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研究:生命是物理学不可避免的结果!

回到几年前,一个值得注意的新假设进入科学的时代精神,也就是说,生命是物理学的必然结果。这个概念的作者,名为Jeremy England的麻省理工学院生物物理学副教授,现在发表测试这个想法的第一篇重要论文,看起来他可能是完全正确。

研究:生命是物理学不可避免的结果!England的假说是物理学与生物学之间的关键桥樑,它可能握有解决所有最大问题之一的关键:我们从哪里来?由于热力学第二定律,宇宙正朝向结构完全紊乱的状态。它正在跌跌撞撞地走向一个状态,在那里,无论组成成分是如何安排,一切事物在基本上都是相同的。这被称为“最大熵(maximum entropy)”;在任何地方,能量层级上的一切事物都是平衡的。研究:生命是物理学不可避免的结果!然而,现在有一些有秩序的低熵事物,一些无法被自动重新排列但仍然是相同的事物(例如行星和生命),它们是越来越失序的宇宙的例外,首次被Schrodinger在1944年的开创性论文“生命是什么(What Is Life)?”所强调。想想一下3种颜色的染料滴在水池里。最初,它们仍然隔得很远的个别的点,但是随着时间过去,颜色散开、混合,最后就只有一种颜色。这就是宇宙;在这种情况下,这些点可以是生物生命容器。研究:生命是物理学不可避免的结果!England认为生物形成是因为在某些环境中,能量平衡很混乱像是在行星上,物理学保证原子自我重新排列能够处理混乱的能量流动,这些原子结构就刚好很像我们所说的“生命”。England和同事利用尖端的电脑模拟,把基本化学合成物倒入像地球早期的环境中,并观察发生什么事。发表在美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)的第一篇论文说明,像生命的原子结构排列自然地形成。重要的是,生物投入和细胞的行为、DNA的形成等等可变因素,并没有被预先编码到模拟中。发表在物理学评论通讯期刊(Physics Review Letters)的第二篇论文说明,当被外部能源驱动时,在这个例子是太阳,这些原子自我重新排列,以便于更有效地吸收和释放能量。或许最显着的是,这些像生命的结构开始自我复制,以便于更能够掌握这种能量流。研究:生命是物理学不可避免的结果!除了一些基本化学物质和太阳之外,只要利用物理学定律,而不需要的任何物质,生命就会出现并复制。所以,最大的问题全部都回答了吗?或许是吧,但这只是一个刚刚出炉的假设。然而,这是一个令人信服的假设,它清楚地显示在一个趋向无法阻挡的完全失序的系统中出现秩序。如果这是正确的,那么这将会是自从达尔文代表作首次发表以来,进化理论最重要的补充。

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