物理学是理解宇宙如何运作的一个奇妙的框架,但其覆盖范围存在一些空白。 其中之一就是进化论。
尽管生物学应该符合物理理论,因为,该理论迄今为止还无法预测进化以及特征和文化的出现。
基于它应该能够做到这一点,由亚利桑那州立大学的理论物理学家萨拉·沃克和格拉斯哥大学的化学家李·克罗宁领导的一个国际科学家小组找到了一种弥合这一差距的方法。
他们将他们的新框架称为“组装理论”,并表示它可以帮助在其他世界寻找生命。
“组装理论提供了一个全新的视角,将物理、化学和生物学视为同一潜在现实的不同视角,”沃克解释道。
“有了这个理论,我们就可以开始缩小还原论物理学和达尔文进化论之间的差距——这是朝着统一惰性物质和生命物质的基础理论迈出的重要一步。”
他们提出,当我们不仅考虑物体当前的样子,而且还考虑到时间的维度,同时考虑到它们的形成方式和变化的潜力时,这种统一是显而易见的。
为此,研究人员构建了关于他们之前的工作,其中他们编制了他们所谓的。
为了编制分子复杂性指数,他们确定了创建每种类型分子所需的最小步骤数,并根据这些步骤数为其分配了复杂性。 只有生命和技术过程才能产生需要超过 15 个组装步骤的分子。
在他们的新研究中,他们生成了一个数学框架,用于定义产生复杂物体需要多少选择? 例如蛋白质、眼睛或鳞片? 来自分子构建块。
它类似于分子复杂性指数,但规模更高级。
这种组装理论基于构建对象所需的最少步骤、其最小内存,并且还考虑了给定对象在世界上的丰富性:其副本数。
拷贝数很重要,因为随着对象复杂性的增加,其偶然重复存在的可能性就会减少。 除非有一些外力或压力帮助它随着时间的推移克服困难。 这正是进化过程中选择对随机突变的作用。
利用由此产生的组装理论基础,研究人员能够从理论上量化产生从分子到细胞结构的一系列进化对象所需的选择和进化程度。
但结果不仅仅适用于现有的对象。 它们还可以用来预测新事物的出现。 这意味着他们可以对给定系统中生命出现的可能性应用某种程度的可预测性; 例如,的月亮,其中许多已知生命的组成部分可以被找寻到。
该团队将努力进一步完善他们的工作,以了解装配理论如何定义生命。 但该理论可以通过实验进行测试,这意味着他们可以将其应用在实验室环境中,尝试重建生命的起源。
这意味着它不仅可以为宇宙其他地方的生命提供答案,还可以解答生命如何在地球上首次出现的谜团。
“组装理论提供了一种全新的方式来看待构成我们世界的物质,它不仅由不可变的粒子定义,而且由通过随着时间的推移选择构建对象所需的记忆来定义,”克罗宁 说。
“通过进一步的研究,这种方法有可能将宇宙学领域转变为计算机科学领域。它代表了物理、化学、生物学和信息论交叉领域的新前沿。”
该研究发表于自然。