Объясняем происхождение жизни с помощью физики – Мир физики

<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="Разжигание бури Книга Лиама Грэма прокладывает путь от законов термодинамики к происхождению биологического разнообразия. (Фото: Shutterstock/ivan_kislitsin)»>

Можете ли вы объяснить происхождение жизни на Земле, используя принципы термодинамики и статистической механики? Это не тот вопрос, который видят даже студенты-физики в своих более сложных заданиях. Но это тот, который Лиам Грэм – физик, ставший экономистом – пытается ответить в своей дебютной книге Молекулярные бури: физика звезд, клеток и происхождение жизни.

По всему Молекулярные буриГрэм использует легкий, неформальный тон с дозированной дозой юмора, чтобы держать читателей на прямом пути от законов термодинамики к зарождению биологического разнообразия. Он начинает с того, что рисует картину движения молекул в «молекулярном шторме». Первые главы знакомят читателя с основными положениями статистической механики (такими как микросостояния и броуновское движение), а также, конечно, с термодинамикой.

Грэм доходчиво объясняет, что энтропии (беспорядку) закрытой системы суждено возрастать, и подробно описывает работу тепловых двигателей, моторов и их менее известных родственников – трещоток. Другие принципы физики-блокбастера, такие как теорема Нётер (которая связывает законы сохранения с симметрией в природе) и квантовая суперпозиция, также вводятся мимоходом, скорее в форме признания, чем объяснения.

Грэм продолжает рассмотрение предпосылок жизни. Заложенный им фундамент физики позволяет ему исследовать, как формирование планет, действие ферментов и биологические процессы, необходимые для функционирования клеток, можно понять с точки зрения термодинамических концепций храповиков и тепловых двигателей.

Этот раздел сопровождается кратким, но ясным экскурсом в тему того, как молекулярный шторм приводит смеси молекул к химическому равновесию. Увлечение химией необходимо для того, чтобы читатель мог следить за продолжительным обсуждением в следующих нескольких главах реакций соединений, которые играют центральную роль в метаболизме клеток. Книга заканчивается подробным обсуждением термодинамики, которая могла бы сыграть ключевую роль в производстве органических молекул и окружающей среды вновь образовавшейся Земли, такой как гидротермальные источники и пруды.

Как человек с чисто физическим образованием, у меня возникло искушение обратиться к другим источникам, чтобы полностью понять главы, насыщенные биологией. Тем не менее, здесь достаточно подробностей, чтобы читатель мог легко проследить общее направление аргументации книги. Но, учитывая фактическую невозможность подробно объяснить каждый важный процесс такого сложного предмета – при этом развлекая и удерживая внимание читателя – Грэм включает множество хорошо продуманных предложений для дальнейшего чтения и ссылки на соответствующие исследовательские работы.

Какая «сложная проблема»?

Карьера Грэма, характеризующаяся путешествием по различным дисциплинам, включая физику, философию и экономику, отражена в структуре его книги. Возможно, именно это сочетание различных областей Молекулярные бури такое увлекательное чтение. Сильный оттенок статистической механики во всем повествовании, несомненно, обязан своим происхождением его первой степени по теоретической физике, полученной в Кембриджском университете.

Но Грэм также опирается на свой философский опыт для решения загадки происхождения жизни, неоднократно ссылаясь на концепцию «больцмановского мозга», то есть идею о том, что случайные колебания материи могут привести к возникновению сознания. В том же духе он явно принижает «сложную проблему сознания» – которая ставит под сомнение то, как физическая материя порождает сознательный и субъективный опыт – говоря: «Происхождение жизни является настолько сложной проблемой, насколько она есть (я подозреваю, что это докажет сложнее, чем так называемая «трудная проблема» сознания).

Молекулярные бури вероятно, понравится читателям на двух уровнях. Во-первых, ее можно рассматривать как увлекательное руководство для читателя, интересующегося физикой, изучающее точку зрения физика на возникновение жизни. Случайный читатель может наслаждаться поездкой, не обращаясь к математическим расчетам, изложенным в приложениях.

Эта книга является хорошим примером междисциплинарного характера научных исследований, которому часто недооценивают на курсах бакалавриата.

В качестве альтернативы, студенту бакалавриата, интересующемуся этой областью, будет полезно поработать над расчетами и следовать объяснениям. Эта книга также является хорошим примером междисциплинарного характера научных исследований, которому на курсах бакалавриата часто уделяется недостаточно внимания. Тем не менее, я бы посоветовал читателям-студентам иметь под рукой другие тексты, если только они еще не имеют очень хорошего концептуального понимания упомянутых принципов.

Действительно, как обычному читателю, так и студенту будет полезно обратиться к онлайн-ресурсам за иллюстрациями обсуждаемых концепций, поскольку диаграммы в книге иногда просто отражают онлайн-контент.

Но как большинство Мир физики читатели, скорее всего, попадут в одну из этих категорий, я настоятельно рекомендую вам добавить Молекулярные бури в свой список чтения.

• Springer, 2023, 291 стр., £ 29.99 за фунт, £ 23.99, электронная книга

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/explaining-the-origin-of-life-with-physics/