有关生命的新物理理论

作者: Natalie Wolchover

来源: https://www.quantamagazine.org/20140122-a-new-physics-theory-of-life/

发布日期: 2016-02-29 07:25:25

MIT物理学家Jeremy England提出了一种新的物理理论,认为生命的起源和进化遵从自然界的基本定律,而不是靠运气。他推导出的数学公式表明,原子在能量驱动下会重组自身以耗散更多能量,这可能是生命起源的关键。

31岁的MIT物理学家Jeremy England认为自己已经发现了推动生命起源和进化的潜在物理机理。生命为什么存在?生命是如何产生的?流行的假说把它归功于一锅原始的混沌汤、一道闪电和一股巨大的运气。但是,如果我们能证明一个富有挑战的、新的物理理论是正确的,那生命的产生就绝不可能是靠运气。根据这位物理学家提出的新思想,生命的起源和进化遵从自然界的基本定律,就像石头必定滚下山坡一样毫不令人惊讶。

从物理学的观点来看,有生命的东西和无生命的碳原子团块之间有一个本质的区别:前者往往更能够从环境中获取能量并以热量的形式将获取的能量耗散掉。31岁的麻省理工学院助理教授Jeremy England推导出了一个数学公式,他认为这个公式可以解释这种能力。

这个基于现有物理知识的公式表明,当一组原子被一种外部能量(如太阳或化学燃料)所驱动,并被一个热浴(如海洋或大气)所包围时,它将经常逐渐重组自身以便耗散更多的能量。

England的思想的中心要点是热力学第二定律,又称熵增加理论或“时间之箭”。热的东西变冷,气体在空气中扩散,打碎的鸡蛋会摊开但永远不会自己收拢;总之,随着时间的推移,能量趋向于分散或散开。

熵正是这种倾向的量度,用以量化一个系统中粒子之间的能量如何驱散,以及在整个空间中这些粒子如何扩散。熵增加是一个简单的概率问题:与使能量聚集的方式相比,有更多的方式使能量耗散出去。这样,当一个系统中的粒子运动并相互作用时,通过概率,它们趋向于采用使能量分散的组织形态。

England的理论成果可以认为是有效的。

只是他的阐释部分——即他的公式代表着自然界中包括生命现象在内的一类现象背后的驱动力——还没有被证明。不过,已经有一些人在思考如何在实验室里检验这个阐释。哈佛大学的物理学教授Mara Prentiss在了解了England的工作后,正考虑在实验上证明它。她说:“England在尝试一些完全不同的东西。作为一个多面手,我觉得他有着奇妙的想法。无论是对是错,它都非常值得研究。”

UUID: b4776a61-2263-45bb-b4e8-059e11089911

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/赛先生公众号-pdf2txt/2016/赛先生_2016-02-29_有关生命的新物理理论.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0061 元