Još od školskih dana učimo o neumoljivom zakonu univerzuma: sve teži neredu. Drugi zakon termodinamike, poznat i kao zakon entropije, kaže da se sistemi vremenom kreću od reda ka haosu. Svaka organizovana struktura, od kule peska do zvezde, na kraju se raspada i rasipa svoju energiju.

Ipak, kada pogledamo oko sebe, vidimo suprotno. Ako sve teži neredu, kako objašnjavamo postojanje neverovatno složenih struktura? Kako su nastale zvezde i planete iz bezobličnog oblaka prašine? Kako je jednostavan hemijski molekul evoluirao u život, a na kraju i u ljudsku inteligenciju sposobnu da razmišlja o samom univerzumu?

Ova očigledna kontradikcija je u srcu naučne misterije. Nedavno je interdisciplinarni tim istraživača predložio rešenje koje bi moglo uzdrmati same temelje fizike i biologije: novi zakon prirode koji sugeriše da postoji univerzalna tendencija ka povećanju složenosti. Ova smela ideja pokrenula je intenzivnu debatu, izazivajući i oduševljenje i skepticizam u naučnoj zajednici. U ovom tekstu istražićemo četiri ključne ideje koje proizilaze iz ove teorije i koje bi mogle fundamentalno promeniti naše razumevanje kosmosa.

Evolucija se ne odnosi samo na živa bića

Nova teorija sugeriše da je Darvinova evolucija putem prirodne selekcije samo jedan specifičan primer mnogo šireg, univerzalnog principa. Ideja da se samo živi organizmi razvijaju je, prema ovom gledištu, previše ograničena. Evolucija se dešava svuda, od atoma do galaksija, kroz proces selekcije koji favorizuje funkcionalne i stabilne konfiguracije.

Dva ključna primera iz neživog sveta ilustruju ovu ideju:

• Minerali:Tokom istorije Zemlje, broj i složenost minerala su se dramatično povećali. Od nekoliko desetina minerala prisutnih na ranoj Zemlji, danas imamo hiljade. Ovo nije slučajan proces; to je oblik selekcije. Minerali koji su stabilniji u određenom okruženju opstaju i postaju češći. S druge strane, manje stabilni minerali mogu opstati jer ne postoji dovoljno dostupne energije koja bi ih prevela u stabilnije faze, stvarajući tako raznovrsnost kroz energetske barijere. Ova selekcija za stabilnošću je oblik mineralne evolucije.
• Elementi:Univerzum je počeo sa najjednostavnijim elementima: vodonikom i helijumom. Složeniji elementi poput ugljenika, kiseonika i gvožđa nisu postojali. Oni su stvoreni tek u unutrašnjosti zvezda kroz proces nuklearne fuzije. Najteži elementi, poput zlata i uranijuma, nastali su tek u eksplozijama supernova. Svaki korak predstavljao je povećanje nuklearne složenosti, vođen zakonima fizike i uslovima unutar zvezda.

Implikacija je duboka: isti fundamentalni nagon ka funkcionalnoj složenosti možda oblikuje i stenu i živi organizam. Biologija nije izuzetak, već samo jedan od najspektakularnijih primera univerzalnog evolucionog procesa.

Pokretačka snaga je "funkcionalna informacija"

Ako postoji univerzalni zakon evolucije, kako merimo napredak? Tim predlaže koncept koji je 2003. godine uveo biolog Džek Šostak, koji će šest godina kasnije dobiti Nobelovu nagradu za nepovezan rad: funkcionalna informacija. Ovo se razlikuje od klasične teorije informacija, koja se bavi time koliko sažeto možemo opisati neku sekvencu (npr. niz jedinica i nula).

Funkcionalna informacija se ne bavi time kako nešto izgleda, već šta radi. Ona kvantifikuje koliko je redak entitet koji može da obavi određeni zadatak. Šostak je to ilustrovao primerom RNK molekula zvanih aptameri, koji se mogu vezati za određene ciljne molekule. Ako nasumično odaberete RNK molekul, mala je verovatnoća da će se vezati za vaš cilj. Međutim, ako samo nekoliko od milijardu mogućih molekula može da obavi taj posao, ti molekuli poseduju visoku funkcionalnu informaciju.

Ovo je moćna ideja jer premešta fokus sa nasumične složenosti na složenost sa svrhom ili funkcijom. Umesto da samo kažemo da je nešto složeno, sada možemo da pitamo: "Koliko je složeno u obavljanju određene funkcije?" To pruža potencijalnu metriku za praćenje univerzalnog evolucionog procesa, bilo da se radi o molekulu koji katalizuje reakciju, mineralu koji ostaje stabilan pod pritiskom ili proteinu koji obavlja zadatak u ćeliji.

Veliki skokovi u složenosti možda su neizbežni

Tradicionalno shvatanje evolucije često posmatra velike prodore – poput pojave života, višećelijskih organizama ili svesti – kao neverovatno retke i kontingentne događaje, srećne slučajnosti u istoriji kosmosa. Ova nova teorija nudi suprotnu perspektivu: takvi skokovi u složenosti možda su neizbežna karakteristika evoluirajućih sistema.

Umesto sporog i postepenog napretka, evolucija (i biološka i nebiološka) može biti obeležena naglim skokovima. Neki od najvećih tranzicija u istoriji života uključuju pojavu ćelijskog jedra, prelazak na višećelijske organizme i razvoj centralnog nervnog sistema.

Astrobiolog Majkl Vong, jedan od autora teorije, koristi metaforu sistema koji pristupa "sledećem spratu". Kada sistem dostigne određeni nivo složenosti, otvara mu se potpuno novi pejzaž mogućnosti. Ključno je da se na tom "novom spratu" menjaju i sama pravila selekcije. Ovo savršeno ilustruje kako se "pravila igre" fundamentalno menjaju. U početku, selekcija je favorizovala individualne molekule koji su bili hemijski stabilni i dugovečni. Međutim, kada su se ti molekuli organizovali u samoodržive, autokatalitičke cikluse, kriterijum selekcije se dramatično promenio. Više nije bila važna stabilnost pojedinačnog molekula, već dinamička stabilnost i efikasnost čitavog ciklusa. Pojedinačni molekuli su mogli biti kratkovečni, sve dok je ciklus opstajao. Ovi skokovi nisu samo dodavanje složenosti, već fundamentalna promena pravila igre.

Informacija je možda fundamentalni deo stvarnosti

Najfilozofskija i najizazovnija implikacija ove teorije jeste da ona uzdiže informaciju na nivo fundamentalnih komponenti fizike, rame uz rame sa masom, energijom i naelektrisanjem. Ona sugeriše da univerzum nije samo pasivna pozornica na kojoj se odigravaju fizički zakoni, već da je informacija aktivan i ključan parametar samog kosmosa.

Majkl Vong to sažima na sledeći način:

Informacija sama po sebi može biti vitalan parametar kosmosa, slično masi, naelektrisanju i energiji.

Ova ideja preoblikuje naše viđenje stvarnosti. Ako je tačna, univerzum nije samo mesto sačinjeno od materije i energije, već i od evoluirajuće informacije. Fizički zakoni nam govore šta je moguće, ali ovaj potencijalni novi zakon bi nam mogao reći šta će se verovatno dogoditi: sistemi će evoluirati ka stanjima veće funkcionalne informacije i složenosti.

Nova strela vremena?

Centralna tema ove nove naučne hipoteze je postojanje prirodnog zakona koji dopunjuje zakon entropije. Dok nas entropija gura ka neredu i toplotnoj smrti univerzuma, ovaj novi zakon bi mogao predstavljati "drugu strelu vremena" – onu koja neumoljivo ukazuje na povećanje složenosti, funkcije i reda.

Naravno, važno je naglasiti da je ova teorija nova i predmet intenzivne debate. Kritičari tvrde da se ona "ne može testirati, i da je stoga od male koristi", pre svega jer je izračunavanje funkcionalne informacije za bilo koji složeni sistem, poput žive ćelije, trenutno nemoguće. U polju koje se brzo razvija, postoje i konkurentske ideje, poput "teorije sklapanja" (assembly theory) Sare Voker i Lija Kronina, što pokazuje da je potraga za razumevanjem složenosti jedna od najaktivnijih granica nauke.

Ova perspektiva nas vraća na čuveno pitanje fizičara Enrika Fermija: "Gde su svi?" Ako je složenost zaista neizbežan ishod zakona univerzuma, to implicira da bi inteligentan život trebalo da bude široko rasprostranjen. Šta nam onda tišina kosmosa govori? Da li je ovaj zakon pogrešan, ili tek treba da razumemo sve njegove posledice?

Izvor: Why Everything in the Universe Turns More Complex | Quanta Magazine