Ilgą laiką buvo manoma, kad gyvenimas paklūsta savoms taisyklėms. Kadangi paprastos sistemos turi natūralaus elgesio požymių, mokslininkai diskutuoja, ar šis akivaizdus sudėtingumas yra tik termodinamikos pasekmė.
Kuo skiriasi fizika ir biologija? Paimkite golfo kamuolį ir patrankos sviedinį ir išmeskite juos iš Pizos pasvirusio bokšto. Fizikos įstatymai leidžia taip tiksliai numatyti jų kritimo trajektorijas, kad negalite palinkėti geriausio.
- „Salik.biz“
Dabar vėl darykite tą patį eksperimentą, bet patrankos sviedinį pakeiskite balandžiu.
Žinoma, biologinės sistemos neatitinka fizikos dėsnių, bet, matyt, pastarosios taip pat nesugeba nuspėti savo elgesio. Biosistemos skiriasi tuo, kad yra tikslingos išgyventi ir daugintis. Galima sakyti, kad jie turi tikslą - arba tai, ką filosofai tradiciškai vadina teleologija -, kuris vadovaujasi jų elgesiu.
Panašiai, remiantis visatos būkle milijardo sekundės sekundėje po Didžiojo sprogimo, dabar fizika leidžia mums nuspėti, kaip šiandien atrodo mūsų visata. Tačiau niekas nemano, kad pirmųjų primityviųjų ląstelių pasirodymas Žemėje nuspėjamai lėmė žmonių rasės atsiradimą. Panašu, kad evoliucijos eigą diktuoja ne įstatymai.
Teleologija ir istorinis biologijos kondicionavimas, pasak evoliucijos biologo Ernst Mayr, daro jį išskirtiniu tarp mokslų. Abi šios savybės kyla, ko gero, dėl vienintelio bendro biologijos principo - evoliucijos. Ji turi atsitiktinį ir savavališką pobūdį, tačiau natūrali atranka suteikia jai noro ir tikslo išvaizdą. Gyvūnai į vandenį traukiami ne dėl tam tikro magnetinio potraukio, bet dėl instinkto, noro išgyventi. Kojos, be kita ko, tarnauja tam, kad mus vestų prie vandens.
Mayr teigė, kad šios savybės daro biologiją išskirtiniu mokslu - savarankišku įstatymu. Tuo tarpu naujausi pusiausvyros fizikos, sudėtingų sistemų teorijos ir informacijos teorijos pasiekimai užginčija šį požiūrį.
Jei gyvus dalykus laikytume skaičiavimus atliekančiais agentais, kurie kaupia ir kaupia informaciją apie nenuspėjamą aplinką, jų sugebėjimai ir apribojimai, tokie kaip atgaminimas, pritaikymas, veikla, tikslas ir prasmė, gali būti suprantami ne kaip kylantys iš evoliucinės improvizacijos, o kaip neišvengiami fizinių įstatymų padariniai. … Kitaip tariant, savotiška fizika tarsi grindžia būtybių aktyvumą ir jų vystymąsi šia linkme. Prasmė ir ketinimas - kurie, kaip buvo manoma, yra gyvųjų sistemų bruožai - gali natūraliai kilti iš termodinamikos ir statistinės mechanikos dėsnių.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Praėjusių metų lapkritį fizikai, matematikai ir kompiuterių žinovai susitiko su evoliucijos ir molekulinės biologijos specialistais, norėdami pasikalbėti - ir kartais ginčytis - apie šias idėjas seminare Naujosios Meksikos „Santa Fe“institute, mokslininkų, dirbančių „Kompleksinės sistemos“. Buvo iškeltas toks klausimas: kuo ypatinga (ar ne) mokslo disciplina yra biologija?
Nenuostabu, kad nuomonės skiriasi. Bet viena mintis nuskambėjo labai aiškiai: jei už biologinių veiksnių ir teleologijos slypi tam tikra fizika, tada ji turi nagrinėti tą pačią sąvoką, kuri, atrodo, tapo pagrindine pagrindinėje fizikoje: informacija.
Sutrikimas ir demonai
Pirmieji bandymai įvesti informaciją ir ketinimus į termodinamikos įstatymus buvo padaryti XIX amžiaus viduryje, kai škotų mokslininkas Jamesas Clerkas Maxwellas išrado statistinę mechaniką. Maksvelas parodė, kaip, įvedus šiuos du komponentus, atrodė įmanoma padaryti dalykus, kurių paskelbta termodinamika neįmanoma.
Iki to laiko Maxwellas jau pademonstravo, kaip iš atsitiktinių ir nesuprantamų nesuskaičiuojamų daugybės molekulių, karštligiškai susiduriančių šiluminės energijos įtakoje, judesių buvo galima nuspėti ir patikimus matematinius ryšius tarp dujų savybių - slėgio, tūrio ir temperatūros. Kitaip tariant, termodinamika - naujasis mokslo apie šilumos srautą mokslas, apimantis tokias dideles medžiagos savybes kaip slėgis ir temperatūra - buvo statistinės mechanikos rezultatas mikroskopiniame molekulių ir atomų lygyje.
Remiantis termodinamika, gebėjimas iš Visatos energetinių išteklių išgauti naudingą darbą nuolat mažėja. Mažėja energijos centrai, palaipsniui nyksta šilumos krešuliai. Bet kokiame fiziniame procese dalis energijos neišvengiamai išsisklaido nenaudingos šilumos pavidalu, prarandama tarp atsitiktinių molekulių judesių. Šis atsitiktinumas matuojamas termodinaminiu dydžiu, vadinamu entropija - sutrikimo rodikliu, kuris nuolat auga. Tai antrasis termodinamikos dėsnis. Galų gale visa Visata bus redukuota į vienodą netvarkingą mišinį: pusiausvyros būseną, kurioje entropija yra maksimali ir nieko reikšmingo niekada neįvyks.
Ar tikrai laukiame tokio niūraus likimo? Maksvelas nenorėjo tuo patikėti, ir 1867 m. Mokslininkas iškėlė sau užduotį, kaip jis pasakė, „pramušti skylę“antrajame įstatyme. Jo tikslas buvo paimti dujų baką, kuriame molekulės savavališkai juda, ir tada atskirti greitas molekules nuo lėtų, taip sumažinant entropiją.
Įsivaizduokite mikroskopinę būtybę - fizikas Williamas Thomsonas vėliau paskambins jam, o ne Maxwello apgailėtinu demonu, gebančiu pamatyti kiekvieną indo molekulę. Demonas padalija indą į du skyrius, o pertvaroje tarp jų yra stumdomos durys. Kiekvieną kartą pamatęs ypač greitą molekulę, artinančią prie durų iš dešiniojo skyriaus, jis atidaro duris, kad leistų jas į kairę. Kiekvieną kartą lėta, „šalta“molekulė artėja prie durų iš kairės pusės, jis taip pat leidžia jas pro kitą pusę. Galų gale jis turi indą su šaltų dujų dešinėje, o kairėje - karštų dujų skyrių: šilumos akumuliatorių, kurį galima naudoti darbui atlikti.
Tai įmanoma tik esant dviem sąlygoms. Pirma, demonas turi daugiau informacijos nei mes: jis gali pamatyti visas molekules atskirai, o ne tik statistiškai įvertinti vidurkius. Ir, antra, ji turi ketinimą: planą atskirti karštą nuo šalčio. Naudodamas savo žinias konkrečiam tikslui, jis gali užginčyti termodinamikos dėsnius.
Bent jau taip atrodė. Prireikė šimto metų, kad suprastum, kodėl Maksvelio demonas negali iš tikrųjų pakirsti antrojo įstatymo ir užkirsti kelią jo neišsenkančiam slidumui link mirtinos bendros pusiausvyros. To priežastis yra gilus termodinamikos ir informacijos apdorojimo ryšys arba, kitaip tariant, skaičiavimas. Vokiečių ir amerikiečių fizikas Rolfas Landaueris įrodė, kad net jei demonas gali surinkti informaciją ir (išvengdamas trinties) praverti duris be jokių energijos sąnaudų, anksčiau ar vėliau vis tiek bus atsižvelgiama. Kadangi jo atmintis, kurioje kaupiama informacija apie kiekvieną molekulių judėjimą, negali būti neribota, jis turės retkarčiais ją išvalyti - tai yra, ištrinti tai, ką jau matė, ir pradėti viską iš naujo, kad galėtų toliau kaupti energiją. Šis informacijos šalinimo veiksmas kainuoja neišvengiamai: jis išsklaido energiją ir padidina entropiją. Visi protingo demono prieštaraujantys antrajam įstatymui yra peržengti „Landauerio riba“: galutinės informacijos ištrynimo (arba apskritai informacijos konvertavimo iš vienos formos į kitą) išlaidos.
Gyvieji organizmai yra šiek tiek panašūs į Maksvelo demoną. Kol cheminė stiklinė, pilna chemikalų, reaguojančių tarpusavyje, ilgainiui sunaudos savo energiją ir pateks į nuobodų sąstingį bei pusiausvyrą, gyvosios sistemos nuo pat gyvenimo pradžios maždaug per tris su puse milijardo metų kartu išvengs negyvos pusiausvyros būsenos. Jie kaupia energiją iš aplinkos, kad išlaikytų šią pusiausvyros būseną, ir tai daro „ketindami“. Net paprastos bakterijos juda turėdamos „tikslą“: prie šilumos ir maisto šaltinių. Jo 1944 m. Knygoje „Kas yra gyvenimas? fizikas Erwinas Schrödingeris išreiškė šią idėją sakydamas, kad gyvieji organizmai maitinasi „neigiama entropija“.
Anot Schrödingerio, jie to pasiekia rinkdami ir kaupdami informaciją. Dalis šios informacijos užkoduota jų genuose ir perduodama iš kartos į kartą: instrukcijų rinkinys, kaip surinkti neigiamą entropiją. Schrödingeris nežinojo, kur informacija buvo saugoma ar kaip ji buvo užkoduota, tačiau jo intuicija jam pasakė, kad ji buvo parašyta tuo, ką jis apibrėžė kaip „aperiodinį kristalą“, ir ši idėja paskatino įkvėpti savo pagrindinės specialybės fiziką Francisą Cricką. ir Jamesas Watsonas, kurie 1953 m. suprato, kaip genetinė informacija gali būti užkoduota DNR molekulės molekulinėje struktūroje.
Taigi genomas bent iš dalies yra naudingų žinių įrašas, kuris leido organizmo protėviams - jau tolimoje praeityje - išgyventi mūsų planetoje. Davidas Wolpertas, matematikas ir fizikas iš Santa Fe instituto, kuris rėmė neseną seminarą, ir jo kolegos Artemy Kolchinsky teigimu, svarbiausia yra tai, kad gerai prisitaikę organizmai užmezga ryšius su šia aplinka. Jei garantuojama, kad bakterija plaukia į kairę ar dešinę, kai yra maisto šaltinis ta kryptimi, ji yra geriau pritaikyta ir vystysis sėkmingiau nei ta, kuri plaukia savavališkomis kryptimis, todėl maistą randa tik atsitiktinai. Ryšys tarp organizmo ir aplinkos būklės reiškia, kad jie keičiasi bendra informacija. Volpertas ir Kolchinskis teigiakad būtent ši informacija padeda kūnui išvengti pusiausvyros - nes, kaip ir Maxwello demonas, jis gali pritaikyti savo elgesį, kad pašalintų darbą iš aplinkos netobulumo. Jei jis negautų šios informacijos, kūnas pamažu pasiektų pusiausvyros būseną, tai yra, mirtį.
Šiuo požiūriu į gyvenimą galima žiūrėti kaip į skaičiavimo procesą, kurio tikslas - optimizuoti reikšmingos informacijos saugojimą ir naudojimą. Ir gyvenimas, kaip paaiškėja, tam labai sėkmingas. Landauerio sprendimas dėl Maksvelio demono dėlionės nustatė absoliučią žemiausią energijos, reikalingos baigtinės atminties skaičiavimo sistemai, ribą, ty energijos pamiršimo kainą. Geriausi kompiuteriai yra nepalyginamai švaresni: jie paprastai sunaudoja ir sunaudoja milijoną kartų daugiau energijos. Tačiau, kaip sako Wolpertas, "labiausiai konservatyviais skaičiavimais, viso ląstelės atliekamo skaičiavimo proceso termodinaminis efektyvumas yra tik apie 10 kartų didesnis už Landauerio ribą".
Tai reiškia, kad „natūraliajai atrankai ypač svarbu sumažinti termodinamines skaičiavimo sąnaudas. Jis padarys viską, kad sumažintų bendrą skaičiavimų skaičių, kuriuos turi atlikti langelis “. Kitaip tariant, atrodo, kad biologija (su galimomis išimtimis išskyrus mus) imasi iniciatyvių veiksmų, kad nekliudytų išgyventi. Šis klausimas apie paties organizmo kelio per gyvenimą apskaičiavimo išlaidas ir naudą, jo teigimu, biologijoje iki šiol buvo labai ignoruojamas.
Negyvas darvinizmas
Taigi į gyvus organizmus galima žiūrėti kaip į objektus, kurie informacijos pagalba prisitaiko prie aplinkos, sugeria energiją ir taip nukrypsta nuo pusiausvyros. Žinoma, tai labai svarbus teiginys. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad tai nieko nesako apie genus ir evoliuciją, nuo kurios daugelis biologų, įskaitant Majerį, manė, kad biologiniai ketinimai ir tikslai priklauso.
Kaip toli tokia idėja gali mus nunešti? Genai, nušlifuoti natūralios atrankos dėka, be abejo, yra svarbiausi biologijoje. Bet ar gali būti, kad natūralios atrankos evoliucija yra tik ypatingas bendro pobūdžio reikalavimo, susijusio su grynai fizine visata, funkcija ir akivaizdus tikslas? Viskas pradeda atrodyti taip.
Prisitaikymas ilgą laiką buvo vertinamas kaip darvinizmo evoliucijos požymis. Tuo tarpu Jeremy Anglija iš Masačusetso technologijos instituto teigia, kad prisitaikymas prie aplinkos gali įvykti net ir sudėtingose negyvybingose sistemose.
Adaptacija čia turi konkretesnę prasmę nei įprastas darviniečių požiūris į organizmą kaip gerai aprūpintą išgyvenimo priemonėmis. Darwiniano teorijoje yra vienas laimikis: mes turime tik sugebėjimą apibrėžti gerai adaptuotą organizmą iš paskos. „Stipriausi“yra tie, kurie yra geriau pritaikyti išgyventi ir daugintis, tačiau mes negalime nuspėti, ko reikalauja tam tikras tinkamumas. Banginiai ir planktonas yra gerai prisitaikę prie jūrinės gyvybės, tačiau taip, kad tarp jų beveik nėra nieko bendro.
Anglijos „adaptacijos“apibrėžimas yra artimesnis Schrödingerio ir, tiesą sakant, Maxwello apibrėžimui: gerai pritaikytas objektas gali efektyviai absorbuoti energiją iš nenuspėjamos, kintančios aplinkos - kaip žmogus, kuris sugeba stovėti ant kojų laivo riedėjimo metu, kai visi kiti nukrenta, nes jis geriau pritaikytas denio virpesiams. Anglijos ir jo kolegos, naudodamiesi statistinės mechanikos sąvokomis ir metodais ne pusiausvyros sąlygomis, tvirtina, kad būtent šios gerai pritaikytos sistemos sugeria ir išsklaido energiją iš aplinkos, generuodamos entropiją procese.
Pasak Anglijos, sudėtingos sistemos paprastai patenka į šias gerai sureguliuotas būsenas, sako Anglija: "Šiluminės vibracijos dažnai gali savaime suskilti į formas, kurios gerai sugeria laiką, kintančią nuo laiko."
Niekas šiame procese nėra susijęs su laipsnišku prisitaikymu prie aplinkos per darvinistinius bruožų dauginimosi, mutacijos ir paveldėjimo mechanizmus. Tai visai nėra replikacija. „Tai yra, kai fiziškai pateikiame kai kurių akivaizdžiai pritaikytų struktūrų kilmę, pamatome, kad jie neturi turėti tėvų įprasta biologine prasme - ir šie atradimai yra nepaprastai jaudinantys“, - sako Anglija. "Evoliucinę adaptaciją galima paaiškinti termodinamika, net tais keistais atvejais, kai nėra savireplikatorių, o darvinizmo logika nutrūksta." Jei, žinoma, nagrinėjama sistema yra sudėtinga, lanksti ir pakankamai jautri, kad galėtų reaguoti į aplinkos pokyčius.
Tačiau tarp fizinės ir darvinistinės adaptacijos nėra konflikto. Tiesą sakant, pastarąjį galima laikyti ypatingu pirmojo atvejo atveju. Jei egzistuoja replikacija, tada natūrali atranka tampa keliu, kuriuo sistemos įgyja sugebėjimą absorbuoti darbą - neigiamą Schrödingerio entropiją - iš aplinkos. Savaiminio reprodukcijos mechanizmas, tiesą sakant, yra ypač geras stabilizuojant sudėtingas sistemas, todėl nenuostabu, kad būtent tai ir naudoja biologija. Negyvenamame pasaulyje, kur replikacija dažniausiai nevyksta, gerai pritaikytos dispersinės struktūros paprastai būna labai organizuotos struktūros, tokios kaip banguoti smėlio ir kopų sluoksniai, kurie kristalizuojasi iš retkarčiais vykstančio smėlio ir vėjo šokio. Šiuo požiūriuDarvino evoliucija gali būti suvokiama kaip konkretesnis bendro fizinio principo, reguliuojančio pusiausvyros sistemas, pavyzdys.
Prognozavimo mechanizmai
Šis supratimas apie sudėtingas struktūras, prisitaikančias prie kintančios aplinkos, taip pat leidžia mums padaryti keletą išvadų apie tai, kaip šios struktūros kaupia informaciją. Trumpai tariant, kadangi tokios struktūros - gyvenančios ar ne - yra priverstos efektyviai naudoti turimą energiją, jos greičiausiai taps „prognozavimo mechanizmais“.
Tai, kad biologinės sistemos keičia savo būseną reaguodamos į kažkokį išorinės aplinkos valdymo signalą, yra bene pagrindinis gyvenimo bruožas. Kažkas atsitinka - jūs atsakote į tai. Augalai traukia šviesą arba, reaguodami į patogenus, gamina toksinus. Šie aplinkos signalai paprastai yra nenuspėjami, tačiau gyvosios sistemos mokosi iš savo patirties, rinkdamos informaciją apie savo aplinką ir naudodamos ją savo elgesiui ateityje formuoti. („Genai“šiame vaizde pateikia tik būtiniausius, bendrosios paskirties elementus, kurių jums reikia.)
Tiesa, ši prognozė nėra kažkas pagalbinio. Remiantis Susanne Still iš Havajų universiteto, Gavino Crookso, buvusio Lawrence'io Berkeley nacionalinės laboratorijos, Kalifornijoje, ir jų kolegų atliktu tyrimu, gebėjimas numatyti ateitį atrodo esminis bet kurioje efektyviai energiją vartojančioje sistemoje atsitiktine tvarka. kintanti aplinka.
Vis tiek jos kolegos rodo, kad informacijos apie praeitį, kuri nėra vertinga numatant ateitį, kaupimas yra susijęs su termodinaminėmis sąnaudomis. Kad sistema būtų kuo efektyvesnė, ji turi būti selektyvi. Jei ji viską įsimins beatodairiškai, ji patirs didelius energijos nuostolius. Kita vertus, jei ji išvis neprisiims rūpesčių saugoti bent šiek tiek informacijos apie savo aplinką, ji visą laiką turės dėti daug pastangų, kad susitvarkytų su netikėtais dalykais. „Termodinamiškai optimalus mechanizmas turėtų subalansuoti atmintį ir numatymą, sumažindamas nostalgiją - nenaudinga informacija apie praeitį“, - sako bendraautorius Davidas Sivakas, šiuo metu dirbantis Simono Fraserio universitete Barnabyje, Britų Kolumbijoje. Trumpai tariant,jis turi išmokti kaupti reikšmingą informaciją - tai, kas greičiausiai bus naudinga ateityje išgyvenant.
Galima tikėtis, kad natūrali atranka yra palanki energiją taupantiems organizmams. Bet net ir atskiri biomolekuliniai įtaisai, tokie kaip siurbliai ir varikliai mūsų ląstelėse, turi kažkaip pasimokyti iš praeities svarbiais būdais, kad galėtų numatyti ateitį. Vis dėlto, pasak jų, šie prietaisai, siekdami nepaprasto efektyvumo, turi „netiesiogiai suformuoti turtingą supratimą apie reiškinius, su kuriais susidūrė iki tol, o tai leistų jiems numatyti būsimus įvykius“.
Mirties termodinamika
Net jei kai kuriuos iš šių pagrindinių gyvųjų sistemų apdorojimo informacijos bruožų, nesant evoliucijai ar atkartojimui, jau lemia pusiausvyros termodinamika, galima manyti, kad sudėtingesnes savybes - tarkime, įrankių naudojimą ar socialinį bendradarbiavimą - turi suteikti evoliucija.
Bet jūs taip pat neturėtumėte tikėtis. Šis elgesys, paprastai laikomas išskirtinai išsivysčiusių primatų ir paukščių sritimi, gali būti imituojamas naudojant paprastą sąveikaujančių dalelių modelį. Triukas yra tas, kad sistemą kontroliuoja suvaržymas: ji veikia taip, kad maksimaliai padidintų entropijos kiekį (šiuo atveju nustatomą atsižvelgiant į įvairius galimus kelius, kuriais dalelės galėtų keliauti), kurį ji sukuria per tam tikrą laiko tarpą.
Entropijos maksimizavimas ilgą laiką buvo laikomas pusiausvyros sistemų bruožu. Bet šio modelio sistema paklūsta taisyklei, leidžiančiai peržengti nustatytą laiko langą, kuris driekiasi ateityje, entropiją iki ribos. Kitaip tariant, ji sugeba nuspėti. Iš esmės modelis atsižvelgia į visus galimus dalelių kelius ir verčia juos eiti tuo keliu, kuris sukelia didžiausią entropiją. Grubiai tariant, tai yra kelias, atveriantis daugiausiai dalelių judėjimo galimybių ateityje.
Galima sakyti, kad dalelių sistema turi savotišką norą išlaikyti veiksmų laisvę ateityje ir kad šis noras bet kuriuo metu nukreipia į jos elgesį. Šį modelį sukūrę tyrėjai - Aleksandras Wissneris-Grossas iš Harvardo universiteto ir Masačusetso technologijos instituto matematikas Cameronas Freeras vadina jį „priežastine entropine jėga“. Kompiuteriu modeliuojant disko formos dalelių, judančių apskritimais tam tikromis sąlygomis, konfigūraciją, ši jėga duoda rezultatus, kurie kelia grėsmę intelektui.
Vienu atveju didelis diskas galėjo „panaudoti“mažą diską, kad pašalintų antrą mažą diską iš siauro vamzdelio - procesas, panašus į įrankio naudojimą. Atleidus diską padidėjo sistemos entropija. Kitame pavyzdyje du diskai, esantys atskirose vietose, sinchronizavo savo elgesį, norėdami nuleisti didesnį diską žemyn, kad galėtų su juo sąveikauti, taip sukurdami socialinio bendradarbiavimo išvaizdą.
Žinoma, šie paprasti sąveikaujantys agentai įgauna pelningą žvilgsnį į ateitį. Gyvenimas, kaip taisyklė, to neturi. Tada ką tai turi bendro su biologija? Atsakymas nėra aiškus, nors Wissneris-Grossas sako, kad šiuo metu jis siekia sukurti „praktiškai biologiškai pagrįstą priežastinių entropinių jėgų mechanizmą“. Kartu jis mano, kad toks požiūris suteikia papildomų, praktikoje naudingų galimybių, suteikiančių greitą prieigą prie dirbtinio intelekto. „Mano prognozėse, trumpesnis kelias to pasiekti yra pirmiausia aptikti tokį elgesį ir tada dirbti priešinga linkme, pradedant nuo fizinių principų ir apribojimų, užuot dirbus remiantis konkrečiais skaičiavimo ar prognozavimo metodais“. jis tvirtina. Kitaip tariant, pirmiausia raskite sistemą,kas daro tai, ką tu nori, kad ji padarytų, ir tada išsiaiškink, kaip ji tai daro.
Į senėjimą taip pat tradiciškai žiūrima kaip į evoliucinį bruožą. Organizmai turi gyvenimo trukmę, sukuriančią dauginimosi galimybes, ir tuo pačiu metu, kaip sakoma, palikuonių išgyvenimo perspektyvai netrukdo tėvai, kurie pernelyg drąsūs netoliese ir konkuruoja dėl išteklių. Atrodo, kad tai yra tiesa, tačiau Hildegardas Meyeris-Ortmannasas, fizikas iš Jacobs universiteto Brėmene, Vokietijoje, mano, kad senėjimas galiausiai yra fizinis, o ne biologinis procesas, kurį valdo informacijos termodinamika.
Žinoma, klausimas susijęs ne tik su nusidėvėjimu. „Didžioji dalis minkštos medžiagos, iš kurios mes esame pagaminti, yra atnaujinta, kol ji negali sensti“, - sako Meyer-Ortmanns. Bet šis atnaujinimo procesas nėra tobulas. Informacijos kopijavimo termodinamikai reikia, kad būtų tikslumas ir energija. Kūnas turi ribotus energijos išteklius, todėl laikui bėgant klaidos tikrai kaupsis. Tuomet kūnas yra priverstas išleisti vis daugiau energijos, kad ištaisytų šias klaidas. Atnaujinimo proceso metu gaminamos kopijos, kurios yra per daug sugadintos, kad tinkamai veiktų, o po jų eina mirtis.
Panašu, kad empiriniai įrodymai tai patvirtina. Seniai žinoma, kad kultūringos žmogaus ląstelės greičiausiai sugebės daugintis ne daugiau kaip 40–60 kartų (vadinamoji Hayflick riba), kol šis procesas sustos ir prasidės senėjimas. Ir naujausi žmonių gyvenimo trukmės tyrimai rodo, kad yra pagrindinė priežastis, dėl kurios dauguma žmonių negali išgyventi šimtmečio.
Natūrali pasekmė yra tai, kad šis akivaizdus energiją taupančių, organizuotų prognozavimo sistemų siekis atsiranda sklandžioje, nebalansinėje aplinkoje. Mes patys esame tokios sistemos, kaip ir visi mūsų protėviai iki pat pirmosios primityviosios ląstelės. Ir pusiausvyros termodinamika, atrodo, mums sako, kad šiomis aplinkybėmis būtent tai ir daro. Kitaip tariant, gyvybės atsiradimas tokioje planetoje, kaip Žemės planeta, ankstyvame egzistavimo etape, turinčiame daugybę energijos šaltinių, tokių kaip saulės šviesa ir vulkaninis aktyvumas, kurie ir toliau palaiko pusiausvyros sutrikimą, pradeda atrodyti nebe ypač neįtikėtinas įvykis, kaip tiki daugelis mokslininkų, bet praktiškai. neišvengiamas. 2006 m. Ericas Smithas ir velionis Haroldas Morowitzas iš „Santa Fe“instituto ginčijosikad dėl pusiausvyros sistemų termodinamikos organizuotų kompleksinių sistemų atsiradimas daug labiau tikėtinas prebiotinėmis sąlygomis Žemėje, toli nuo pusiausvyros, nei būtų, jei originalūs cheminiai komponentai tiesiog sėdėtų ir tyliai virė „mažame šiltame tvenkinyje“(Charleso Darwino žodžiais). …
Praėjus dešimtmečiui nuo pirmojo paskelbimo, tyrėjai pateikė daugiau detalių ir gilesnių įžvalgų apie šį reiškinį. Savybės, kurias Ernstas Mayras laikė pagrindinėmis biologijai, - prasmė ir ketinimas - gali atsirasti kaip natūrali statistikos ir termodinamikos pasekmė. Ir šios bendros savybės, savo ruožtu, natūraliai gali sukelti tam tikrą gyvenimo panašumą.
Tuo pačiu metu astronomai mums parodo, kiek pasaulių sukasi aplink kitas žvaigždes mūsų galaktikoje: kai kuriais skaičiavimais, jų yra milijarduose. Daugelis jų toli gražu nėra pusiausvyra, o bent keli yra panašūs į Žemę. Ir ten, be abejo, galioja tos pačios taisyklės.
Filipas Ballas
