Многих изумляет возникновение жизни, но для физика Джереми Ингленда из Массачусетского технологического института (США) это "столь же предсказуемо, как тенденция камня к падению вниз". Давайте подумаем, предлагает ученый, что с физической точки зрения отличает неживые углеродосодержащие молекулы от живых: вторые лучше справляются с поглощением энергии из окружающей их среды и ее рассеиванием в виде тепла. Попробовав представить отличия живого от неживого в формулах, Ингленд пришел к выводу, что группа атомов, на которую действуют сторонние источники энергии (солнечные лучи, наличие химического топлива) и которая окружена тепловой баней (океан, атмосфера), часто будет постепенно реструктурировать себя, с тем чтобы рассеивать все больше и больше энергии. Таким образом, при определенных условиях материя непременно приобретет ключевые физические атрибуты, ассоциирующиеся с жизнью.
"Вы начинаете со случайным комком атомов, на который светите довольно долгое время, и не стоит слишком удивляться, если он внезапно станет растением", — говорит Джереми. Не удивительно, что часть коллег Ингленда отнеслась к его работе как к весьма неопределенной, другая — как к прорывной, а некоторые считают, что ей присущи обе эти черты. Так, Евгений Шахнович из Гарвардского университета полагает ее глубоко спекулятивной, по крайней мере на сегодняшнем этапе. Да, формула, описывающая поведение материи в некоторых условиях, работает. Но является ли такое стремление атомов лучше рассеивать энергию гарантией развития процесса, ведущего к зарождению жизни.
Идея Джереми Ингленда в основе своей проста: второй закон термодинамики, энтропия со временем растет, горячее остывает, яйца проклевываются, но наоборот не бывает, и так далее. Пока энергия распределена в системе неравномерно, согласно теории вероятностей, путей для дальнейшего рассеивания у нее больше, чем для концентрации. И хотя в теории остывающий кофе может с некоторой вероятностью спонтанно вновь нагреться, на деле это столь невозможно, что ничего подобного и не случается. Хотя энтропия всегда должна возрастать со временем, четко это можно видеть в основном в закрытых системах, благо в их открытых аналогах энергия может оставаться распределенной между атомами неравномерно за счет канализирования энтропии вовне, в пространство, окружающее открытую систему, пишет Journal of Chemical Physics.
"Группы атомов, окруженные тепловой баней определенной температуры, как и в случае атмосферы или океана, со временем будут переупорядочивать себя так, чтобы все лучше "резонировать" с источником механической, электромагнитной или химической работы в своем окружении", — поясняет Ингленд. Самовоспроизведение — процесс, который принёс на Землю всю населяющую ее сегодня жизнь, — один из таких механизмов, посредством которого система может рассеивать возрастающее количество энергии с течением времени. "Отличный способ рассеивания энергии — это производство большого числа копий себя самого", — говорит 31-летний ученый.
