Oamenii de știință au găsit o nouă lege a naturii care explică cum a evoluat universul, chiar și noi

Oamenii de știință au identificat o „lege lipsă" a naturii care ar putea explica evoluția sistemelor dezvoltate din univers, inclusiv a stelelor, a substanțelor chimice și a vieții, spune un nou studiu.

Așa-numita „lege a creșterii informației funcționale" spune că toate fenomenele în evoluție sunt supuse unor procese naturale care acordă prioritate funcțiilor importante, cum ar fi stabilitatea și noutatea, permițând astfel dezvoltarea unor sisteme cu o ordine și o complexitate din ce în ce mai mari. Această abordare nouă ar putea ajuta la explicarea motivelor pentru care o serie de procese cosmice evoluează în timp, de la stelele care sunt mai îmbogățite chimic decât predecesorii lor, până la formele de viață de pe Pământ care sunt mai complexe din punct de vedere biologic decât strămoșii lor.

Universul nostru este încă un mare mister pentru noi, dar oamenii de știință au reușit să facă câteva observații cheie despre proprietățile sale. De exemplu, legile mișcării ale lui Isaac Newton descriu interacțiunile dintre obiecte și forțele fizice, în timp ce legile termodinamicii dezvăluie comportamentul în timp al temperaturii, energiei, entropiei și al altor cantități fizice. În plus, teoria cutremurătoare a evoluției a lui Charles Darwin, care a introdus concepte precum selecția naturală, constituie coloana vertebrală a științelor vieții moderne.

Acum, oamenii de știință conduși de Michael Wong, astrobiolog și cercetător planetar la Carnegie Institution for Science, au propus o nouă lege naturală care încearcă să explice sistemele în evoluție folosind o măsură a complexității numită informație funcțională.

Cercetătorii au dezvoltat „o potențială lege lipsă" prin căutarea de echivalențe între „sistemele în evoluție" și „sugerează că toate sistemele în evoluție - inclusiv, dar nu numai, viața - sunt compuse din diverse componente care se pot combina în stări configuraționale care sunt apoi selectate pentru sau împotriva lor pe baza funcției", potrivit unui studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Vedem în univers atât de multă bogăție și complexitate, atât de multe sisteme în evoluție, și totuși nu pare să avem o lege a naturii care să descrie în mod adecvat de ce există aceste sisteme", a declarat Wong în cadrul unei convorbiri telefonice cu Motherboard.

„Această lucrare, și motivul pentru care sunt atât de mândru de ea, reprezintă cu adevărat o conexiune între știință și filosofia științei care poate oferă o nouă perspectivă pentru a înțelege de ce vedem tot ce vedem în univers", a adăugat el.

Noua cercetare a luat naștere în urma unor conversații informale între Wong și autorul principal Robert Hazen, mineralog și astrobiolog la Carnegie, care este un expert de frunte în evoluția mineralelor. De-a lungul anilor, cei doi au speculat frecvent cu privire la posibilitatea existenței unei „legi lipsă" a naturii care ar putea explica apariția unor configurații noi și uimitoare în atât de multe sisteme naturale, cum ar fi organismele vii sau permutările de minerale.

Wong și Hazen au reunit experți cu diverse experiențe în știință și filosofie pentru a aborda această întrebare, căutând caracteristici universale ale sistemelor naturale care evoluează în timp. Echipa a identificat trei caracteristici cheie ale acestor sisteme: persistența statică, persistența dinamică și generarea de noutăți.

Persistența statică sugerează că sistemele în evoluție trebuie să fie, prin definiție, suficient de stabile pentru a suferi schimbări evolutive pe termen lung. Persistența dinamică reprezintă capacitatea de a produce o mulțime de permutări diferite, fie că este vorba de mutațiile genetice care determină evoluția biologică sau de proprietățile diverse care apar în diferite minerale. Generarea de noutăți se referă la presiunile de selecție care favorizează sistemele care pot inventa funcții complet noi.

Împreună, aceste caracteristici conturează un portret al sistemelor în evoluție care își sporesc informația funcțională - o măsură a creșterii ordinii și complexității lor în timp, ca parte a unui proces „asimetric în timp".

„În momentul de față, singura lege a naturii asimetrică în timp pe care o avem este a doua lege a termodinamicii, care descrie pur și simplu modul în care sistemele închise se îndreaptă spre echilibru, spre o entropie din ce în ce mai mare", a explicat Wong. „Cred că doar asta nu ar putea să explice suficient de bine bogăția și complexitatea pe care le vedem în univers și în viața noastră de zi cu zi".

„Ceea ce oferim noi nu intră în conflict cu această lege a termodinamicii", a adăugat el. „Legea pe care o propunem funcționează în concordanță cu toate celelalte legi ale naturii pe care le-am articulat până acum și adaugă ceva nou la acestea."

Pe lângă schițarea unor principii de bază ale acestei noi legi, Wong și colegii săi sugerează că dovezile empirice în sprijinul muncii lor ar putea fi găsite în terenul ciudat de pe Titan, luna lui Saturn, sau în apariția societăților umane moderne sau poate în tehnologiile de inteligență artificială (AI).

„Acum că intrăm în această lume nouă și curajoasă a inteligenței artificiale, o lege a informației funcționale, sau modul în care informația influențează sistemele fizice, ar putea fi foarte importantă pentru a înțelege modul în care aceste sisteme de inteligență artificială vor sfârși prin a evolua și a interacționa cu noi și cum vor influența societatea", a spus Wong.

„Este foarte speculativ, pentru că cine știe ce se va întâmpla în următorii ani în ce privește inteligența artificială?", a continuat el. „Dar cred că informația se află cu siguranță în centrul acesteia, iar încercarea de a înțelege natura legală a informației ar putea să ne ajute să încercăm să găsim un sens în ce se întâmplă în societatea noastră pe măsură ce îmbrățișăm, lucrăm cu și experimentăm această revoluție a AI."

Echipa speră că noul studiu va stârni discuții în toate domeniile cu privire la posibilitatea existenței unor noi legi generale care să guverneze sistemele în evoluție. Deși cercetătorii s-au concentrat în principal asupra sistemelor stelare, minerale și biologice, ei au sugerat că forme similare de evoluție ar putea exista într-o mare varietate de contexte neașteptate din universul nostru.

„Pentru noi, evoluția nu se limitează la evoluția biologică, care este, bineînțeles, un exemplu strălucit în acest sens, unde putem vedea că evoluția are loc în atât de multe sisteme fizice și chimice diferite", a spus Wong.

Următorul pas este de a lucra cu „oameni din domeniul informaticii, al ecologiei, al biologiei dezvoltării sau chiar al medicinei și al produselor farmaceutice, pentru a încerca să înțelegem cum s-ar putea aplica această lege la alte sisteme, atât naturale, cât și artificiale", a concluzionat el.