Вчені відкрили новий закон, який описує «шлях розвитку всіх речей»

Джерело: ScienceAlert

У Всесвіті налічується безліч складних систем, що розвиваються, навіть за межами біології. Від зростання зірок до пребіотичної хімії – різноманітні суміші матеріалів часто можуть набувати набагато складніших форм. Однак, на відміну від багатьох інших фізичних явищ, їх природа, що змінюється, ще не представлена дискретним законом.

Зокрема, так вважає американська група астробіологів, філософів, мінералогів, фізиків-теоретиків і фахівців з обробки даних.

“З огляду на повсюдне поширення систем, що розвиваються, у світі природи, здається дивним, що один або кілька законів, що описують їхню поведінку, не з’явилися швидше”, — зауважили експерти.

Власний “закон збільшення функціональної інформації” команди свідчить, що еволюція у всіх її формах неминуче призводить до збільшення структурності, різноманітності та складності у складних природних системах.

При цьому автори зауважили, що еволюція, звісно, не унікальна для біосфери Землі; це відбувається і в інших надзвичайно складних системах, таких як наша Сонячна система, зірки, атоми та мінерали.

“Всесвіт породжує нові комбінації атомів, молекул, клітин тощо. Ті комбінації, які стабільні та можуть породжувати ще більше новизни, продовжуватимуть розвиватися. Саме це робить життя яскравим прикладом еволюції”, – прокоментував один із авторів дослідження, астробіолог Майкл Вонг з Інституту науки Карнегі у Вашингтоні.

Так, у дослідженні описується, як водень і гелій – два найпоширеніші елементи під час Великого вибуху – об’єдналися, утворивши перші зірки. На той час, коли зірка досягає кінця свого життя, вона може генерувати понад 100 елементів із приблизно 2000 різновидами ізотопів.

Зазначено, що на Землі величезне розмаїття мінеральних “видів” виникло від початку, коли планета формувалася від 4,55 до 2,5 мільярдів тому. На даний момент на Землі відомо про більше ніж 5900 видів мінералів, які стають все більш хімічно складними з огляду на те, як нові форми життя виділяють кисень в атмосферу.

За словами фахівців, реакція заліза з мінералами на основі кисню відкрила нову еру стародавнього життя та заклала основу для нашої власної еволюції у сполученні з іншими мінералами.

При цьому складність мінералогії Землі зростала з огляду на те, як життя розвивалося від одноклітинних до багатоклітинних організмів і формувалися екосистеми. Широкий спектр мінералів, що утворилися, змінив хід еволюції та її варіанти. Біологічні та мінеральні системи постійно взаємодіють, впливаючи на різноманітність один одного, і життя, яким ми його знаємо, є результатом цієї взаємодії.

“Ці системи, що розвиваються, здаються концептуально еквівалентними, оскільки володіють трьома примітними якостями. По-перше, вони формуються з численних компонентів, які можуть приймати комбінаторно дуже багато різних змін; по-друге, існують процеси, які генерують безліч різних конфігурацій; та по-третє, конфігурації переважно вибираються на основі функції”, – пояснили автори статті.

Отже, чи є в способах передачі інформації щось, що пояснює загальні характеристики, здавалося б, різних систем, що розвиваються? Чи може бути універсальна основа для відбору? Команда вважає, що обидві відповіді – “так”.

“Важливим компонентом запропонованого природного закону є ідея “відбору за функцією”, – наголосив Вонг.

Згідно з Дарвіном, основна функція організму в контексті біології — забезпечити власне виживання на час, достатній для успішного розмноження. Команда підкреслила, що нова пропозиція розширює наше розуміння, вказуючи на існування трьох різних типів функцій у світі природи.

Зокрема йдеться про функцію, яку ми могли б назвати “статичною стійкістю”, – підтримання стабільного атомного чи молекулярного розташування. Далі – “динамічна сталість”, яка визначає, чому системи, які є динамічними і мають доступ до постійних джерел енергії, також з більшою ймовірністю виживуть.

І, нарешті, “генерація новизни” належить до здатності систем, що розвиваються, генерувати нові конфігурації, які можуть призвести до нової поведінки або характеристик.

Вонг та його команда стверджують, що фізичні закони руху, гравітації, електромагнетизму та термодинаміки управляють функціями макроскопічних природних систем у просторі та часі. Тому цілком логічно, що ми маємо закон природи для еволюції.

“Асиметрична траєкторія, заснована на функціональності, може здатися протилежною науковому аналізу. Проте, ми припускаємо, що відбір, заснований на статичній стійкості, динамічній стійкості та генерації новизни, є універсальним процесом, у результаті якого виникають системи зі збільшеною функціональною інформацією”, – резюмували вчені.

Телескоп James Webb зафіксував галактику Мейзі, яку астрономи визначили як найдавнішу серед усіх відомих у Всесвіті. Вона виникла приблизно через 390 мільйонів років після Великого вибуху.