Dlho sa verilo, že život sa riadi vlastným súborom pravidiel. Ale keďže jednoduché systémy vykazujú znaky prirodzeného správania, vedci diskutujú o tom, či táto zjavná zložitosť je čisto dôsledkom termodynamiky.
Aký je rozdiel medzi fyzikou a biológiou? Vezmite si golfový loptičku a delovú guľu a vyhoďte ich zo Šikmej veže v Pise. Zákony fyziky vám umožňujú predvídať trajekty ich pádu tak presne, že si nemôžete priať to najlepšie.
Teraz urobte rovnaký experiment znova, ale nahraďte delovú guľu holubicou.
Biologické systémy sa, samozrejme, nedotýkajú fyzikálnych zákonov, ale zjavne nie sú schopné predvídať svoje správanie. Biosystémy sa líšia v tom, že sú účelné, aby prežili a rozmnožili sa. Možno povedať, že majú cieľ - alebo to, čo filozofi tradične nazývajú teleológiou - ktoré riadi ich správanie.
Podobne, na základe stavu vesmíru na miliardtinu sekundy po Veľkom tresku, nám teraz fyzika umožňuje predpovedať, ako vyzerá náš vesmír dnes. Nikto si však nemyslí, že výskyt prvých primitívnych buniek na Zemi predvídateľne viedol k vzniku ľudskej rasy. Zdá sa, že priebeh vývoja nie je riadený zákonmi.
Teleológia a historická kondicionácia biológie ju podľa evolučného biológa Ernsta Mayra robia jedinečnou medzi vedami. Obe tieto vlastnosti pravdepodobne pochádzajú z jediného spoločného vedúceho princípu biológie - evolúcie. Má náhodný a svojvoľný charakter, ale prirodzený výber dáva vzhľadu zámer a účel. Zvieratá sú priťahované k vode nie pod vplyvom nejakej magnetickej príťažlivosti, ale kvôli inštinktu, túžby prežiť. Nohy nás okrem iného vedú k vode.
Mayr tvrdil, že tieto vlastnosti robia z biológie výnimočnú vedu - nezávislý zákon. Medzitým nedávne pokroky vo fyzike nevyváženosti, teórii komplexných systémov a teórii informácií spochybňujú toto hľadisko.
Ak považujeme živé bytosti za agentov vykonávajúcich výpočty - zhromažďovanie a uchovávanie informácií o nepredvídateľnom prostredí - ich schopnosti a obmedzenia, ako sú reprodukcia, adaptácia, aktivita, účel a význam, sa nemôžu chápať ako také, ktoré vyplývajú z evolučnej improvizácie, ale ako nevyhnutné následky fyzikálnych zákonov. … Inými slovami, zdá sa, že určitý druh fyziky je základom činnosti bytostí a ich vývoja týmto smerom. Význam a zámer - ktoré sa považovali za určujúce charakteristiky živých systémov - by potom mohli prirodzene vyplynúť zo zákonov termodynamiky a štatistickej mechaniky.
Propagačné video:
Minulý november sa fyzici, matematici a počítačoví vedci stretli s evolučnými a molekulárnymi biológmi, aby sa o týchto nápadoch porozprávali - a niekedy argumentujú - na seminári v inštitúte Santa Fe v Novom Mexiku, čo je mekka pre vedcov pracujúcich na "Komplexné systémy". Bola položená táto otázka: Aká osobitná (alebo nie) je vedecká disciplína biológia?
Niet divu, že názory sú rozdelené. Jedna myšlienka však znela veľmi jasne: ak je za biologickými faktormi a teleológiou určitá fyzika, musí sa zaoberať rovnakým pojmom, ktorý sa zdá byť ústredným prvkom samotnej základnej fyziky: informáciami.
Porucha a démoni
Prvé pokusy o zavedenie informácií a zámerov do zákonov termodynamiky sa uskutočnili v polovici 19. storočia, keď škótsky vedec James Clerk Maxwell vynašiel štatistickú mechaniku. Maxwell ukázal, ako sa po zavedení týchto dvoch zložiek zdalo ako možné robiť veci, ktoré termodynamika vyhlásila za nemožné.
V tom čase už Maxwell preukázal, ako sa dajú odvodiť predvídateľné a spoľahlivé matematické vzťahy medzi vlastnosťami plynu - tlak, objem a teplota - z náhodných a nepochopiteľných pohybov nespočetných molekúl, ktoré sa horúčkovito zrážajú pod vplyvom tepelnej energie. Inými slovami, termodynamika - nová veda o tepelnom toku, ktorá zahŕňa obrovské vlastnosti hmoty, ako je tlak a teplota - bola výsledkom štatistickej mechaniky na mikroskopickej úrovni molekúl a atómov.
Podľa termodynamiky schopnosť extrahovať užitočnú prácu z energetických zdrojov vesmíru neustále klesá. Centrá energie sú redukované, zrazeniny tepla postupne miznú. V každom fyzickom procese je časť energie nevyhnutne rozptýlená vo forme zbytočného tepla, stratená medzi náhodnými pohybmi molekúl. Táto náhodnosť sa meria termodynamickou veličinou nazývanou entropia - miera poruchy - ktorá neustále rastie. Toto je druhý termodynamický zákon. Nakoniec sa celý vesmír zredukuje na jednotnú narušenú zmes: stav rovnováhy, v ktorom je entropia maximálna a nič zmysluplné sa nikdy nestane.
Naozaj čakáme na taký bezútešný osud? Maxwell to nechcel uveriť a v roku 1867 si vedec stanovil úlohu „vyraziť dieru“do druhého zákona. Jeho cieľom bolo vziať nádobu plynu, kde sa molekuly ľubovoľne pohybujú, a potom oddeliť rýchle molekuly od pomalých, čím sa zníži entropia.
Predstavte si mikroskopickú bytosť - fyzik William Thomson by ho neskôr nazval skôr Maxwellovým chagrinom, démonom - schopným vidieť každú jednu molekulu v nádobe. Démon rozdeľuje loď na dva oddiely a medzi nimi sú posuvné dvere. Zakaždým, keď zbadá mimoriadne rýchlu molekulu, ktorá sa blíži ku dverám z pravého oddelenia, otvorí dvere a nechá ich vľavo. A zakaždým, keď sa pomalá „studená“molekula priblíži z dverí z ľavej strany, prepustí ju aj na druhú stranu. Nakoniec má nádobu s priestorom pre studený plyn napravo a horúci plyn naľavo: akumulátor tepla, ktorý sa dá použiť na vykonanie práce.
Toto je možné iba za dvoch podmienok. Po prvé, démon má viac informácií ako my: môže vidieť všetky molekuly individuálne, nielen štatisticky priemery. A za druhé, má v úmysle: plán oddeľovať horúce od chladu. Pomocou svojich vedomostí na konkrétny účel môže napadnúť termodynamické zákony.
Prinajmenšom sa to zdalo. Trvalo sto rokov, kým som pochopil, prečo Maxwellov démon nedokázal podvrátiť druhý zákon a zabrániť nezmyselnému posunutiu smerom k fatálnej všeobecnej rovnováhe. Dôvodom je dôkaz o hlbokom prepojení medzi termodynamikou a spracovaním informácií - alebo inými slovami, výpočtom. Nemecký a americký fyzik Rolf Landauer ukázal, že aj keď démon dokáže zhromažďovať informácie a (vyhýbať sa treniu) pohnúť dverami bez akýchkoľvek výdavkov na energiu, skôr alebo neskôr sa bude stále počítať. Pretože jeho pamäť, v ktorej sú uložené informácie o každom pohybe molekúl, nemôže byť neobmedzená, bude ju musieť z času na čas vyčistiť - tj vymazať to, čo už videl, a začať znova od začiatku, aby mohol pokračovať v akumulácii energie. Tento akt odstránenia informácií má nevyhnutnú cenu: rozptyľuje energiu, a preto zvyšuje entropiu. Všetky argumenty proti druhému zákonu, ktoré ponúka inteligentný démon, sú prečiarknuté „Landauerovým limitom“: konečné náklady na vymazanie informácií (alebo všeobecnejšie na konverziu informácií z jednej formy do druhej).
Živé organizmy sú trochu podobné Maxwellovmu démonovi. Kým kadička plná chemikálií, ktoré spolu reagujú, nakoniec využije svoju energiu a upadne do nudnej fázy a rovnováhy, živé systémy kolektívne unikli bezvládnemu stavu rovnováhy od samého začiatku života asi tri a pol miliardy rokov. Zhromažďujú energiu z prostredia, aby udržali tento nerovnovážny stav, a robia tak „so zámerom“. Dokonca aj jednoduché baktérie sa pohybujú s „cieľom“: k zdrojom tepla a potravy. Vo svojej knihe z roku 1944 Čo je život? fyzik Erwin Schrödinger túto myšlienku vyjadril tým, že živé organizmy sa živia „negatívnou entropiou“.
Podľa Schrödingera to dosahujú zhromažďovaním a uchovávaním informácií. Niektoré z týchto informácií sú kódované v ich génoch a prenášané z generácie na generáciu: súbor pokynov na zber negatívnej entropie. Schrödinger nevedel, kde boli informácie uložené alebo ako boli kódované, ale jeho intuícia mu povedala, že bola zaznamenaná v tom, čo definoval ako „aperiodický kryštál“, a táto myšlienka bola inšpiráciou pre Francis Cricka, fyzika vo svojej hlavnej špecialite. a James Watson, ktorý v roku 1953 pochopil, ako je možné genetickú informáciu kódovať v molekulárnej štruktúre molekuly DNA.
Preto je genóm prinajmenšom čiastočne záznamom užitočných poznatkov, ktoré umožnili predkom organizmu - už v dávnej minulosti - prežiť na našej planéte. Podľa Davida Wolperta, matematika a fyzika v Santa Fe Institute, ktorý sponzoroval nedávny workshop, a jeho kolegu Artemiy Kolchinsky je kľúčom to, že dobre prispôsobené organizmy nadviazali vzťahy s týmto prostredím. Ak je zaručené, že baktéria pláva vľavo alebo vpravo, keď je v tomto smere potravina, je lepšie prispôsobená a bude sa rozvíjať úspešnejšie ako baktéria, ktorá pláva ľubovoľným smerom, a preto nájde jedlo iba náhodou. Z korelácie medzi stavom organizmu a stavom životného prostredia vyplýva, že si vymieňajú všeobecné informácie. Volpert a Kolchinsky tvrdiaže práve táto informácia pomáha telu vyhnúť sa rovnováhe - pretože, rovnako ako Maxwellov démon, dokáže prispôsobiť svoje správanie tak, aby extrahovala prácu z nestálosti životného prostredia. Keby tieto informácie nedostal, telo by sa postupne dostalo do rovnovážneho stavu, to znamená k smrti.
Z tohto hľadiska možno život vnímať ako výpočtový proces zameraný na optimalizáciu ukladania a používania zmysluplných informácií. A život, ako sa ukazuje, je v tomto veľmi úspešný. Landauerove riešenie pre démonickú logiku Maxwell stanovilo absolútne dolnú hranicu množstva energie, ktorú vyžaduje systém výpočtovej techniky s obmedzenou pamäťou, konkrétne náklady na energiu zabudnutia. Najlepšie počítače sú dnes neporovnateľne zbytočné: zvyčajne spotrebúvajú a rozptýlia miliónkrát viac energie. Ako však tvrdí Wolpert, „podľa najkonzervatívnejších odhadov je termodynamická účinnosť celkového výpočtového procesu uskutočňovaného bunkou iba asi 10-krát vyššia ako Landauerov limit“.
Dôsledkom je, že „prirodzený výber sa výrazne týka minimalizovania termodynamických nákladov na výpočet. Bude sa snažiť, aby znížil celkový počet výpočtov, ktoré musí bunka vykonať. ““Inými slovami, zdá sa, že biológia (s možnou výnimkou nás) podniká proaktívne kroky, aby sa vyhla obťažovaniu s prežitím. Táto otázka nákladov a prínosov pri výpočte vlastnej cesty organizmu životom je podľa neho doteraz v biológii do značnej miery ignorovaná.
Neživý darvinizmus
Na živé organizmy sa teda dá pozerať ako na objekty, ktoré sa prispôsobujú prostrediu pomocou informácií, ktoré absorbujú energiu a tým sa odchyľujú od rovnováhy. Toto je, samozrejme, veľmi dôležité vyhlásenie. Ale všimnite si, že to nehovorí nič o génoch a evolúcii, od ktorých mnohí biológovia, vrátane Mayera, prevzali biologické zámery a ciele, závisia.
Ako ďaleko nás takýto nápad môže priviesť? Gény leštené prírodným výberom sú nepochybne ústrednou témou biológie. Ale mohlo by to byť tak, že evolúcia prirodzeným výberom je sama osebe jedinečným prípadom všeobecnejšieho imperatívu, pokiaľ ide o funkciu a zjavný účel, ktorý existuje v čisto fyzickom vesmíre? Všetko začína vyzerať takto.
Adaptácia sa dlho považovala za znak darvinovskej evolúcie. Medzitým Jeremy England z Massachusettsovho technologického inštitútu tvrdí, že k adaptácii na životné prostredie môže dôjsť aj v zložitých neživých systémoch.
Adaptácia má konkrétnejší význam ako zvyčajný darwinovský pohľad na organizmus, pretože je dobre vybavený prostriedkami na prežitie. V darwinovskej teórii je jeden úlovok: máme len schopnosť definovať dobre adaptovaný organizmus v spätnom pohľade. „Najsilnejší“sú tie, ktoré sú lepšie prispôsobené na prežitie a reprodukciu, ale nedokážeme predpovedať, čo daná kondícia vyžaduje. Veľryby a planktón sú dobre prispôsobené morskému životu, ale takým spôsobom, že medzi nimi nie je takmer nič spoločné.
Anglická definícia „adaptácie“je bližšie k definícii Schrödingera a vlastne Maxwellovho: dobre prispôsobený objekt dokáže efektívne absorbovať energiu z nepredvídateľného, premenlivého prostredia - ako osoba, ktorá je schopná stáť na nohách počas pohybu lode, keď padajú všetci ostatní, pretože je lepšie prispôsobený vibráciám paluby. Pri použití konceptov a metód štatistickej mechaniky v nerovnovážnom prostredí Anglicko a jeho kolegovia tvrdia, že práve tieto dobre prispôsobené systémy absorbujú a rozptyľujú energiu z prostredia, pričom v procese vytvárajú entropiu.
Zložité systémy majú tendenciu vstúpiť do týchto dobre prispôsobených stavov prekvapujúcou ľahkosťou, tvrdí Anglicko: „Tepelne vibrujúce látky sa môžu často spontánne zrútiť do tvarov, ktoré dobre absorbujú prácu z časovo premenlivého prostredia.““
Nič v tomto procese nezahŕňa postupné prispôsobovanie sa prostrediu prostredníctvom darwinovských mechanizmov reprodukcie, mutácie a dedičnosti zvláštností. Neexistuje žiadna replikácia vôbec. „To znamená, že keď fyzicky vysvetlíme pôvod niektorých zjavne prispôsobených štruktúr, zistíme, že nemusia mať rodičov v obvyklom biologickom zmysle - a tieto zistenia sú neuveriteľne vzrušujúce,“hovorí Anglicko. „Evolučnú adaptáciu možno vysvetliť termodynamikou, dokonca aj v tých zvláštnych prípadoch, keď neexistujú žiadne samoreproduktory a darwinovská logika sa rozpadá.“Ak je, samozrejme, príslušný systém komplexný, flexibilný a dostatočne citlivý na to, aby reagoval na zmeny v prostredí.
Medzi fyzickou a darwinovskou adaptáciou však neexistuje konflikt. V skutočnosti možno posledný uvedený prípad považovať za osobitný prípad prvého prípadu. Ak existuje replikácia, potom sa prírodný výber stáva cestou, ktorou systémy získavajú schopnosť absorbovať prácu - negatívnu Schrödingerovu entropiu - z prostredia. Mechanizmus samopreprodukcie je v skutočnosti zvlášť dobrý na stabilizáciu komplexných systémov, a preto nie je prekvapujúce, že presne to používa biológia. Ale v neživom svete, kde k replikácii zvyčajne nedochádza, sú dobre prispôsobené disipatívne štruktúry zvyčajne organizovanými štruktúrami, ako sú zvlnené vrstvy piesku a duny kryštalizujúce z občasného tanca piesku a vetra. Z tohto hľadiskaDarvinovskú evolúciu možno vnímať ako konkrétny príklad všeobecnejšieho fyzikálneho princípu, ktorým sa riadia systémy nevyváženosti.
Prognostické mechanizmy
Toto porozumenie zložitých štruktúr prispôsobujúcich sa meniacemu sa prostrediu nám tiež umožňuje vyvodiť niektoré závery o tom, ako tieto štruktúry ukladajú informácie. Stručne povedané, keďže také štruktúry - živé alebo nie - sú nútené efektívne využívať dostupnú energiu, pravdepodobne sa stanú „prognostickými mechanizmami“.
Skutočnosť, že biologické systémy menia svoj stav v reakcii na určitý druh riadiaceho signálu z vonkajšieho prostredia, je pravdepodobne hlavnou charakteristickou črtou života. Niečo sa stane - odpovieš. Rastliny sa priťahujú na svetlo alebo produkujú toxíny reakciou na patogény. Tieto environmentálne signály sú zvyčajne nepredvídateľné, ale živé systémy sa učia zo svojich vlastných skúseností, zhromažďujú informácie o svojom prostredí a využívajú ho na formovanie svojho správania v budúcnosti. (Gény, v tomto pohľade, len poskytujú najzákladnejšie prvky na všeobecné použitie, ktoré potrebujete.)
Je pravda, že táto predpoveď nie je ničím pomocným. Podľa štúdie Susanne Still z University of Havaj, Gavin Crooks, bývalého zamestnanca Národného laboratória Lawrence Berkeley, Kalifornia, a ich kolegov sa zdá, že schopnosť predpovedať budúcnosť je pre akýkoľvek energeticky efektívny systém náhodná premenlivé prostredie.
Stále a jej kolegovia ukazujú, že uchovávanie informácií o minulosti, ktoré nie sú pre predpovedanie budúcnosti cenné, je spojené s termodynamickými nákladmi. Aby bol systém čo najefektívnejší, musí byť selektívny. Ak si pamätá všetko bez rozdielu, utrpí veľké energetické straty. Na druhú stranu, ak nebude mať problémy so skladovaním aspoň niektorých informácií o svojom prostredí, bude musieť vynaložiť stále úsilie, aby sa vysporiadala s neočakávanými. „Termodynamicky optimálny mechanizmus by mal vyrovnávať pamäť a predpoveď tým, že minimalizuje nostalgiu - zbytočné informácie o minulosti,“hovorí spoluautor David Sivak, v súčasnosti na Univerzite Simona Frasera v Barnaby v Britskej Kolumbii. Krátko povedané,musí sa naučiť zhromažďovať zmysluplné informácie - to, čo je najpravdepodobnejšie užitočné pre budúce prežitie.
Dalo by sa očakávať, že prírodný výber uprednostňuje energeticky účinné organizmy. Ale aj jednotlivé biomolekulárne zariadenia, ako sú čerpadlá a motory v našich bunkách, sa musia nejako naučiť z minulosti dôležitými spôsobmi, aby predvídali budúcnosť. Na dosiahnutie ich pozoruhodnej účinnosti musia tieto zariadenia „implicitne vybudovať bohaté pochopenie javov, s ktorými sa doteraz stretli, čo im umožní predpovedať budúce udalosti“.
Termodynamika smrti
Aj keď niektoré z týchto základných čŕt spracovania informácií živými systémami, pri absencii evolúcie alebo replikácie, sú už dôsledkom nerovnovážnej termodynamiky, dá sa predpokladať, že evolúciou musia byť zabezpečené zložitejšie črty - napríklad použitie nástrojov alebo sociálna spolupráca.
Ale na to by ste sa nemali spoliehať. Tieto správanie, ktoré sa všeobecne považuje za výlučnú doménu vysoko vyvinutej evolučnej medzery, ktorá zahŕňa primáty a vtáky, možno simulovať pomocou jednoduchého modelu interakčných častíc. Trik spočíva v tom, že systém je riadený obmedzením: pôsobí tak, že maximalizuje množstvo entropie (v tomto prípade určenej zohľadnením rôznych možných ciest, ktorými by častice mohli cestovať), ktoré generuje v danom časovom období.
Maximalizácia entropie sa už dlho považuje za znak nevyvážených systémov. Systém v tomto modeli sa však riadi pravidlom, ktoré mu umožňuje posunúť entropiu na hranicu v pevnom časovom okne, ktoré sa tiahne do budúcnosti. Inými slovami, je schopná predpovedať. Model v podstate berie do úvahy všetky možné cesty častíc a núti ich sledovať cestu, ktorá vytvára najviac entropie. Zhruba povedané, ide o druh cesty, ktorá v budúcnosti otvára najväčší počet možností pohybu častíc.
Dá sa povedať, že časticový systém má určitú túžbu zachovať si slobodu konania v budúcnosti a že táto túžba kedykoľvek riadi jeho správanie. Vedci, ktorí tento model vyvinuli - Alexander Wissner-Gross z Harvardskej univerzity a Cameron Freer, matematik na Massachusetts Institute of Technology - to nazývajú „kauzálna entropická sila“. Pri počítačových simuláciách konfigurácie častíc tvaru disku pohybujúcich sa v kruhoch za určitých podmienok táto sila vedie k výsledkom, ktoré strašne naznačujú inteligenciu.
V jednom prípade bol veľký disk schopný „použiť“malý disk na odstránenie druhého malého disku z úzkej rúrky - proces, ktorý bol podobný ako pri použití nástroja. Uvoľnenie disku zvýšilo entropiu systému. V ďalšom príklade dva disky v samostatných poliach synchronizovali svoje správanie tak, aby znížili väčší disk nadol, aby s ním mohli interagovať, čím sa vytvorí vzhľad sociálnej spolupráce.
Samozrejme, títo prostí interagujúci agenti získajú lukratívny pohľad do budúcnosti. Život spravidla nemá. Čo to potom má spoločné s biológiou? Odpoveď nie je jasná, hoci Wissner-Gross tvrdí, že v súčasnosti pracuje na vytvorení „praktického, biologicky prijateľného mechanizmu kauzálnych entropických síl“. Zároveň sa domnieva, že takýto prístup poskytuje ďalšie užitočné príležitosti v praxi a ponúka rýchly prístup k umelej inteligencii. „Moje predpovede sú také, že kratšou cestou k jeho dosiahnutiu je najprv odhaliť toto správanie a potom pracovať opačným smerom, počnúc fyzikálnymi princípmi a obmedzeniami, než pracovať na základe konkrétnych metód výpočtu alebo predpovede.“tvrdí. Inými slovami, najskôr nájdite systém,kto robí, čo chcete, aby urobila a potom príde na to, ako to robí.
Starnutie sa tiež tradične považuje za evolučnú črtu. Organizácie majú životnosť, ktorá vytvára príležitosti na rozmnožovanie, a zároveň, ako sa hovorí, vyhliadky na prežitie potomkov nebránia rodičom, ktorí sa príliš blížia a súťažia o zdroje. Zdá sa, že je to pravda, ale Hildegard Meyer-Ortmanns, fyzik na Jacobs University v Brémach v Nemecku, je presvedčený, že starnutie je v konečnom dôsledku fyzický a nie biologický proces riadený termodynamikou informácií.
Samozrejme nejde iba o opotrebenie. „Veľa z mäkkého materiálu, z ktorého sme vyrobení, sa obnovuje skôr, ako môže starnúť,“hovorí Meyer-Ortmanns. Tento proces obnovy však nie je dokonalý. Termodynamika kopírovania informácií vyžaduje rovnováhu medzi presnosťou a energiou. Telo má obmedzené zdroje energie, preto sa postupom času chyby určite hromadia. Potom je telo nútené minúť viac a viac energie, aby napravilo tieto chyby. Proces obnovenia vytvára kópie, ktoré sú príliš poškodené na to, aby správne fungovali a po ktorých nasleduje smrť.
Zdá sa, že empirické dôkazy to podporujú. Už dávno je známe, že sa zdá, že kultivované ľudské bunky sa dokážu rozmnožovať nie viac ako 40 až 60-krát (tzv. Hayflickov limit) skôr, ako sa tento proces zastaví a začne sa starnutie. Nedávne štúdie o predpokladanej dĺžke ľudského života naznačujú, že existuje dôvod, prečo väčšina ľudí nemôže prežiť storočie.
Prirodzený dôsledok je, že táto zrejmá snaha o energeticky účinné, organizované prediktívne systémy vzniká v tekutom, nerovnovážnom prostredí. My sami sme také systémy, ako všetci naši predkovia až po prvú primitívnu bunku. A zdá sa, že nerovnovážna termodynamika hovorí, že presne za týchto okolností záleží. Inými slovami, vznik života na planéte, ako je planéta Zem v jej počiatočných štádiách jej existencie, s mnohými zdrojmi energie, ako je slnečné svetlo a sopečná činnosť, ktoré si naďalej udržiavajú nerovnováhu, sa už nezdá byť mimoriadne nepravdepodobnou udalosťou, ako mnohí vedci veria, ale prakticky nevyhnutné. V roku 2006 argumentovali Eric Smith a neskoro Harold Morowitz z inštitútu Santa Feže termodynamika nerovnovážnych systémov spôsobuje vznik organizovaných komplexných systémov oveľa pravdepodobnejšie v prebiotických podmienkach na Zemi, ďaleko od rovnováhy, ako by tomu bolo v prípade, keby pôvodné chemické prísady sedeli a ticho varili v „teplom rybníku“(podľa slov Charlesa Darwina) …
Desať rokov po prvom oznámení sa vedci pridali k tomuto fenoménu podrobnejšie a hlbšie. Kvality, ktoré Ernst Mayr považoval za základné pre biológiu - význam a zámer - by mohli vzniknúť ako prirodzený dôsledok štatistík a termodynamiky. A tieto všeobecné vlastnosti môžu zasa prirodzene viesť k určitému zdaniu života.
Astronómovia zároveň ukazujú, koľko svetov sa točí okolo iných hviezd v našej galaxii: podľa niektorých odhadov sú v miliardách. Mnohé z nich sú ďaleko od rovnováhy a aspoň niektoré sú podobné Zemi. A tam samozrejme platia rovnaké pravidlá.
Philip Ball