Što fizika zapravo može reći o životu? Pitanje nije samo filozofsko, jer izravno utječe na to kako tragamo za životom izvan Zemlje. Znamo kako se život ponaša na našem planetu, od stanica do složenih ekosustava, ali potraga na drugim svjetovima možda zahtijeva da preispitamo i samu definiciju života.
U novom radu objavljenom u časopisu PRX Life, Stuart Bartlett s Caltecha i njegovi suradnici predlažu okvir koji se odvaja od uobičajenih kemijskih i termodinamičkih opisa. Prema njihovu pristupu, život je prvenstveno informacijska pojava. Ključna je obrada onoga što nazivaju semantičkom informacijom, odnosno informacijom koja ima stvaran učinak na opstanak organizma. U najjednostavnijem obliku, piše Universe Today, to je signal poput “nemoj jesti tu crvenu bobicu“, dok je sintaktička informacija samo sirovi podatak bez značenja. Živom sustavu može biti potpuno irelevantna.
U središtu je pojma semantičke informacije njihova definicija životnosti, odnosno sposobnosti sustava da štiti vlastitu opstojnost. Živi organizam neprekidno prati hranu, temperaturu, toksine i druge okolnosti koje mogu utjecati na njegov opstanak. Sva ta opažanja čine semantičke informacije. Suprotno tome, složeni fizikalni sustavi poput stijene ili uragana nemaju nikakav unutarnji “cilj” i ne reagiraju na okolinu u smislu kojeg ima živi sustav.
Četiri stupa univerzalnog života
Nova analiza nadovezuje se na tzv. “Lyfe Framework“, koji je Bartlett ranije predložio kao alat za razumijevanje univerzalnih svojstava života. Okvir ima četiri “stupa”: disipaciju, autokatalitički rast, homeostazu i učenje, odnosno obradu informacija. Upravo posljednji stup sada dobiva razrađeniju teorijsku pozadinu kroz jasnije definiranje semantičke informacije.
Posebno zanimljive postaju posljedice za istraživanja nastanka života. Umjesto fokusiranja na prvu pojavu DNK ili određene molekule, ova koncepcija ističe prijelazni trenutak kada sustav počinje koristiti informacije iz okoline kako bi povećao vlastitu održivost. Za razliku od mnogih hipoteza o abiogenezi, ova, piše Universe Today, se može provjeriti eksperimentalno.
Jedan od mogućih pokusa uključuje tzv. “kemijske vrtove”, strukture koje nastaju samoorganizacijom kada se soli metala urone u tekućinu. Eksperiment također koristi uređaj nazvan “Epsilon Machine”, algoritamski generator uzoraka koji te uzorke zakriva različitim slojevima složenosti. Ako se njegov izlaz spoji s generatorom funkcija i tako stvori električni signal koji nosi skriveni uzorak, a zatim taj signal priključi na kemijski vrt, moguće je promatrati hoće li se struktura vrtloga početi prilagođavati tom uzorku. Uspoređivanje unutarnje strukture kemijskog vrta sa stanjem Epsilon stroja dalo bi jasan test: je li se sustav počeo ponašati kao da obrađuje informacije ili ne.
Što okvir znači za potragu za životom u svemiru
Ovaj rad dolazi s jasnim implikacijama za astrobiologiju, tim više što Bartlett radi u SETI institutu, a među autorima su i astronomi. Postoje dva zaključka koji su posebno važni: minimalna veličina stanice i način na koji bismo mogli prepoznati život na tuđim planetima.
Ako stanica želi opažati okolinu i povećavati svoju održivost, mora imati senzore koji stanu u njezin unutarnji prostor. Fizika postavlja granicu: najmanja promjerna veličina iznosi približno 0,4 mikrometra. Ispod te vrijednosti Brownovo gibanje ometa precizno opažanje okoline. Stanica bi se mogla okretati nasumično i tako izgubiti orijentaciju ili bi molekule ulazile u nju u kaotičnim naletima, stvarajući pogrešnu sliku o stvarnim uvjetima.
Ako ta granica vrijedi na Zemlji, trebala bi vrijediti i na drugim svjetovima, primjerice na Titanu, koji se spominje u radu. Kako takve stanice otkriti s udaljenosti od više svjetlosnih godina i dalje ostaje otvoreno pitanje.
Drugi zaključak odnosi se na mogućnost da život otkrijemo ispitivanjem. Ako neki planet ili sustav na naš signal odgovori strukturirano, s povećanjem informativnog sadržaja, to bi bio pokazatelj postojanja sustava koji obrađuje informacije. Naravno, ključno je jasno odrediti što predstavlja smislen odgovor. Uz to, autori predlažu i uporabu tzv. “Assemble Theory“, kojom se mjeri složenost molekula. Ako su pojedine molekule prekompleksne da bi nastale slučajno, vjerojatno ih je oblikovao proces koji koristi informacije, poput evolucije.
Okviri poput ovoga korisni su jer nude konceptualni alat za razmišljanje o svijetu, uz mogućnost jasnog empirijskog testa. Rasprave o tome trebamo li odašiljati signale drugim svjetovima i dalje traju, no činjenica da bi odgovori mogli otkriti znakove života daje tom pitanju novu dimenziju.
Ako ovaj pristup prođe predložene provjere, mogao bi postati važan dio razgovora o tome kako je život u svemiru zapravo započeo i kako ga možemo prepoznati na drugim planetima.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
