چرا حیات وجود دارد؟

انرژی خواه بودن ذاتی

از نقطه نظر فیزیک، یک تفاوت اساسی میان موجود زنده و توده بی جانِ اتم های کربن وجود دارد و آن تمایل به جذب انرژی از محیط اطراف و آزاد کردن آن به صورت گرما می باشد. جرمی انگلند، استادیار موسسه فناوری ماساچوست آمریکا،یک قاعده ریاضی-فیزیک به دست آورده و معتقد است که می تواند اساس محتوای این موضوع را توضیح دهد.

این فرمول که بر اساس مبانی فیزیک بنا شده است توضیح می دهد که هرگاه گروهی از اتم ها توسط یک منبع انرژی همانند خورشید و یا سوخت شیمیایی هدایت شوند و در محیط گرمی چون اقیانوس با اتمسفر احاطه شده باشند، اغلب و به تدریج به بازسازی خود در جهت دفع هرچه بیشتر انرژی می پردازند.به این معنا که تحت شرایط خاص، ماده به طور اجتتاب ناپذیری ویژگی های کلیدیِ فیزیکی مرتبط با حیات را بدست می آورد.

تئوری انگلند به جای جایگزینی، تاکید بیشتری بر نظریه تکامل داروین بر اساس انتخاب طبیعی دارد که توضیح قدرتمندی از زندگی در سطح ژن و جمعیت در اختیار می گذارد. او می گوید که از منظر فیزیک می توانید به نظریه تکامل داروین به عنوان یک موضوع خاص از یک از پدیده کلی نگاه کنید. قاعده او در واقع نشان دهنده نیروی محرکه گروهی از پدیدها در طبیعت می باشد که در بردارنده ی حیات می شوند و تاکنون ثابت نشده اند، اما در حاضر ایده هایی در مورد چگونگی آزمایش این تغییرات در آزمایشگاه وجود دارد.

مدل شبیه سازی شده توسط انگلند و همکارانش گروهی از ذرات را نشان میدهند که در یک مایع چسبناک محدود شده اند و این ذرات توسط یک نیروی نوسانی هدایت می شوند. با گذشت زمان این نیرو باعث ایجاد زنجیره هایی در بین ذرات می شود. درون این ایده، قانون دوم ترمودینامیک نهفته است که به عنوان پیکان زمان نیز شناخته می شود. به طور مثال می توان به سرد شدن چیزهای داغ یا پراکندگی گاز در میان هوا اشاره نمود که به طور کلی نشان دهنده این است که انرژی در طول زمان تمایل به پراکندگی و پخش شدن دارد.

واحد اندازه گیری این تمایل آنتروپی است و نشان می دهد چه میزان انرژی در میان این ذرات پراکنده وجود دارد و چگونه در فضا پراکنده می شود.خود این عامل باعث ایجاد رویدادها می شود.راههای بیشتری برای آنکه انرژی پخش شود تا اینکه در یک جا تجمع کند وجود دارد، بنابراین هنگامی که ذرات، در یک سیستم حرکت کرده و باهم واکنش انجام می دهند به طور اتفاقی تمایل به حالت هایی دارند که باعث گستردگی میزان انرژی شود.در نهایت سیستم به حداکثر آنتروپی به عنوان تعادل ترمودینامیکی می رسد که در آن انرژی به صورت غیر یکنواخت پخش شده است. به عنوان مثال، زمانی که یک فنجان چای در داخل اتاقی قرار داده می شود، دمای فنجان و اتاق یکسان می گردد و در حالت عادی این روند غیر قابل برگشت است. چای هیچ وقت به صورت خود به خود گرم نمی شود چرا که سیستم ها در صورت نبود دخالت عامل خارجی تمایل به افزایش بی نظمی دارند.

انگلند با توجه به نتایج آزمایش ها و با بهره گیری قواعدی مبتنی بر کارهای جارزینسکی و کروکی در ترمودینامیک نتایجی به دست آورد که قسمتی از قانون دوم ترمودینامیک بود و برای سیستم ذرات با خصوصیات ویژه کاربرد داشت.سیستم ها به طور قوی، توسط یک نیروی انرژی خارجی مانند امواج الکترومغناطیسس گسیل شده و می توانند حرارت در اطرافشان انباشته کنند. این طبقه از سیستمها، شامل تمام موجودات زنده می شود.

سپس می توان نشان داد که چگونه چنین سیستمهایی تمایل به تکامل، در حین افزایش برگشت ناپذیری خود دارند.

در این حالت نتایج تکاملی به احتمال زیاد آنهایی هستند که برای شکل گیری انرژی بیشتری را جذب و از محیط اطرافشان پراکنده می کنند. این یافته ها نشان دهنده این است که ذرات، تمایل تمایل به پراکنده کردن میزان بیشتری انرژی دارند. هنگامی که تحت تاثیر نیروی محرکه ای حرکت می کنند(جایی که انرژی وجود دارد) به حرکت در می آیند و بیشتر از هر مسیر دیگری، تمایل دارند بیشتر در مسیر حرکت کنند که انرژی آنها را می راند.

این بدان معناست که توده های اتم احاطه شده در محیطی مانند اتمسفر یا اقیانوس، در طول زمان، خود را به گونه ای تنظیم می کنند که بتوانند خیلی بهتر با منبع انرژی مکانیکی، الکترومغناطیسی و یا شیمیایی محیط خود، رزونانس داشته باشند.

روند خود تکراری (تولید مثل بیوشیمیایی) روندی است که باعث تکامل حیات بر روی زمین شده است و مکانیزمی است که در آن یک سیستم (موجود زنده) ممکن است مقدار فزآینده ای از انرژی را در طول زمان پراکنده کند.

مترجم : امیرنظام امیری