Τα Μαθηματικά λένε ότι η ζωή δεν θα έπρεπε να υπάρχει

Η ερώτηση για το πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη είναι τόσο παλιά όσο και η ίδια η επιστήμη. Από πειράματα με πρωτόγονα «σούπες» μέχρι θεωρίες για οργανικά μόρια που έφτασαν με μετεωρίτες, οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και δεκαετίες να εξηγήσουν πώς η ανόργανη ύλη απέκτησε, ξαφνικά, την ικανότητα να αυτοοργανώνεται, να αναπαράγεται και να εξελίσσεται. Τώρα, μια νέα μελέτη από τον Robert G. Endres του Imperial College London έρχεται να ταράξει τα νερά: σύμφωνα με τα Μαθηματικά, η ζωή δεν θα έπρεπε να υπάρχει.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Universe Today, χρησιμοποιεί έννοιες από τη θεωρία της πληροφορίας και τη μαθηματική πολυπλοκότητα για να εκτιμήσει πόσο πιθανό είναι να προέκυψε η πρώτη μορφή ζωής αυθόρμητα από χημικές αντιδράσεις στην πρώιμη Γη. Και το συμπέρασμα είναι εντυπωσιακό: η πιθανότητα είναι τόσο μικρή, που πλησιάζει το μηδέν.

Ο Endres περιγράφει την πρόκληση με μια παραβολή: φανταστείτε ότι προσπαθείτε να γράψετε ένα κατανοητό άρθρο απλώς πετώντας τυχαία γράμματα στη σελίδα. Όσο πιο πολύπλοκο είναι το κείμενο που θέλετε να δημιουργήσετε, τόσο πιο ασήμαντες γίνονται οι πιθανότητες επιτυχίας. Με τον ίδιο τρόπο, η δημιουργία μιας δομημένης, αυτοσυντηρούμενης βιοχημικής οντότητας από άτακτα μόρια απαιτεί ένα σχεδόν θαύμα στατιστικής σύμπτωσης.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, ακόμα κι αν η πρώιμη Γη ήταν γεμάτη με τα σωστά χημικά συστατικά — νερό, αμμωνία, μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα — η αυθόρμητη οργάνωσή τους σε λειτουργικά μόρια RNA ή πρωτεΐνες είναι εξαιρετικά απίθανη. Όσο πιο σύνθετη είναι η «μηχανή της ζωής», τόσο πιο αδύνατο γίνεται να προκύψει χωρίς κάποιον μηχανισμό που καθοδηγεί τη διαδικασία.

Η Φυσική μας λέει ότι τα συστήματα τείνουν προς τη μεγαλύτερη αταξία (δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής). Η ζωή, όμως, είναι το ακριβώς αντίθετο: μια μηχανή που δημιουργεί τάξη μέσα στο χάος. Για να εμφανιστεί ένα τέτοιο σύστημα, θα πρέπει να υπάρξει κάτι που θα ανατρέψει τις πιθανότητες, μια διαδικασία που θα κατευθύνει την ενέργεια και την πληροφορία προς συγκεκριμένες, λειτουργικές μορφές.

Ο Endres δεν υποστηρίζει ότι η ζωή είναι αδύνατη, αλλά ότι τα τρέχοντα επιστημονικά μοντέλα ίσως παραλείπουν κάποιες κρίσιμες παραμέτρους.

Αν βασιστούμε αποκλειστικά στη στατιστική και στις γνωστές φυσικές διεργασίες, η εμφάνιση της ζωής μέσα στον περιορισμένο χρόνο που είχε η πρώιμη Γη είναι απίστευτα δύσκολη. Αυτό σημαίνει ότι μάλλον μας λείπουν θεμελιώδεις φυσικοί μηχανισμοί που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει.

Η μελέτη δεν αποφεύγει να αγγίξει και τις πιο αμφιλεγόμενες θεωρίες. Ο Endres αναφέρει την υπόθεση της «κατευθυνόμενης πανσπερμίας», που είχαν προτείνει οι Francis Crick και Leslie Orgel τη δεκαετία του 1970. Σύμφωνα με αυτήν, η ζωή ίσως μεταφέρθηκε στη Γη από εξωγήινους πολιτισμούς, οι οποίοι ενδέχεται να έστειλαν μικροοργανισμούς ή γενετικό υλικό στο Ηλιακό μας Σύστημα.

Ο ίδιος αναγνωρίζει ότι, παρότι η ιδέα δεν είναι αδύνατη από λογικής πλευράς, συγκρούεται με την αρχή του ξυραφιού του Occam ότι η απλούστερη εξήγηση είναι συνήθως και η σωστή.

Αντί να υποθέσουμε μια παρέμβαση εξωτερικού πολιτισμού, είναι προτιμότερο να ψάξουμε για νέους φυσικούς νόμους που κάνουν την εμφάνιση της ζωής πιο πιθανή απ’ όσο δείχνουν τα Μαθηματικά.

Η καινοτομία της μελέτης βρίσκεται στο ότι μετατρέπει ένα βαθιά φιλοσοφικό ερώτημα σε μετρήσιμη, ποσοτική πρόκληση. Χρησιμοποιώντας έννοιες από την θεωρία της πληροφορίας, όπως η εντροπία και η αλγοριθμική πολυπλοκότητα, ο Endres προσπαθεί να υπολογίσει πόση «πληροφορία» χρειάζεται για να χτιστεί η πιο απλή μορφή ζωής.

Το αποτέλεσμα είναι αποκαλυπτικό: ακόμα και το πιο στοιχειώδες κύτταρο περιέχει τεράστιο όγκο οργανωμένης πληροφορίας, κάτι που δεν μπορεί εύκολα να προκύψει από τυχαία γεγονότα. Αν τα Μαθηματικά είναι σωστά, τότε η ζωή, όπως τη γνωρίζουμε, απαιτεί είτε περισσότερη «καθοδήγηση» από το περιβάλλον είτε την ύπαρξη φυσικών νόμων που ενισχύουν τη δημιουργία τάξης.

Η έρευνα του Endres δεν δίνει απαντήσεις, ωστόσο, κάνει τις σωστές ερωτήσεις. Αν η ζωή είναι τόσο απίθανη, τότε γιατί υπάρχει; Και αν συνέβη μία φορά, μήπως αυτό σημαίνει ότι η Γη είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο θαύμα στο Σύμπαν ή ότι οι ίδιοι νόμοι που τη γέννησαν δρουν παντού, με τρόπους που δεν έχουμε ακόμα κατανοήσει;

Το σίγουρο είναι ότι η μελέτη ανοίγει έναν νέο δρόμο για τη βιοφυσική και την αστροβιολογία, μετατρέποντας το ερώτημα της ύπαρξης σε μαθηματική εξίσωση. Είτε η λύση βρίσκεται στα βάθη της Γης είτε κάπου στα αστέρια, οι αριθμοί δείχνουν ότι η ίδια η ύπαρξη ζωής είναι, από μαθηματικής πλευράς, ένα θαύμα.

[source]