Скажем, для физика Джереми Ингленда (Jeremy England) из Массачусетского технологического института (США) происхождение судьбы настолько же прогнозируемо, как тенденция камня к падению вниз.
Джереми Ингленду 30 один год, и он… Ну, вы и без того видите. (Фото Katherine Taylor.)
Давайте подумаем, предлагает учёный, чтó с физической точки зрения отличает неживые углеродосодержащие молекулы от живых: 2-ые лучше управляются с поглощением энергии из окружающей их среды и её рассеиванием в виде тепла.
В случае если совершенно заострить, что Джереми совершает, то выходит последующее: Вы начинаете со случайным комком атомов, на что светите довольно длительное время, и не следует через чур удивляться, если он внезапно станет растением.
Просто осознать, что часть служащих г-на Ингленда отнеслась к его работе как к очень неведомой, 2-ая как к прорывной, а кое-какие убеждены в том, что ей характерны обе эти черты. Так, Евгений Шахнович из Гарвардского института (США) задумывается её глубоко спекулятивной, по последней мере на нынешнем шаге.
Да, формула, обрисовывающая поведение материи в неких критериях, трудится.
Увидим, что, по всей видимости, с этими задачками временами может справиться и сажа, но эффективность судьбы в данном направлении но взаправду высока.
Испытав представить отличия живого от неживого в формулах, государь Ингленд заключил , что несколько атомов, на которую действуют посторонние источники энергии (солнечные лучи, наличие хим горючего) и которая окружена термический баней (океан, воздух), достаточно нередко будет понемногу реструктурировать себя, с тем чтоб рассеивать всё больше и больше энергии. Так, при определённых критериях материя непременно купит главные физические атрибуты, ассоциирующиеся с судьбой.
В конечном счёте они больше склонны двигаться в этом направлении, чем в любом втором. Группы атомов, окруженные термический баней определённой температуры, как и при воздуха или океана, с течением времени будут переупорядочивать себя так, чтоб всё лучше резонировать с источником механической, электрической или хим работы в своем окружении, объясняет государь Ингленд.
Самовоспроизведение процесс, что принёс на Землю всю населяющую её на данный момент жизнь, один из таких устройств, с помощью которого совокупа может рассеивать растущее количество энергии со временем. Неплохой способ рассеивания энергии это создание приличного числа копий самого себя, гласит учёный.
В сентябрьском (2013) номере Journal of Chemical Physics исследователь показал, что теоретический минимум рассеивания, происходящего при самовоспроизведении молекул РНК и микробов, очень близок к реальным количествам, которые эти совокупы рассеивают при воспроизводстве. Вместе с этим потому РНК (по всей видимости предшественник ДНК-судьбы) есть в особенности дешевым в энергетическом смысле стройматериалом, что и предназначило её победу.
И не глядя на то, что в теории остывающий кофе может с некоей возможностью спонтанно опять нагреться, на самом деле это настолько нереально, что ничего аналогичного и не случается.
Не глядя на то, что энтропия в хоть какой момент подобающа возрастать с течением времени, чётко это может быть созидать по большей части в закрытых совокупностях, благо в их открытых аналогах энергия может оставаться распределённой меж атомами неравномерно за счёт канализирования энтропии вовне, в место, окружающее открытую совокупа.
В первой половине 40-ых годов двадцатого века Эрвин Шрёдингер (Что имеется жизнь?) заявил: это потому то, что делают живы существа, чтоб поддержать собственное существование. В протяжении фотосинтеза энтропия во Вселенной в целом растёт, а вот растение защищает себя от распада, поддерживая упорядоченную внутреннюю структуру.
Если они по правде коррелируются, государь Ингленд возьмёт как минимум косвенное доказательство своей правоты. Сразу с этим и здесь нужна осторожность: в то время как для вас горячо, вы начинаете обмахиваться газеткой, но это может быть трактовать не только лишь как обычное рвение кучи атомов в лице Пети Иванова усилить рассевание энергии в окружающем пространстве.
В случае если эта точка зрения подтвердится, многие истязающие вопросы наподобие зачем организму X нужна черта Y закончат быть такими: неспециализированные закономерности по росту эффективности рассеивания энергии способны объяснить последовательность линия тех или других организмов без их притягивания за уши к достаточно нередко вызывающему огромные сомнения статусу эволюционного достоинства.
Сам учёный задумывается, что снежинки, дюны, вихри очень идентичны в том смысле, что они все обладают циклической структурой, которая возникает в многосоставных совокупностях, приводимых в перемещение процессом рассеивания энергии. При с опытами над микробами не надо также забывать, что бывают и просто мутации, причём профессиональные повлиять слету на достаточно много причин, и не всегда необходимо торопиться с определением ведущего.
Проверить все эти идеи не так просто: процесс происхождения судьбы из кучи атомов не должен быть быстрым.
По другому, отчасти концепцию всё-таки может быть испытать соотнеся эффективности рассеивания энергии мутантными линиями живых клеток со скоростью их размножения.
Джереми подчёркивает: кое-какие явления неживой природы могут быть обоснованы этим же процессом адаптации материи по полосы огромного рассеивания энергии. Многие примеры могут быть прямо у нас под носом, но из-за того, что мы не находили их, мы их и не лицезреем, вычисляет физик.
Кстати, не так издавна показались работы, согласно которым вихри в турбулентных жидкостях воспроизводят себя спонтанно, заимствуя энергию у сдвига слоёв окружающей их среды.
В другом случае тесты со скоплениями микросфер демонстрируют их склонность рассеивать энергию, связывая родные сферы в такие же кластеры (самовоспроизводство).
Но есть ли такое рвение атомов лучше рассеивать энергию гарантией развития процесса, ведущего к зарождению судьбы?..
Новенькая мысль Джереми Ингленда в базе своей несложна: 2-ой закон термодинамики, энтропия с течением времени растёт, горячее остывает, яичка проклёвываются, но напротив не бывает, и без того позже. До того времени пока энергия распределена в совокупы неравномерно, согласно теории способностей, дорог для грядущего рассеивания у неё больше, чем для концентрации.
По идее, такому видению всё приравнивается, как далека от термодинамического равновесия среда, в какой протекает процесс.
Практически, Джереми Ингленд только добавил в этот подход сильное воздействие наружного источника (электрические волны) и свойство отдавать тепло вовне свойства, характерные тому классу совокупностей, в который входят и живы организмы, и неживые материалы, видящиеся на поверхности Земли.
Моделирование Ингленда гласит о том, что в вязкой воды те частички, что колеблются под действием наружной силы, с течением времени (сверху вниз) образуют меж собой больше связей. (Иллюстрация Jeremy England.)
Неживые частички склонны рассеивать больше энергии, когда они находятся в резонансе с наружным источником энергии или двигаются в направлении, в каком их толкает наружняя сила.
Как досадно бы это не звучало, жизнь появилась в том месте, где до термодинамического равновесия было на большенном растоянии, а действие наружных энергетических источников только очень очень, пророчества же в такой среде мы делать всё ещё не умели.
В 1990-е благодаря янки Крису Жарзински (Chris Jarzynski) и Гэвину Круксу (Gavin Crooks) всё поменялось. Было продемонстрировано, что энтропия термодинамического процесса (остывание кофе) соответствует легкому соотношению: возможность того, что атомы пройдут через этот процесс, дроблённая на возможность того, что они отправятся в обратном направлении (что чашечка, напротив, случаем нагреется).
По мере возрастания продуцирования энтропии это соотношение растёт: поведение совокупы становится всё более необратимым, а возможность самозакипания кофе в чашечке неумолимо падает.
Из всему миру ли провалиться, мне ли чаю не пить оно выбирает 1-ое.
Но во времена Шрёдингера уравнения термодинамики решались только для закрытых совокупностей, находящихся к тому же в состоянии термодинамического равновесия. Лишне сказать, что жизнь появилась совсем не в их.
В 1960-х Илья Пригожин до некоей степени преуспел в пророчестве поведения открытых совокупностей, в не сильный степени управляемых наружными энергетическими источниками (Нобелевская премия одна тыща девятьсот 70 семь года).
Источник: simonsfoundation.org