根據新研究: 生命是物理學不可避免的結果!

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回到幾年前,一個值得注意的新假設進入科學的時代精神,也就是說,生命是物理學的必然結果。這個概念的作者,名為Jeremy England的麻省理工學院生物物理學副教授,現在發表測試這個想法的第一篇重要論文,看起來他可能是完全正確。

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England的假說是物理學與生物學之間的關鍵橋樑,它可能握有解決所有最大問題之一的關鍵:我們從哪裡來?

由於熱力學第二定律,宇宙正朝向結構完全紊亂的狀態。它正在跌跌撞撞地走向一個狀態,在那裏,無論組成成分是如何安排,一切事物在基本上都是相同的。

這被稱為「最大熵(maximum entropy)」;在任何地方,能量層級上的一切事物都是平衡的。

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然而,現在有一些有秩序的低熵事物,一些無法被自動重新排列但仍然是相同的事物(例如行星和生命),它們是越來越失序的宇宙的例外,首次被Schrodinger在1944年的開創性論文「生命是什麼(What Is Life)?」所強調。

想想一下3種顏色的染料滴在水池裡。最初,它們仍然隔得很遠的個別的點,但是隨著時間過去,顏色散開、混合,最後就只有一種顏色。這就是宇宙;在這種情況下,這些點可以是生物生命容器。

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England認為生物形成是因為在某些環境中,能量平衡很混亂像是在行星上,物理學保證原子自我重新排列能夠處理混亂的能量流動,這些原子結構就剛好很像我們所說的「生命」。

England和同事利用尖端的電腦模擬,把基本化學合成物倒入像地球早期的環境中,並觀察發生什麼事。

發表在美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)的第一篇論文說明,像生命的原子結構排列自然地形成。重要的是,生物投入和細胞的行為、DNA的形成等等可變因素,並沒有被預先編碼到模擬中。

發表在物理學評論通訊期刊(Physics Review Letters)的第二篇論文說明,當被外部能源驅動時,在這個例子是太陽,這些原子自我重新排列,以便於更有效地吸收和釋放能量。或許最顯著的是,這些像生命的結構開始自我複製,以便於更能夠掌握這種能量流。

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除了一些基本化學物質和太陽之外,只要利用物理學定律,而不需要的任何物質,生命就會出現並複製。所以,最大的問題全部都回答了嗎?或許是吧,但這只是一個剛剛出爐的假設。

然而,這是一個令人信服的假設,它清楚地顯示在一個趨向無法阻擋的完全失序的系統中出現秩序。如果這是正確的,那麼這將會是自從達爾文代表作首次發表以來,進化理論最重要的補充。

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來源:IFLScience