Жизнь — это материя со смыслом: новый подход к определению жизни через обработку информации
Новая работа Стюарта Бартлетта из Cal Tech и его соавторов предлагает новый подход к определению жизни, выходящий за рамки земных представлений. Исследование опубликовано в журнале PRX Life.
Семантическая информация как ключевой признак
Согласно предложенной концепции, жизнь — это не просто химия или термодинамика, а информационный процесс. В её основе лежит обработка Семантической Информации (SI) — информации, которая влияет на жизнеспособность организма (например, "не ешь эту красную ягоду"). В отличие от неё, синтаксическая информация — это просто "шум", который можно игнорировать без последствий.
Жизнеспособность — центральное понятие. Жизнь определяется как система с простой внутренней целью: не умирать. Объекты вроде камня или урагана, несмотря на сложные химические и термодинамические процессы, не имеют такой цели.
Жизнь должна постоянно отслеживать окружающую среду: наличие пищи, температуру, токсины. Эти данные — и есть SI, так как они напрямую влияют на жизнеспособность. Камень же "безразличен" к подобной информации.
Четвертый столп "Универсальной жизни"
Это понимание углубляет один из столпов "Фреймворка Lyfe", предложенного ранее для описания "универсальной жизни". Он состоит из четырёх основ:
- Диссипация (использование энергии)
- Автокатализ (рост)
- Гомеостаз (стабильность)
- Обучение (обработка информации)
Новое определение SI детализирует именно четвёртый столп — обучение.
Проверяемая гипотеза для исследований происхождения жизни
Один из самых интересных аспектов — применение к проблеме происхождения жизни. Учёные предлагают считать её началом не появление конкретной молекулы (вроде ДНК), а "Информационный Переход" — момент, когда молекулы начали обрабатывать информацию для повышения своей жизнеспособности.
Эта теория, в отличие от многих других об абиогенезе, поддаётся фальсификации с помощью эксперимента.
Эксперимент:
- Создаётся "химический сад" — самоорганизующаяся структура из металлических солей в растворе.
- Используется алгоритм "Эпсилон-машина", который генерирует сложный шаблон, маскируя его за слоями сложности.
- Этот шаблон преобразуется в электрические сигналы и подаётся на "химический сад".
- Если "сад" начнёт обрабатывать информацию, его рост будет коррелировать со скрытым шаблоном от "Эпсилон-машины". Это и станет доказательством.
Космические следствия: размер жизни и её поиск
Хотя работа имеет фундаментальный характер, у неё есть два важных следствия для астрономии и астробиологии.
1. Минимальный размер жизни
Чтобы обнаруживать окружение и повышать жизнеспособность, клетке нужны сенсоры. Физика устанавливает предел минимального размера такой клетки — 0.4 мкм.
При меньшем размере броуновское движение нарушит её способность точно "ощущать" среду:
- Клетку будет хаотично вращать, лишая её ориентации.
- Молекулы будут захватываться случайно, давая неверную картину среды, что может навредить жизнеспособности.
Этот минимальный размер должен быть универсальным — как на Земле, так и на Титане или любой другой планете.
2. Как искать инопланетную жизнь
- "Тыканье палкой" (активный зонд): если отправить сигнал на другую планету и получить "умный" ответ — это будет явным свидетельством жизни. Под "умным" ответом понимается, скорее всего, увеличение информационной сложности сигналов с планеты.
- Измерение сложности молекул: с помощью "Теории Сборки" (Assembly Theory) можно оценить, являются ли молекулы на другой планете слишком сложными для случайного образования. Их сложность может указывать на процесс, управляемый информацией (например, эволюцией).
Значение фреймворка
Этот подход — полезный инструмент для переосмысления жизни во Вселенной. Он предлагает проверяемые тесты, которые учёные могут провести относительно недорого. Хотя дебаты о целесообразности активной отправки сигнанам инопланетянам продолжаются, сама возможность обнаружить жизнь по её реакции на такие сигналы добавляет новый аргумент в эту дискуссию.
Если фреймворк пройдёт проверку, он может помочь переформулировать наши представления о том, как началась жизнь во Вселенной.