حیات نتیجه اجتناب ناپذیر فیزیک است
معادلات این بیوفیزیست جوان آمریکایی نشان داد که در شرایط خاص، گروهی از اتم ها به طور طبیعی اقدام به بازسازی خود می کنند تا انرژی بیشتر و بیشتری بسوزانند و این کار باعث پراکندگی پی در پی انرژی و افزایش انتروپی (entropy) یا اختلال در جهان می شود.
این اثر بازسازی که انگلند آن را انطباق زوال محور (dissipation-driven adaptation) می نامد، باعث ترغیب رشد ساختارهای پیچیده از جمله موجودات زنده می شود و منشأ حیات در اصل، از قوانین عمومی فیزیک تبعیت می کند.
استادیار 35 ساله موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، از زمان مطرح کردن این نظریه، جنبه های مختلف ایده خود را در شبیه سازی های رایانه ای مورد بررسی قرار داده است.
(تصویر: Quanta Magazine)
نتایج دو مورد از این مطالعات طی ماه جاری در مجلات Proceedings of the National Academy of Science و Physic Review Letters منتشر شد. به نظر می رسد که نتایج هر دو شبیه سازی رایانه ای از نظریه کلی انگلند درخصوص انطباق زوال محور حمایت می کنند.
این مطالعه، یک سیستم شبیه سازی شده ساده از مواد شیمیایی را توصیف می کند که در آن، ایجاد خودبخودی یک ساختار استثنایی امکانپذیر است؛ پدیده ای که انگلند آن را به عنوان نیروی محرکه در پس منشأ حیات می داند. پویایی این سیستم برای پیش بینی آنچه روی خواهد داد، بسیار پیچیده و غیرخطی است.
شبیه سازی شامل مخلوطی از 25 ماده شیمیایی بود که به روش های مختلف با یکدیگر واکنش نشان می دهند. منابع انرژی در این محیط، باعث عکس العمل برخی از مواد شیمیایی می شوند؛ درست مثل تأثیر نور خورشید در تولید ازن در جو.
اغلب این سیستم تمایل به حالت تعادل (equilibrium state)، یعنی غلظت متعادل مواد شیمیایی و واکنش ها دارد. این تمایل به تعادل، درست مثل خنک شدن یک فنجان قهوه در دمای اتاق، شناخته شده ترین نتیجه قانون دوم ترمودینامیک است که بیان می کند، انرژی به طور مداوم گسترش پیدا کرده و انتروپی در جهان همواره افزایش پیدا می کند.
قهوه در دمای اتاق سرد می شود، چرا که عاملی برای گرم کردن آن وجود ندارد، اما محاسبات انگلند نشان می دهد که گروهی از اتم ها که توسط منابع انرژی خارجی هدایت می شوند، می توانند رفتار متفاوتی داشته باشند: آنها تمایل به استفاده از این منابع انرژی، ردیف شدن و بازآرایی برای جذب بهتر انرژی و انتشار آن به صورت گرما دارند.
در مطالعه دوم که نتایج آن در PRL منتشر شد، انگلند با همکاری تال کاخمن و جرمی اوون از MIT، سیستم ذرات درحال تعامل را شبیه سازی کردند. آنها دریافتند که سیستم، جذب انرژی را از طریق ایجاد و شکستن پیوندها افزایش می دهد.
میشائل لسیگ، فیزیکدان و زیست شناس دانشگاه کلن (آلمان)، نتایج مطالعه صورت گرفته توسط انگلند و جوردن هورویتس، دانشجوی پسادکترای MIT که در مجله PNAS منتشر شد را یک "مطالعه پیشگامانه" توصیف کرده و افزود: این یک مطالعه موردی درخصوص مجموعه ای از قوانین مربوط به سیستم های نسبتا کوچک است، بنابراین شاید کمی زود باشد تا بتوان آن را عمومیت داد.
مترجم: معصومه سوهانی
منبع: wired
No tags for this post.
