Информация и демони: как да търсим извънземен живот?
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:20
Приемането на стандартна дефиниция на живот е метафорично упражнение, пише астробиологът Пол Дейвис*. Предлагаме ви неговите размисли за това, как и къде трябва да бъдат търсени извънземните форми на живот и какво можем да очакваме от тях.
Търсенето на живот извън Земята е възпрепятствано от една фундаментална главоблъсканица: няма съгласувана обща дефиниция за това, какво всъщност е животът.
Живите организми са толкова необикновени, че за разлика от другите сложни системи, които познаваме, те изглеждат като направени от някаква магическа материя. А в продължение на векове е било широко предполагано, че организмите наистина са били съживявани като им се влива уникална жизнена сила.
Преди сто години обаче тези мистични разсъждения отстъпват на механичен поглед върху живота, според който организмите са просто изключително сложни машини, които се подчиняват на същите основни закони на физиката, като неживите системи.
Преди седемдесет и пет години теоретичният физик Ервин Шрьодингер, един от основателите на квантовата механика, изнася серия от лекции в Дъблин, озаглавена „Какво е животът?“ Той открито задава въпроса дали животът всъщност може да бъде обяснен от познатата физика, като призовава колегите си да поддържат открита възможността да се дефинира животът с фундаментално нови закони.
Шрьодингер посочва способността на живота да удържи тенденцията на втория закон на термодинамиката, универсалната тенденция физическите системи да стават все по-хаотични във времето. Животът, напротив, създава порядък и правила. Така че може би нещо липсва в механистичния модел, който го обяснява. Но какво?
Първият намек за отговор се крие в писмо, написано от физика Джеймс Кларк Максуел на приятел през 1865 г. Максуел описва едно малко същество, което скоро е наречено „демонът на Максуел“, което може да наблюдава отделни молекули в кутия пълна с газ и да ги сортира в две категории – бързи и бавни. По този начин „демонът“ може да вземе газ при еднаква температура и да манипулира молекулите, за да създаде неравновесие, с по-горещ газ в единия край и по-хладен в другия.
Тогава топлинният двигател би могъл да избяга от температурния градиент, като по този начин извлече работа от топлината, в нарушение на заветния втори закон на термодинамиката.
„Демонът на Максуел“ лежи като неудобна истина в сърцето на физиката и все още не е напълно разбран. При внимателен анализ, ключът към същността на „демона“ се оказва неговата способност да събере информация за молекулите и да обработи тази информация в неговия миниатюрен „мозък“, използвайки изхода, за да работи на границите на термодинамиката и да спечели предимство.
*Пол Дейвис е професор и директор на Beyond Centre за фундаментални концепции в науката в Университета на Аризона.
Напоследък стана ясно, че живите организми са пълни с „демонични нано-машини“, които правят точно това: манипулират информация за да постигнат предимство над законите на термодинамиката.
Едва наскоро физиците започнаха да мислят за информацията като вид гориво, а с помощта на нанотехнологиите се заеха с проектирането на „информационни двигатели“.
От своя страна биолозите вече разглеждат живите организми, като мрежи от информационни потоци, свързани с мрежи от химични реакции. Точно както еволюцията формира архитектурата на клетките и телата, така тя изгражда и мрежите, които поддържат въртеливите модели на информация, които движат организмите.
Отношението към живота като интимна смес от химия и информация е сходно с допълващите се роли на хардуер и софтуер в компютрите. Точно както се нуждаем от хардуерни инженери, за да проектираме схеми и чипове, ние се нуждаем от софтуерни инженери за проектиране на програмите.
Всеки опит да се обясни произхода на живота не трябва да отчита само сложните молекули, които служат като субстрат на живота, но и информационните модули, които го контролират. Информацията не е ограничена до вътрешностите на клетките, а се обменя между клетки и цели организми, а всъщност и между цялата екосистема, защото на Земята, организираната биологична информация обгръща планетата.
Астробиолозите са обмисляли подробно какви са химическите подписи, които животът може да отпечата, например, в атмосферата на една планета извън Слънчевата система. Но информационните подписи на живота могат да бъдат по-фундаментални, защото те вероятно ще бъдат универсални, надхвърлящи действителния молекулен хардуер, и по този начин ще показват общи черти в много извънземни форми на живот.
Инженерите на НАСА трябва да се изправят срещу този въпрос в предстояща мисия до Енцелад, луна на Сатурн, която изхвърля органичен материал в космоса чрез пукнатини в ледената си кора. Космическият кораб е проектиран да лети, като преминава през изхвърляния органичен материал и взима проби от него.
Какво точно обаче, трябва да търси? Една проста инвентаризация на молекули не би била достатъчна, тъй като има много абиотични начини за производство на сложни органични вещества. Това, което би се откроило е, ако молекулите не са случайно подредени, а образуват химическа реакционна мрежа с типа организация, която на Земята животът използва, за да обработва информация – ярък пример за това е универсалният генетичен код.
Предизвикателството пред астробиолозите е да изработят родовите характеристики на такива мрежи в случай, че извънземният живот използва различна молекулярна основа.
Ако днес Шрьодингер би бил жив, той ще се изненада да научи, че отговорът на въпроса му – Какво е животът?, не се крие в това, че живите системи са образувани от правилните компоненти, а в това, че кодират правилните битове.
