شرح أصل الحياة بالفيزياء – عالم الفيزياء

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/explaining-the-origin-of-life-with-physics-physics-world-1.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/explaining-the-origin-of-life-with-physics-physics-world-1.jpg" data-caption="إثارة العاصفة يرسم كتاب ليام جراهام الطريق من قوانين الديناميكا الحرارية إلى أصل التنوع البيولوجي. (مجاملة: Shutterstock/ivan_kislitsin)”>

هل يمكنك شرح أصل الحياة على الأرض باستخدام مبادئ الديناميكا الحرارية والميكانيكا الإحصائية؟ إنه ليس سؤالًا يراه حتى طلاب الفيزياء في مهامهم الأكثر تحديًا. لكنها واحدة من ذلك ليام جراهام - عالم فيزياء تحول إلى خبير اقتصادي - يحاول الإجابة في كتابه الأول العواصف الجزيئية: فيزياء النجوم والخلايا وأصل الحياة.

طوال العواصف الجزيئيةيستخدم جراهام نبرة خفيفة وغير رسمية مع جرعة محسوبة من الفكاهة لإبقاء القراء على طريق مباشر من قوانين الديناميكا الحرارية إلى بداية التنوع البيولوجي. يبدأ برسم صورة لحركات الجزيئات في "العاصفة الجزيئية". تعرّف الفصول الافتتاحية القارئ بالمبادئ الرئيسية للميكانيكا الإحصائية (مثل الحالات الدقيقة والحركة البراونية)، بالإضافة إلى الديناميكا الحرارية بالطبع.

يشرح جراهام بوضوح أن الإنتروبيا (الفوضى) للنظام المغلق مقدر لها أن تزداد، ويصف بالتفصيل تشغيل المحركات الحرارية والمحركات وابن عمها الأقل شهرة، السقاطة. كما يتم أيضًا تقديم مبادئ فيزيائية رائجة أخرى - مثل نظرية نويثر (التي تربط قوانين الحفظ بالتناظرات في الطبيعة) والتراكب الكمي - بشكل عابر، في شكل اعتراف أكثر من كونه تفسيرًا.

يواصل جراهام فحص متطلبات الحياة. يتيح له الأساس الفيزيائي الذي وضعه استكشاف كيف يمكن فهم تكوين الكواكب وعمل الإنزيمات والعمليات البيولوجية الأساسية لعمل الخلايا من حيث المفاهيم الديناميكية الحرارية للسقاطات والمحركات الحرارية.

يتم دعم هذا القسم من خلال تحويلة مختصرة ولكن واضحة حول كيفية دفع مخاليط الجزيئات إلى التوازن الكيميائي بواسطة العاصفة الجزيئية. إن التحول إلى الكيمياء ضروري للقارئ لمتابعة المناقشة المطولة في الفصول القليلة القادمة حول تفاعلات المركبات التي تلعب دورًا مركزيًا في استقلاب الخلايا. وينتهي الكتاب بمناقشة تفصيلية للديناميكا الحرارية التي كان من الممكن أن تكون أساسية لإنتاج الجزيئات العضوية وبيئة الأرض المتكونة حديثًا، مثل الفتحات الحرارية المائية والبرك.

باعتباري شخصًا يتمتع بخلفية فيزيائية خالصة، شعرت بالرغبة في الرجوع إلى مصادر أخرى لفهم الفصول الأكثر ثقلاً في علم الأحياء بشكل كامل. ومع ذلك، هناك ما يكفي من التفاصيل للقارئ ليتبع بشكل مريح الاتجاه العام لحجة الكتاب. ولكن نظرًا للاستحالة الفعلية لشرح كل عملية ذات صلة بمثل هذا الموضوع المعقد بالتفصيل - مع الاستمرار في الترفيه وجذب انتباه القارئ - يتضمن جراهام الكثير من الاقتراحات المدروسة جيدًا لمزيد من القراءة وروابط للأوراق البحثية ذات الصلة.

أي "مشكلة صعبة"؟

تتميز مسيرة جراهام المهنية برحلة عبر مختلف التخصصات بما في ذلك الفيزياء والفلسفة والاقتصاد، وتنعكس في بنية كتابه. قد يكون هذا المزيج من المجالات المختلفة هو السبب العواصف الجزيئية هي قراءة جذابة. لا شك أن النغمة القوية للميكانيكا الإحصائية في جميع أنحاء السرد ترجع أصلها إلى شهادته الأولى في الفيزياء النظرية من جامعة كامبريدج.

لكن جراهام يعتمد أيضًا على خلفيته في الفلسفة لمعالجة لغز أصل الحياة، فيشير بشكل متكرر إلى مفهوم "عقل بولتزمان" - أي فكرة مفادها أن التقلبات العشوائية للمادة يمكن أن تؤدي إلى ظهور الوعي. وعلى نفس المنوال، فهو يخفض صراحة "مشكلة الوعي الصعبة" - التي تتساءل كيف تؤدي المادة المادية إلى تجربة واعية وذاتية - قائلا: "إن أصل الحياة مشكلة معقدة بقدر ما هي موجودة (أظن أنها ستثبت ذلك"). أصعب من ما يسمى "المشكلة الصعبة" للوعي).

العواصف الجزيئية من المرجح أن يروق للقراء على مستويين. أولاً، يمكن اعتباره دليلاً رائعًا للقارئ الذي لديه اهتمام عام بالفيزياء، حيث يدرس وجهة نظر الفيزيائي حول نشوء الحياة. يمكن لهذا القارئ العادي الاستمتاع بالرحلة دون الحاجة إلى اللجوء إلى الحسابات الرياضية الموضحة في الملاحق.

يعد هذا الكتاب مثالًا جيدًا على الطبيعة متعددة التخصصات للبحث العلمي، وهو أمر غالبًا ما لا يتم التركيز عليه بشكل كافٍ في الدورات الجامعية

وبدلاً من ذلك، يمكن للطالب الجامعي المهتم بهذا المجال أن يستفيد من العمل من خلال الحسابات ومتابعة التوضيحات. يعد هذا الكتاب أيضًا مثالًا جيدًا على الطبيعة متعددة التخصصات للبحث العلمي، وهو أمر غالبًا ما لا يتم التركيز عليه بشكل كافٍ في الدورات الجامعية. ومع ذلك، فإنني أنصح القراء الطلاب بأن يكون لديهم نصوص أخرى في متناول اليد ما لم يكن لديهم بالفعل فهم مفاهيمي جيد جدًا للمبادئ المذكورة.

في الواقع، سيستفيد كل من القارئ العادي والطالب من الرجوع إلى الموارد عبر الإنترنت للحصول على الرسوم التوضيحية للمفاهيم التي تمت مناقشتها، حيث أن الرسوم البيانية الموجودة في الكتاب تكون في بعض الأحيان مجرد تمثيل للمحتوى عبر الإنترنت.

ولكن كما هو الحال مع معظم عالم الفيزياء من المحتمل أن يقع القراء ضمن إحدى هذه الفئات، وأوصي بشدة بإضافتها العواصف الجزيئية إلى قائمة القراءة الخاصة بك.

• 2023 سبرينغر 291pp، 29.99 جنيهًا إسترلينيًا، 23.99 جنيهًا إسترلينيًا

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/explaining-the-origin-of-life-with-physics/