Космологические и комбинаторные основания редкости жизни в наблюдаемой вселенной

[alex_semenov]

Энтропия Вселенной возрастает. В прошлом она была более "упорядочена". Соответственно и жизнь должна была возникнуть в результате распада каких-то структур, более "упорядоченных", чем она сама.
По-моему, тоже всё логично.

Но это не доказывает что жизнь должна появляться в каждой луже.
Спор о чем?
Спор не о качестве. О количестве.
Что так что этак зарождение жизни - термодинамически редкий процесс. Но если есть закономерный механизм зарождения жизни, происходящий в каждой точке вселенной, то это автоматически означает что жизнь появляется в каждой луже как лед или снег.
Если такого механизма нет (а его не видно), жизнь с вероятностью не отличимой от 1 будет  термодинамическим чудом, то есть крайне редким явлением на форе неживой материи.

О вселенной и ее энтропии.
Энтропия вселенной, разумеется, В ЦЕЛОМ возрастает. Но фишка в том, что в отдельных местах,  называемых "видимая вселенная" она все же падает. Замерзшие кометы в койпере - яркий пример. С чего бы им замерзать во вселенной где энтропия только возростает? Черное небо принимает на себя энтропию. А почему небо черное? Потому что поршень вселенской машины движется и будет двигаться вечно, обеспечивая некторое время (пару триллионов лет) локальное самоупорядочивание видимой материи.
Но как мы видим, это самоупорядочивание далее планет, комет, снега, льда, кристаллов (что происходит абсолютно на любой планете, комете, астероиде…) не идет. Это - предел. Планка для "массового" или "детерминированного" упорядочивания.
Сдедующее массовое явление - уже сама жизнь. Она может начать эти кометы, планеты однажды жрать. Но опять таки. Разрыв между тем и этим уровнем - огромен. Перодолеть его можно только чудесной флуктуацией.
И тут не важно это было чудо в бульене, или чудестным образом собралась чудо-планета, стапель где процесс получился более-менее закономерным. Это в любом случае чудо вычисляемое по формуле N^m.

[Nucleosome]

Суть приведённой аналогии заключается в том, что бы показать, что видимая часть вселенной – это неизмеримо малая часть того, что возникло в результате большого взрыва и последующего инфляционного расширения материи.

хм... ну это итак понятно. по любому - даже если Вселенная этакий шарик - всё равно видим мы ничтожную его часть - просто потому что пространство везде смотрится вроде вполне себе евклидово. (может кроме этих "пятен"?) а уж если пространство и вовсе гладкое, то тут уж однозначно бесконечно

Я полагаю, что на глаз увидеть то о чем идет речь и невозможно. Поэтому для народа все и подкрасили.

да, даже то, что из данных никак не следует - всё же на сайте Высшего Совета Научных Исследований Испании, где я увидел это первый раз на "подкраску не опустились:
http://www.csic.es/web/guest/home;jsessionid=AE31AAD3F0140435DE22112C502B43B9?p_p_id=contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet&p_p_lifecycle=1&p_p_state=maximized&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-1-2&p_p_col_count=2&_contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet_st ruts_action=%2Fcontentviewer%2Fview&_contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet_no deRef=workspace%3A%2F%2FSpacesStore%2F0c2d3302-ec9e-41c8-882a-1bde300dd7d5&_contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet_gs a_index=false&_contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet_ti tle=noticias&contentType=news

а теперь уточнил "Планк"

честно? на первой картинке лучше видно - благодаря малому разрешению там в "большое синее пятно" попали отельные красные точки, а "большое красное пятно" - синие (вообще они были там и раньше, но меньше). я понимаю, что они, получив больше точек, смогли достичь большей тонкости и так сказать "фрагментарности" анализа - то есть говорить о каком-то тренде из 10 точек, где раньше было три. и - когда результат по бóльшему количеству точек мало что меняет относительно меньшего (а это единственное, что можно однозначно заключить), то это всегда обескураживает, ну и надо было "подкарсить" - а то "Планк" дорого стоит же...

Вы не задавались вопросом – почему, удивительным образом, возраст вселенной (13,7 млрд.лет) совпадает с её размерами – 13,7 млрд. световых лет?

элементрано - свет из более дальних частей до нас ещё не успел дойти. никакого "размера Вселенной" в общем-то нет - это только её видимый предел и не более того...

Разве зависит развитие плода в утробе матери от кризиса на Кипре или от угрозы войны между двумя Кореями или от бомбардировки Дрездена? 

к сожалению зависит гораздо сльнее, чем:

Влияние может и есть, но на уровне десять в минус-надцатой степени,

увы! на нашем шарике всё связано - не хочется вдаваться в политику, но первое это репетиция Мировой (ядерной) войны, а второе - репетиции "реконструктуризации" соверменной банковской системы, проще говоря - революции, что в нынешних условиях - мировой хаос... и это - очень даже влияет на плод в утробе матери - если они не из глуши Папуа-Новой Гвении, конечно... однако - наш шарик ничтожно мал - особенно в наши дни, когда если не всё то почти глобализованно... Вселенная вообще ничем не связана кроме как расширения, если удалится на уровень галактик. потому во всём остальном полностью согласен.

Соответственно и жизнь должна была возникнуть в результате распада каких-то структур, более "упорядоченных", чем она сама.

не вполне так - жизнь это "завихрение" энтропии на её увеличении. жизнь не имела бы никаких шансов возникнуть если бы не было Солнца или как минимум протопланетного облака - и вот уменьшие энтропии в ней с лихвой компенсированно её увеличением в этих структурах...

Но если есть закономерный механизм зарождения жизни, происходящий в каждой точке вселенной, то это автоматически означает что жизнь появляется в каждой луже как лед или снег.

нет. луже с подходящими условиями. на данный момент таких луж нет - прежде всего потому что в каждой из них до чёрта охотников на любую органику. и они впитают за обе щёки первую же аминокислоту или нуклеотид или всё что боеле менее реагентоспособно как только оно появится - ни у каких цепочек просто нет времени сформироваться.

Если такого механизма нет (а его не видно),

к сожалению для вас (и Мазура) он виден. это сродство двух более-менее (совсем не обязательно чтобы полностью можно!) комплементатных целпочек нуклеиновых кислот (и даже не комплементарных вовсе - но низковатое и потому с невыраженными дуплексами) и сродство к ним полипептидов. а также возможность появления этих соединенй абиогенным путём.

[Тортэ]

Энтропия вселенной, разумеется, В ЦЕЛОМ возрастает.

А с чего это вообще взяли   

[ivanij]

 Из 2-го и 3-го законов термодинамики

[bigol]

После взрыва сверхновой (вот уж бахнула энтропия, так бахнула) образуется хаотичное облако пыли, которое, тем не менее, само, по непреложному закону превратится в новую звезду, планетную систему и т.д. - т.е. явно многократно усложнится в сравнении с первоначальным газопылевым облаком. Так что, несмотря на рост энтропии в больших масштабах времени и пространства, здесь и сейчас возможны обратные тенденции под действием некоторых законов природы, как я понимаю. Возможно, что и с жизнью получилось аналогично.

[Nucleosome]

т.е. явно многократно усложнится в сравнении с первоначальным газопылевым облаком.

насколько я понимаю, энтропия подобного облака ниже, чем звезды или планеты, поскольку в облаке много свободной гравитационной энергии. по этой же причине в целом все атомы стремятся стать железом, которое хоть и сожержит 26 протонов и 30 нейтронов против одного несчастного протона водорода, но поскольку энергия его связей максимальна, то и свободной энергии нет, стало быть энтропия выше, чем у водорода. или что тут не так?

[Тортэ]

Из 2-го и 3-го законов термодинамики

А они применимы к вселенной в Целом ?

[ВадимZero]

Да, да! Открою страшный "секрет". Любая закономерная сборка жизни из нежизни противоречит второму началу термодинамики.

Ну чтож...давайте продолжим мысль. Если уж факт зарождения жизни, противоречит второму началу, тогда и факт существования жизни ему противоречит. А в чем разница? В чем различие законов, появления жизни в корне отличаються от законов ее поддержания? Тогда стоит признать что наше существование противоречит второму началу термодинамики.

Обратите внимание. Чудесная сборка той же первой цепочки саморепликатора была бы куда более сложным процессом, если бы велась сразу из атомов углерода, водорода, фосфора… Возможно тогда и инфляционного размера домена не хватило бы.  Поэтому процессы предварительного самоупорядочевания (эволюции) не были бесполезны.Но их все равно было мало.Без обыкновенного чуда тут было никак. Для чего и понадобилась инфляционно-большая вселенная. Все логично!

Проблема в том, что мы совершенно не знаем, какого размера лужа нужна для появления самореплекатора. Это первое условие...предтеча жизни должна уметь делать свои копии. Как только предтеча появляется, в дело вступает эволюция, как математический алгоритм выживания информации. Мы знаем аналоги, таких реплекаторов..Это реакция Бутлерова и белки преоны, что уже говорит о том что реплекаторы это не такие уж уникальные молекулы.

[Алексис]

 

Оба  - высоко-упорядоченные (организованные) объекта. Оба, появившись как-то на свет  (не важно пока как), согласно второму началу термодинамики, однажды САМИ СОБОЙ перейдут в менее упорядоченное состояние. Вероятность этого события близка к 1.

Не понял. С чего это снежинка сама собой перейдет в менее упорядоченное состояние. Снежинка в вашем холодильнике в неизменном виде может существовать до тех пор, пока он не начнет размораживаться или вы не откроете дверку надолго. В принципе вечно. Вообще мне кажется, что сравнение снежинки и амебы не очень удачное.
А по сути поставленных вопросов загляните хотя бы в этот учебник для продвинутых школьников, может уже на какие-то вопросы даны ответы.
Еськов. "История Земли и жизни на ней" http://warrax.net/51/eskov/frames.html
Глава 4. Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме.
Если обсуждаемые темы для вас не новы, то не ясна постановка некоторых проблем. Лучшие умы уже думали на эти темы. Да не все проблемы решены, но стоит ли от этого бросаться в крайность чрезвычайной уникальности жизни.

[ivanij]

Из 2-го и 3-го законов термодинамики

А они применимы к вселенной в Целом ?

А разве нет?

[Дрюша]

Кстати, я давно уже придерживался примерно того же мнения по поводу зарождения (и РАЗВИТИЯ) жизни: да, -  "случайно", да, - "комбинаторно", да, "чудо"... И точно так же "давим" комбинаторно-малую вероятность случайной "самосборки" (а далее - даже выживания, не говоря уж о развитии и образумливании) ещё большей (если угодно, - "экспоненциальной" или "инфляционной") массой количества "попыток".
 
Но.

Это самое "экспоненциальное количество попыток" я ищу (и нахожу) отнюдь не в дальних областях Вселенной (хотя, и в них - тоже), а во множественности реальностей по Эверетту(-Уиллеру и иже с ними). Там всё просто. Количество "миров" ("альтернативных реальностей") по Эверетту - тупо равно количеству всех возможных квантовых состояний такого "квантового микрообъекта" как Вселенная. В частности, то состояние, которое мы наблюдаем по факту (включая наличие присутствия нас самих) - оно является "возможным квантовым состоянием Вселенной"? О чём вопрос? Конечно же, - да. Тем более, если разрешается абстрагироваться от вопроса "а как она в это состояние попала?". Просто, - есть такое состояние? Возможно оно, хотя бы в принципе? Если ДА, то - поздравляю! Эта реальность - СУЩЕСТВУЕТ! Наряду со всеми остальными, которые - тоже возможны.

Кстати, в таком "мультиуниверсуме", безусловно, существуют, и даже в огромных, просто невообразимых  количествах, такие реальности, в которых Землю, и всё живое, и человека, - создал не кто-нибудь, а Бог. Причём, в одних (а их - бесчисленное множество) этого Бога зовут Иегова, в других - Аллах, в третьих - Брахма, а есть ещё Молохи, и Свароги и Васпуркани, и Вицли-Пуцли, и даже Летающие Макаронные Монстры и многие другие.  Есть даже где сам Сатана с рогами - за главного. Предвижу вопрос: "а откулева взялись они сами, эти боги?". Ну, это - вообще не вопрос! Конечно же Самосборкой в порядке "Термодинамического Чуда"! А как же ещё-то? Знаете ли, вероятности случайной "самосборки" хоть жизнеспособной РНК и бога Иеговы - величины примерно одного класса.

[Тортэ]

Из 2-го и 3-го законов термодинамики

А они применимы к вселенной в Целом ?

А разве нет?

Не знаю  Потому и спрашиваю , а то как то легко народ мультивселенными раскидывается 

[Nucleosome]

Не знаю 

поскольку Второе Начало экспериментально многократно подтверждено, а Вселенная насколько мы её видим - изотропна как минимум по своим физическим законам, и замкнута по определению, то "нулевая гипотеза" тут - да, второе Начало применимо ко всей Вселенной в целом. Вот будет что-то, говорящие против - другое дело

[bigol]

или что тут не так?

Ну не знаю, в моем понимании энтропия - мера "хаоса". Любая упорядоченная структура по определению должна обладать меньшей энтропией, а планетная система со звездой без сомнения более упорядоченная, чем просто газопылевое облако. Или нет?

[Дрюша]

а то как то легко народ мультивселенными раскидывается 

А нам - не жалко. У нас этого добра - ещё много! Могём ишшо отсыпать!

[Дрюша]

или что тут не так?

Ну не знаю, в моем понимании энтропия - мера "хаоса". Любая упорядоченная структура по определению должна обладать меньшей энтропией, а планетная система со звездой без сомнения более упорядоченная, чем просто газопылевое облако. Или нет?

Энтропия, есл угодно, - это не совсем уж такая "мера хаоса" в жтейском понимании этого слова. Ну, хаотчность или упорядоченность распределения вещества, они, конечно, тоже вносят свой вклад в формироване полной энтропии системы, но даже не основной. Гораздо бОльшее значение (или вклад в численном выражении) имеет однородность или неоднородность распределения ЭНЕРГИИ. Вот, у газово-пылевого облака - охрененно много потенциальной энергии возможного сжатия, сосредоточенной - менно в этой форме (как потенциальной энергии). Если оно сжмается без роста энтропии, - это получается адиабатческое сжате, то потенцальная энергия частично переходит в форму кинетической (тепловой как разновидность), но это - пока обратмо. Явственно видна неоднородность распределеня температуры. Если температура выравнвается, то энтропия - растёт, и это уже необратмо. Так вот, у снежнки, сформровавейся из воды, у звезды из газово-пылевого облака и т.п. - действтельно несколько меньше та часть энтропии, которая определяется вкладом структурированного или бесструктурного распределеня вещества. Но это только если смотреть на структуру распределеня менно вещества. А если учесть распределение энергии... Тогда всё встанет на свои места. Пр крсталлизации снежинки потенцальная энергя молекул выделилась в форме теплоты и рассеялась. И в этом деле рост энтропии - заведомо превысил те "потери", которые энтропя понесла в процессе структуррования снежнки.

[Patsak]

Nucleosome
поскольку Второе Начало экспериментально многократно подтверждено, а Вселенная насколько мы её видим - изотропна как минимум по своим физическим законам, и замкнута по определению, то "нулевая гипотеза" тут - да, второе Начало применимо ко всей Вселенной в целом. Вот будет что-то, говорящие против - другое дело

Тут дело не столько в экспериментальном подтверждении, сколько в формулировке самого принципа. Он достаточно узкий, чтобы быть подтвержден экспериментально на соответствующем классе систем: замкнутых, аддитивных, без «памяти».
Эта узость – следствие строгости определения энтропии. Обратная сторона вопроса – существование множества строгих и, при том, не эквивалентных определений энтропии.
Т.е. существуют, по крайне мере, модельно, системы, которые не стремятся к максимуму энтропии в одном из ее строгих определений. Это происходит просто потому, что такие системы не удовлетворяют ограничениям в рамках которых сформулировано второе начало. Например, они не замкнуты, не аддитивны или обладают «памятью». Вообще, понятия предназначенные для описания макросостояний  системы через статистику, вроде, температуры, могут применятся только к соответствующему классу систем, обычно с Максвелл-Больцмановским распределением. Почему Вселенную, в целом, следует подгонять под условия, в которых второе начало оказывается справедливым, мотивы не очень ясны, экспериментально это не проверить.
Когда-то читал, но сейчас, пока, не смог найти ссылку на рецензированную статью, где детально рассмотрен вопрос об энтропии системы гравитирующих тел (не центрально-симметричного поля). Примерный вывод состоял в том, что классическое определение энтропии в такой системе не работает.
Пока нашел только подобие , но смысл примерно тот же.
Еще я бы «придрался» к Вашей фразе: «Вселенная …замкнута по определению». Чуть выше Вы высказались в том смысле, что если она плоская, то бесконечная. Поэтому не очень понятно, почему Вселенная должна быть именно замкнутой (по определению). Открытость, кстати, не обязательно означает пространственную не замкнутость. Не замкнутость системы может состоять и в том, что законы движения не локальны или не фиксированы.

bigol
Ну не знаю, в моем понимании энтропия - мера "хаоса". Любая упорядоченная структура по определению должна обладать меньшей энтропией, а планетная система со звездой без сомнения более упорядоченная, чем просто газопылевое облако. Или нет?

Могу порекомендовать: книгу . В гл.1.2.9 как раз упоминается о термодинамике газопылевых облаков и энтропии по определению К. Талеса.

[Stalk.er]

Амеба:

Предлагаю заменить картинку амёбы на вот эту:


Поскольку амёба не является простейшим саморепликатором. Вернее она является очень сложным саморепликатором (чудовищно сложным), по сравнению например с простейшими РНК-машинами .

[Nucleosome]

Предлагаю заменить картинку амёбы на вот эту:

поддерживаю - я насчитал в это "молотоглавом" 50 нуклеотидов из них что-то около 30 соединённых комплементарно. ну поскольку форма петель тоже важна, то скажем - 40 критично, итого - 4⁴⁰ то есть 2⁸⁰ то есть чуть больше, чем 10²⁴ то есть одна молекула из 15 моль примерно. то есть - примерно 10 кг, если у нас конценрация один к миллиону то суммарный объём луж должен быть 10 тыс кубов. это если одновременно, а если замены нуклеотидов проходят со скоростью 1000 в секунду, то уже и одной триллионой хватит - ну редко же кто дорастёт до такой длинны... однако это намного ниже, чем даже объём моды который может уместится в рамкамх всей планеты в чем-то вроде глинн...

[gans2]

Других вариантов просто термодинамически не может существовать!

Чушь наведенная сдавливанием височных долей мозга.
Условия зарождения протожизни полностью несовместимы с условиями , которые создает "усложнившаяся " протожизнь. Ингридиенты подъедаются усложнившимися.
Условия создания протожизненных циклов узки и требуют длительного выдерживания. На каждой ступени есть путь вниз. Вверх идет не каждый протожизненный цикл.
Но это вступает в противоречие картине мира рожденной в висках... Пичаль...