Az élet keletkezésének magyarázata fizikával – Fizikavilág

<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="Vihart korbácsolni Liam Graham könyve felvázolja a termodinamika törvényeitől a biológiai sokféleség eredetéig vezető utat. (Jóvolt: Shutterstock/ivan_kislitsin)”>

Meg tudod magyarázni a földi élet keletkezését a termodinamika és a statisztikai mechanika elveivel? Ez nem kérdés, amit még a fizikus hallgatók is látnak a nagyobb kihívást jelentő feladataikban. De ez az egyik Liam Graham – fizikusból lett közgazdász – próbál válaszolni bemutatkozó könyvében Molekuláris viharok: a csillagok, a sejtek fizikája és az élet eredete.

Az egész Molekuláris viharok, Graham könnyed, kötetlen hangvételt használ kimért humorral, hogy az olvasókat egyenes úton tartsa a termodinamika törvényeitől a biológiai sokféleség kezdetéig. Azzal kezdi, hogy képet fest a molekulák mozgásáról a „molekuláris viharban”. A nyitó fejezetek a statisztikai mechanika (például a mikroállapotok és a Brown-mozgás) főbb tételeivel, valamint természetesen a termodinamikával ismertetik meg az olvasót.

Graham világosan kifejti, hogy a zárt rendszer entrópiája (rendellenessége) növekedni hivatott, és részletesen leírja a hőgépek, motorok és kevésbé ismert rokonaik, a racsnisok működését. A fizika egyéb kasszasiker alapelvei – mint például a Noether-tétel (amely a megmaradási törvényeket a természet szimmetriáival kapcsolja össze) és a kvantum-szuperpozíció – szintén bekerülnek futólag, inkább elismerés, semmint magyarázat formájában.

Graham az élet előfeltételeinek vizsgálatával folytatja. Az általa lefektetett fizikai alapok lehetővé teszik számára, hogy feltárja, hogyan értelmezhető a bolygók kialakulása, az enzimek működése és a sejtek működéséhez nélkülözhetetlen biológiai folyamatok a racsnis és hőmotorok termodinamikai koncepciói alapján.

Ezt a részt egy rövid, de világos kitérő támasztja alá, amely bemutatja, hogy a molekula-viharok hogyan állítják kémiai egyensúlyba a molekulakeverékeket. A kémiára való áttérésre azért van szükség, hogy az olvasó követhesse a következő fejezetekben a sejtek anyagcseréjében központi szerepet játszó vegyületek reakcióiról szóló hosszas vitát. A könyv a termodinamika részletes tárgyalásával zárul, amely kulcsfontosságú lett volna a szerves molekulák előállításában és az újonnan kialakult Föld környezetében, mint például a hidrotermális szellőzők és tavak.

Tisztán fizikus múlttal rendelkezőként nagy kísértés volt, hogy más forrásokra hivatkozzak, hogy teljes mértékben megértsem a biológiával foglalkozó fejezeteket. Ennek ellenére van elég részlet ahhoz, hogy az olvasó kényelmesen kövesse a könyv érvelésének általános irányát. De tekintettel arra, hogy gyakorlatilag lehetetlen egy ilyen összetett téma minden lényeges folyamatát részletesen elmagyarázni – miközben szórakoztatja és leköti az olvasó figyelmét –, Graham rengeteg jól kutatott javaslatot tartalmaz a további olvasáshoz, és hivatkozásokat tartalmaz a releváns kutatási cikkekre.

Melyik "nehéz probléma"?

Graham pályafutása, amelyet a különböző tudományterületeken, köztük a fizikán, a filozófián és a közgazdaságtanon átívelő utazás jellemez, tükröződik könyvének szerkezetében. A különböző területeknek ez a keveréke lehet az oka Molekuláris viharok annyira lebilincselő olvasmány. A statisztikai mechanika erős aláfestése a narratívában kétségtelenül a Cambridge-i Egyetemen szerzett elméleti fizikából szerzett első diplomájának köszönhető.

De Graham filozófiai hátterére is támaszkodik, hogy megvitassa az élet eredetének rejtvényét, ismételten utalva a „Boltzmann-agy” fogalmára – vagyis arra az elképzelésre, hogy az anyag véletlenszerű ingadozásai tudatot hozhatnak létre. Hasonló szellemben kifejezetten leépíti a „tudatosság kemény problémáját” – amely megkérdőjelezi, hogy a fizikai anyag miként hoz létre tudatos és szubjektív tapasztalatot –, mondván: „Az élet eredete éppoly összetett probléma, mint amilyen (gyanítom, ez be fog bizonyulni nehezebb, mint a tudat úgynevezett „kemény problémája”).

Molekuláris viharok valószínűleg két szinten vonzza az olvasókat. Először is, lenyűgöző útmutatónak tekinthető a fizika iránt általánosan érdeklődő olvasó számára, amely egy fizikusnak az élet keletkezéséről alkotott véleményét vizsgálja. Ez a hétköznapi olvasó élvezheti az utazást anélkül, hogy a mellékletekben ismertetett matematikai számításokhoz kellene fordulnia.

Ez a könyv jó példa a tudományos kutatás interdiszciplináris jellegére, amit az alapképzésben gyakran alulhangsúlyoznak.

Alternatív megoldásként az e terület iránt érdeklődő egyetemi hallgató számára előnyös lenne a számítások elvégzése és a magyarázatok követése. Ez a könyv is jó példa a tudományos kutatás interdiszciplináris jellegére, amit az alapképzéseken gyakran alul hangsúlyoznak. Mindazonáltal azt tanácsolom a tanuló olvasóknak, hogy tartsanak kéznél más szövegeket, kivéve, ha már nagyon jól értik az említett elveket.

Valójában a hétköznapi olvasónak és a hallgatónak is előnyös lenne, ha az online forrásokra hivatkoznának a tárgyalt fogalmak illusztrációihoz, mivel a könyv diagramjai néha csupán az online tartalmat reprezentálják.

De mint a legtöbben Fizika Világa az olvasók valószínűleg e kategóriák valamelyikébe esnek, nagyon ajánlom, hogy adja hozzá Molekuláris viharok az olvasólistájára.

• 2023 Springer 291pp 29.99 GBP 23.99 GBP ebook

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/explaining-the-origin-of-life-with-physics/