika: evoliucija kaip kolektyvinis reiškinys, toli nuo pusiausvyros

paslėpti