Εξήγηση της προέλευσης της ζωής με τη φυσική – Physics World

<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="Μαστιγώνοντας μια καταιγίδα Το βιβλίο του Liam Graham διαγράφει μια διαδρομή από τους νόμους της θερμοδυναμικής στην προέλευση της βιολογικής ποικιλότητας. (Ευγενική προσφορά: Shutterstock/ivan_kislitsin)”>

Μπορείτε να εξηγήσετε την προέλευση της ζωής στη Γη χρησιμοποιώντας τις αρχές της θερμοδυναμικής και της στατιστικής μηχανικής; Δεν είναι μια ερώτηση που βλέπουν ακόμη και οι φοιτητές φυσικής στις πιο απαιτητικές εργασίες τους. Αλλά είναι ένα αυτό Λίαμ Γκράχαμ – φυσικός έγινε οικονομολόγος – επιχειρεί να απαντήσει στο πρώτο του βιβλίο Μοριακές καταιγίδες: η φυσική των αστεριών, των κυττάρων και η προέλευση της ζωής.

Παντού Μοριακές Καταιγίδες, ο Graham χρησιμοποιεί έναν ελαφρύ, ανεπίσημο τόνο με μια μετρημένη ένεση χιούμορ για να κρατήσει τους αναγνώστες σε μια άμεση διαδρομή από τους νόμους της θερμοδυναμικής στην αρχή της βιολογικής ποικιλότητας. Ξεκινά ζωγραφίζοντας μια εικόνα των κινήσεων των μορίων στη «μοριακή καταιγίδα». Τα αρχικά κεφάλαια εξοικειώνουν τον αναγνώστη με τις κύριες αρχές της στατιστικής μηχανικής (όπως οι μικροκαταστάσεις και η κίνηση Brown) καθώς και, φυσικά, η θερμοδυναμική.

Ο Graham εξηγεί ξεκάθαρα ότι η εντροπία (διαταραχή) ενός κλειστού συστήματος προορίζεται να αυξηθεί και περιγράφει λεπτομερώς τη λειτουργία των θερμικών μηχανών, των κινητήρων και του λιγότερο γνωστού ξαδέλφου τους, καστάνια. Άλλες υπερπαραγωγικές αρχές της φυσικής – όπως το θεώρημα του Noether (το οποίο συσχετίζει τους νόμους διατήρησης με τις συμμετρίες στη φύση) και την κβαντική υπέρθεση – εισάγονται επίσης εν παρόδω, περισσότερο με τη μορφή αναγνώρισης παρά εξήγησης.

Ο Γκράχαμ συνεχίζει με μια εξέταση των προαπαιτούμενων της ζωής. Η βάση της φυσικής που έχει θέσει του επιτρέπει να εξερευνήσει πώς ο σχηματισμός των πλανητών, η δράση των ενζύμων και οι βιολογικές διεργασίες που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία των κυττάρων μπορούν όλα να γίνουν κατανοητά από την άποψη των θερμοδυναμικών εννοιών των καστάνιας και των θερμικών μηχανών.

Αυτή η ενότητα υποστηρίζεται από μια σύντομη αλλά σαφή παράκαμψη στο πώς τα μείγματα μορίων οδηγούνται σε χημική ισορροπία από τη μοριακή καταιγίδα. Η εκτροπή στη χημεία είναι απαραίτητη για να παρακολουθήσει ο αναγνώστης τη μακροσκελή συζήτηση στα επόμενα κεφάλαια σχετικά με τις αντιδράσεις των ενώσεων, που παίζουν κεντρικό ρόλο στο μεταβολισμό των κυττάρων. Το βιβλίο τελειώνει με μια λεπτομερή συζήτηση της θερμοδυναμικής που θα ήταν το κλειδί για την παραγωγή οργανικών μορίων και το περιβάλλον της νεοσύστατης Γης, όπως υδροθερμικές οπές και λίμνες.

Ως κάποιος με καθαρό υπόβαθρο φυσικής, μπήκα στον πειρασμό να αναφερθώ σε άλλες πηγές για να κατανοήσω πλήρως τα κεφάλαια που είναι πιο βαριά για τη βιολογία. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές λεπτομέρειες ώστε ο αναγνώστης να ακολουθήσει άνετα τη γενική κατεύθυνση της επιχειρηματολογίας του βιβλίου. Δεδομένης όμως της εικονικής αδυναμίας να εξηγηθεί λεπτομερώς κάθε σχετική διαδικασία ενός τόσο περίπλοκου θέματος – ενώ εξακολουθεί να διασκεδάζει και να κρατά την προσοχή του αναγνώστη – ο Graham περιλαμβάνει πολλές καλά ερευνημένες προτάσεις για περαιτέρω ανάγνωση και συνδέσμους σε σχετικές ερευνητικές εργασίες.

Ποιο «σκληρό πρόβλημα»;

Η καριέρα του Graham, που χαρακτηρίζεται από ένα ταξίδι σε διάφορους κλάδους, όπως η φυσική, η φιλοσοφία και τα οικονομικά, αντικατοπτρίζεται στη δομή του βιβλίου του. Αυτός ο συνδυασμός διαφορετικών πεδίων μπορεί να είναι ο λόγος Μοριακές Καταιγίδες είναι τόσο συναρπαστικό ανάγνωσμα. Ο ισχυρός τόνος της στατιστικής μηχανικής σε όλη την αφήγηση οφείλει αναμφίβολα την προέλευσή του στο πρώτο του πτυχίο στη θεωρητική φυσική από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ.

Αλλά ο Graham βασίζεται επίσης στο υπόβαθρό του στη φιλοσοφία για να αντιμετωπίσει το παζλ της προέλευσης της ζωής, αναφερόμενος επανειλημμένα στην έννοια του «εγκεφάλου Boltzmann» - δηλαδή στην ιδέα ότι τυχαίες διακυμάνσεις της ύλης θα μπορούσαν να οδηγήσουν στη συνείδηση. Με παρόμοιο τρόπο, υποβιβάζει ρητά το «σκληρό πρόβλημα της συνείδησης» - το οποίο αμφισβητεί πώς η φυσική ύλη δημιουργεί συνειδητή και υποκειμενική εμπειρία - λέγοντας, «Η προέλευση της ζωής είναι τόσο περίπλοκο πρόβλημα όσο υπάρχει (υποψιάζομαι ότι θα αποδειχθεί πιο δύσκολο από το λεγόμενο «σκληρό πρόβλημα» της συνείδησης).»

Μοριακές Καταιγίδες είναι πιθανό να προσελκύσει τους αναγνώστες σε δύο επίπεδα. Πρώτον, μπορεί να θεωρηθεί ως ένας συναρπαστικός οδηγός για έναν αναγνώστη με γενικό ενδιαφέρον για τη φυσική, που εξετάζει την άποψη ενός φυσικού για την εμφάνιση της ζωής. Αυτός ο απλός αναγνώστης μπορεί να απολαύσει τη διαδρομή χωρίς να χρειάζεται να στραφεί στους μαθηματικούς υπολογισμούς που περιγράφονται στα παραρτήματα.

Αυτό το βιβλίο είναι ένα καλό παράδειγμα της διεπιστημονικής φύσης της επιστημονικής έρευνας, κάτι που συχνά υποτονίζεται στα προπτυχιακά μαθήματα

Εναλλακτικά, ένας προπτυχιακός φοιτητής που ενδιαφέρεται για αυτόν τον τομέα θα επωφεληθεί εάν επεξεργαστεί τους υπολογισμούς και ακολουθήσει τις επεξηγήσεις. Αυτό το βιβλίο είναι επίσης ένα καλό παράδειγμα της διεπιστημονικής φύσης της επιστημονικής έρευνας, κάτι που συχνά υποτονίζεται στα προπτυχιακά μαθήματα. Ωστόσο, θα συμβούλευα τους μαθητές αναγνώστες να έχουν στη διάθεσή τους άλλα κείμενα εκτός εάν έχουν ήδη πολύ καλή εννοιολογική αντίληψη των αρχών που αναφέρθηκαν.

Πράγματι, τόσο ο απλός αναγνώστης όσο και ο μαθητής θα επωφεληθούν από την αναφορά στις διαδικτυακές πηγές για εικονογραφήσεις των εννοιών που συζητήθηκαν, καθώς τα διαγράμματα του βιβλίου μερικές φορές είναι απλώς αντιπροσωπευτικά του διαδικτυακού περιεχομένου.

Αλλά όπως οι περισσότεροι Κόσμος Φυσικής Οι αναγνώστες είναι πιθανό να εμπίπτουν σε μία από αυτές τις κατηγορίες, θα συνιστούσα ανεπιφύλακτα να προσθέσετε Μοριακές Καταιγίδες στη λίστα ανάγνωσης.

• 2023 Springer 291 σελ. 29.99 £ £ 23.99 £ ebook

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/explaining-the-origin-of-life-with-physics/