Ученые предложили “недостающий закон” природы, объясняющий эволюцию абсолютно всего во Вселенной
Ученые заявили об открытии “недостающего закона природы”, который может объяснить эволюцию всех систем, развивающихся во Вселенной, включая звезды, химические вещества и жизнь.
Этот так называемый “закон роста функциональной информации” предполагает, что все эволюционирующие явления подвергаются естественным процессам, отдающим приоритет таким важным функциям, как стабильность и новизна, что позволяет развивать системы с ростом порядка и сложности. Этот уникальный подход может помочь объяснить, почему множество космических процессов эволюционирует с течением времени — от звезд, которые становятся более химически обогащенными, чем их предшественницы, до форм жизни на Земле, которые биологически сложнее своих предков.
Наша Вселенная до сих пор остается для нас загадкой, но ученым удалось установить несколько ключевых наблюдений за ее свойствами. Например, законы движения Ньютона описывают взаимодействие между объектами и физическими силами, а законы термодинамики раскрывают поведение температуры, энергии, энтропии и других физических величин во времени. Кроме того, основой современных наук о жизни является теория эволюции Дарвина, который ввел такие понятия, как естественный отбор.
Теперь ученые под руководством Майкла Вонга, астропланетолога из Научного института Карнеги, предложили новый закон природы, который призван объяснить эволюционные системы с помощью измерения сложности, называемого функциональной информацией. Исследователи разработали “потенциальный “недостающий закон” путем поиска эквивалентности между развивающимися системами”, и “предположили, что все развивающиеся системы — включая жизнь, но не ограничиваясь ею, — состоят из различных компонентов, которые могут объединяться в конфигурационные состояния, а затем отбираться для или против них на основе функции”, — говорится в работе, опубликованной на днях в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Мы видим во Вселенной столько богатства и сложности, столько развивающихся систем, и все же, похоже, у нас нет закона природы, который бы адекватно описывал причины существования этих систем”, — отметил Вонг в комментарии для СМИ.
Он считает, что эта работа, которой он сильно гордится, “является связью между наукой и философией науки, которая, возможно, предлагает новый взгляд на то, почему мы видим все то, что мы видим во Вселенной”.
Идея об этом исследовании возникла у Вонга и старшего автора работы Роберта Гейзена, минералога и астробиолога из Карнеги. В течение многих лет они совместно рассуждали о возможности существования “отсутствующего закона” природы, который мог бы объяснить возникновение новых удивительных конфигураций во многих природных системах, таких как живые организмы или изменения минералов.
Вонг и Гейзен собрали экспертов из разных научных дисциплин для решения этого вопроса путем поиска универсальных характеристик природных систем, которые эволюционируют с течением времени. Группа выделила три ключевые характеристики таких систем: статическое постоянство, динамическое постоянство и генерация новизны.
Статическая устойчивость предполагает, что эволюционирующие системы по определению должны быть достаточно стабильными, чтобы претерпевать эволюционные изменения в течение длительного времени. Динамическая устойчивость — это способность производить множество различных перестановок, будь то генетические мутации, определяющие биологическую эволюцию, или разнообразные свойства, которые проявляются в различных минералах. Под генерацией новизны понимается давление отбора, которое способствует системам, способным изобретать совершенно новые функции.
В совокупности эти характеристики рисуют портрет эволюционирующих систем, у которых со временем в рамках “асимметричного по времени” процесса увеличивается функциональная информация — мера роста упорядоченности и сложности.
Вонг указал, что пока единственным законом природы, асимметричным по времени, который мы имеем, является второй закон термодинамики, описывающий, как замкнутые системы движутся к равновесию по направлению к все более высокой энтропии. Но, по его мнению, один этот закон не может в достаточной степени объяснить богатство и сложность, которые наблюдаются во Вселенной и в нашей повседневной жизни.
“То, что мы предлагаем, не противоречит этому закону термодинамики”, — подчеркнул он. “Предлагаемый нами закон работает в согласии со всеми другими законами природы, которые мы сформулировали до настоящего времени, и добавляет к ним что-то новое”.
Помимо изложения основных положений нового закона, Вонг и его коллеги предполагают, что эмпирическое подтверждение их работы можно найти в сверхбольших химических молекулах, в возникновении современных человеческих обществ или, возможно, в технологиях искусственного интеллекта. Относительно последнего, со все большей распространенностью искусственного интеллекта, закон о том, как информация влияет на физические системы, может оказаться важным для понимания того, как эти системы ИИ будут развиваться, взаимодействовать с нами и как они будут влиять на общество.
Команда надеется, что новое исследование вызовет дискуссию в различных областях о возможности существования новых всеобъемлющих законов, которые управляют эволюционирующими системами. Хотя исследователи в основном рассматривали звездные, минеральные и биологические системы, они предположили, что подобные формы эволюции могут существовать в самых разнообразных неожиданных контекстах нашей Вселенной.
Также они надеются привлечь специалистов других научных дисциплин, чтобы попытаться понять, как этот закон можно применить к другим системам, как природным, так и искусственным.
По материалам OstanniPodii.com
