211service.com
Kāpēc dzīve ir fizika, nevis ķīmija
Zinātnes vēsturē ir daudz piemēru vienkāršām perspektīvas izmaiņām, kas ļauj gūt dziļu ieskatu kosmosa dabā. Teleskopa izgudrojums, iespējams, ir viens no piemēriem. Vēl viena ir atziņa, ka ķīmiskā enerģija, termodinamiskā enerģija, kinētiskā enerģija un tamlīdzīgi ir vienas un tās pašas lietas izpausmes. Šeit jūs noteikti varat piedāvāt savus iecienītākos gadījumus.
Viens no svarīgākajiem piemēriem 20. gadsimta zinātnē ir tas, ka bioloģija ir evolūcijas rezultāts, nevis otrādi. Tādā veidā, ja domāšana, evolūcija ir process, pat algoritms; kaut arī tāds ar neiedomājamu spēku. Izmantojiet evolūciju, un ir maz, ko jūs nevarat sasniegt.
Pēdējos gados datorzinātnieki ir sākuši izmantot evolūcijas apbrīnojamo spēku. Viena lieta, ko viņi atkal un atkal ir piedzīvojuši, ir evolūcijas aklais progress. Iedarbiniet ģenētisko algoritmu, un tas izpētīs evolūcijas ainavu, meklējot vietējos minimumus. Kad tas tādu atrod, nav zināms, vai tas ir labākais iespējamais risinājums, vai arī tas atrodas aizkustinošā attālumā no evolucionāras bezdibenes, kas ir pilnīgi cita mēroga risinājums.
Tas norāda uz iespēju, ka dzīvība, kāda tā ir attīstījusies uz Zemes, ir tikai vietējais minimums plašajā evolūcijas iespēju ainavā. Ja tas tā ir, biologi pēta nožēlojami mazu daļu no kaut kā lielāka. Daudz lielāka.
Šodien mēs gūstam svarīgu ieskatu šajā situācijā, pateicoties aizraujošajam Naidžela Goldenfelda un Karla Vūza darbam Ilinoisas Universitātē. Goldenfelds pēc izglītības ir fiziķis, savukārt Vuza, arī fiziķis, ir viena no izcilākajām bioloģijas revolucionārajām figūrām. 1970. gados viņš definēja jaunu dzīvības valstību — Arhejas — un izstrādāja teoriju par dzīvības izcelsmi, ko sauc par RNS pasaules hipotēzi, kas ir ieguvusi lielu slavu vai bēdīgu slavu atkarībā no jūsu viedokļa.
Viņi kopā liek domāt, ka biologiem ir jādomā par savu jomu radikāli jaunā veidā: kā kondensētās vielas fizikas nozari. Viņu pamata pieņēmums ir tāds, ka dzīvība ir parādība, kas rodas sistēmās, kas ir tālu no līdzsvara. Ja jūs pieņemat šo pieņēmumu, tad uzreiz rodas divi jautājumi: kādi likumi apraksta šādas sistēmas un kā mēs pie tām nonākam.
Goldenfelds un Vūzs saka, ka biologu slēgto domāšanas veidu par šo tēmu iemieso frāze: visa dzīve ir ķīmija. Viņi saka, ka nekas nevar būt tālāk no patiesības.
Viņiem ir interesanta analoģija, kas palīdz ietekmēt viņu lietu: supravadītspējas piemērs. Būtu viegli aplūkot supravadītspēju un iedomāties, ka to var pilnībā izskaidrot ar elektronu īpašībām, kad tie pārvietojas uz ārējām atomu orbitālēm un no tām. Jūs varētu iet tālāk un teikt, ka supravadītspēja ir visi atomi un ķīmija.
Un tomēr patiesais skaidrojums ir daudz interesantāks un dziļāks. Izrādās, ka daudzas supravadītspējas problēmas ir izskaidrojamas ar teoriju, kas apraksta saistību starp elektromagnētiskajiem laukiem un liela attāluma kārtību. Kad simetrija šajās attiecībās sabojājas, rezultāts ir supravadītspēja.
Un tas notiek ne tikai materiālos uz Zemes. Šāda veida simetrijas pārrāvums parādās citās eksotiskās vietās, piemēram, kvarku zvaigžņu kodolos. Supravadītspēja ir jauna parādība, un tai ir maz sakara ar atomu uzvedību. Ķīmiķis būtu satriekts.
Pēc Goldenfelda un Vūza domām, dzīve ir kā supravadītspēja. Tā ir jauna parādība, un mums ir jāsaprot fizikas pamatlikumi, kas nosaka tās uzvedību. Līdz ar to tikai fizikas disciplīna var atklāt tādus likumus, un bioloģija, kāda tā tiek praktizēta mūsdienās, neietilpst šajā kategorijā.
Tā ir drosmīga un provokatīva ideja, kas jaunākās paaudzes biofiziķiem var nebūt pilnīgs pārsteigums. Pārējiem tam vajadzētu būt aicinājumam bruņoties.
Ar interesi vērosim rezultātus.
Atsauce: arxiv.org/abs/1011.4125 Dzīve ir fizika: evolūcija kā kolektīvs fenomens, kas ir tālu no līdzsvara