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信息理论:用物理解释生命

物理学家保罗戴维斯讨论了一个旨在合并物理和生物学的新兴的研究领域,以解释生活如何开始。

物理学与生活起源有什么关系?

七十五年前,着名的Quantum Memicyist ErwinSchrödinger给了一系列讲座,然后写了一本名为 生活是什么?。

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Schrödinger是量子力学的创始人之一,可能是我们拥有的最成功的科学理论。在中风,它解释了物质的本质,一直从原子核到明星。所以这是一个理论的建筑师如此强大,它解释了物质的本质。它也可以解释生活的本质吗?

在他的讲座中,Schrödinger不得不承认,尽管他的光彩,但他仍然发现生命非常令人困惑,看着通过物理学家的眼睛。在生物体内的单个原子的水平,它只是标准物理 - 没有人怀疑。但是当你到达活细胞的水平时,它看起来像某种魔法正在进行中。

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这是非常非凡的,所以令人难以置信的,生活的事情 - 所有那些愚蠢的原子都在一起做这种聪明的事情 - 施德拉德觉得必须参与一些新的物理学。他说,我们必须准备好找到一种新的物理法。不仅仅是一项新法律,而是一种新的法律。

甚至75年,尽管在这段时间内生物学的非凡进步,但没有人知道生活是什么或它开始的。但我想,就在过去的几年里,我们在遮挡生活的神秘墙上看到了一点裂缝。我想我们现在开始看看让生活蜱虫。

为什么我们需要一种新的法律?我们现在拥有的物理有什么问题?

生物学家在信息方面会想到生活,即信息存储和处理。他们在类似于编码信息的情况下投放叙述。例如,您的DNA充满了编码信息 - 指令,翻译,转录,编辑和信令。

生物圈就像是原来的万维网。当您与物理学家或化学家讨论生活时,他们将根据分子间势力和形状,熵,绑定能量和力量谈论那种。所以,我们有双语叙述,但很明显,物理叙事真的适应单个颗粒和分子的水平。它没有适应整个系统。

信息,我认为,提供了可以团结物理和生物学的桥梁。我们需要新的物理学,因为我们需要合并信息,而不仅仅是作为一种说话方式,而是作为物理变量进入基本物理学。

我们很多我们将信息视为存储在计算机中的内容。生物如何包含信息?

在我看来,活着的细胞真的是超级计算机,当然大脑也是一个令人难以置信的计算系统。也许它不是太多的数字计算机,但它肯定处理大量信息。计算机类比是关闭的。

难度不是那么多被说服信息是生物学的关键,它试图了解如何将信息纳入物理学。我相信前进的方式已经在150年前向我们展示了由数学物理学家 詹姆斯·克劳克麦克斯韦尔 和他着名的恶魔。

什么是麦克斯韦的恶魔?

Maxwell设想了一个微小的存在 - 这是,我应该加快加入,一个思想的实验 - 可以在其运动中感知单个分子,并使用不会花费任何能量的设备,但能够将这些分子排序到快速和慢。因此,他可以将快速移动的分子放在一侧和慢动作的分子上。

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因为温度是分子速度的量度,其效果将产生温度梯度,因此可以从中操作某种热发动机以进行有用的工作。因此,Maxwell的恶魔能够创造一种永久运动机,能够运行一个设备,以便在气体的热能中进行有用的工作,公然违反了珍贵的热力学定律。

第二种法律通常表示,热量只能从热到寒冷流动。 Maxwell的恶魔确实是允许热量向后流动 - 如果您喜欢,则反转时间箭头 - 使用有关分子速度的信息。

Maxwell的恶魔告诉我们生活是什么?

好吧,事实证明,生物体充满了麦克斯韦恶魔。当我和你说话时,他们在你的身体里。他们正在咀嚼,操纵能量和追加信息,加工和响应。你充满了小小的分子机器。这些机器,而他们不会破坏第二热力学定律,正在播放它的边缘,实现了非凡的效率水平。

这是人类大脑的原因之一 - 尽管它得到了超级计算机的能力,这将消耗兆瓦的电力 - 相当于一个小灯泡。

我们可以将信息视为生命的推动力吗?

所以,我在说信息是一种“生命力”?嗯,“力量”这个词有不良的内涵,与生活有关,因为在19世纪,它被广泛认为,生命的秘诀是某种特殊的物质或精华融入物质,有点,一种,将其带到生活中。

我觉得生命是,我认为,在许多人的思想中有与精神现象或灵性的思想或这种排序的东西,所以它得到了一个糟糕的媒体。除非您可以衡量这种力量,否则它并没有真正帮助您解释。所以,信息不是一种力量:这是一个更微妙的概念。

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