Perché esiste la vita? Una nuova teoria dal punto di vista della fisica

La vita esiste per puro caso? Un colossale colpo di fortuna? Forse la fortuna non c’entra nulla: secondo Jeremy England, fisico 31enne del Massachusetts Institute of Technology, l’origine e la susseguente evoluzione della vita seguono le leggi fondamentali della natura.

Dal punto di vista della fisica, c’è un’unica essenziale differenza tra gli esseri viventi e gli agglomerati di atomi inanimati di carbonio: i primi tendono a catturare energia dall’ambiente ed a dissiparla in forma di calore. England ha elaborato una formula matematica che crede possa spiegare questa capacità. La formula indica che quando un gruppo di atomi è guidato da una fonte esterna di energia (come il Sole) ed è circondato da calore (l’oceano o l’atmosfera), spesso si ristruttura per dissipare più energia. Ciò significa che, a determinate condizioni, la materia inesorabilmente acquisisce la caratteristica fisica fondamentale associata alla vita. “Si comincia con un ammasso di atomi casuali e se ci si proietta sopra della luce per un tempo sufficiente, non dovrebbe sorprendere se ci si ritrova con una pianta,” sostiene England.

La teoria di England vuole sottostare, non sostituire, la teoria di Darwin sull’evoluzione per selezione naturale: “Non sto certo dicendo che le idee Darwiniane siano errate. Al contrario, dico solo che dal punto di vista della fisica, si può considerare l’evoluzione Darwiniana un caso particolare di un fenomeno più generale,” continua England.

Al centro dell’idea di England non c’è altro che il secondo principio della termodinamica: le cose calde si raffreddano, i gas si disperdono nell’aria, l’energia tende a disperdersi nel tempo. L’entropia è una misura di queste tendenze, e quantifica quanto l’energia è dispersa tra le particelle in un sistema, e quanto sono diffuse queste particelle nello spazio. Alla fine, il sistema arriva ad uno stato detto “equilibrio termodinamico”, in cui l’energia è distribuita uniformemente. Una tazza di caffè tenderà a raggiungere la temperatura della stanza in cui si trova: il caffè non si riscalderà spontaneamente perché le probabilità sono tutte a sfavore, in relazione all’energia della stanza.

Sebbene l’entropia aumenti in un sistema chiuso o isolato, un sistema aperto può tenere basso il suo livello di entropia aumentando enormemente l’entropia dell’ambiente circostante. E’ stato nel 1944 che l’eminente fisico Erwin Schrödinger ha rilevato che è proprio questo che fanno gli esseri viventi: una pianta ad esempio, assorbe la luce del sole e emette poi luce infrarossa, una forma molto meno concentrata di energia. L’entropia globale dell’universo aumenta durante la fotosintesi, mentre la luce del Sole viene dissipata.

L’auto-replicazione (o riproduzione, in termini biologici) è il meccanismo attraverso il quale un sistema può dissipare energia nel tempo. “Un ottimo modo per dissipare maggiormente è fare più copie di sé,” sicché, secondo la teoria di England, il principio che guida il processo (cioè la vita) è l’adattamento della materia nel contesto della dissipazione.

Il principio si adatterebbe anche alla materia inanimata: studi recenti (Philip Marcus, University of California, Berkeley) hanno infatti osservato qualcosa di simile nei processi che interessano i fluidi.
[fonte meteo-w.]

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