- Stuart Kauffman และ Andrea Roli นิยามชีวิตว่าเป็น ระบบปฏิกิริยาเคมีที่สร้างตัวเองซ้ำได้ในภาวะไม่สมดุล และมองว่าการเกิดขึ้นของชีวิตเป็นปาฏิหาริย์ แต่ก็เป็นเหตุการณ์ที่คาดหมายได้ในการวิวัฒน์ทางเคมีของจักรวาล
- สิ่งมีชีวิตคือ Kantian Whole ที่ส่วนย่อยและองค์รวมทำให้กันและกันดำรงอยู่ได้ และต้องบรรลุทั้งการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเอง, การปิดเชิงตัวเร่ง, การปิดเชิงข้อจำกัด และการปิดเชิงพื้นที่ไปพร้อมกัน
- แก่นสำคัญคือการผสาน Collectively Autocatalytic Sets กับ Theory of the Adjacent Possible โดยเมื่อความหลากหลายของโมเลกุลและจำนวนปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น การสร้างตัวเองซ้ำของโมเลกุลอาจปรากฏเหมือนการเปลี่ยนเฟสอันดับหนึ่ง
- ชุดออโตแคตาไลติกของ DNA, RNA และเปปไทด์ถูกสร้างขึ้นในการทดลองแล้ว และยังมีการยืนยันเชิงคำนวณว่ามีชุดออโตแคตาไลติกของโมเลกุลขนาดเล็กใน โพรแคริโอต 6,700 ชนิด แต่การสร้างซ้ำในหลอดทดลองยังไม่ได้รับการพิสูจน์
- ในเซลล์ที่มีชีวิต เส้นแบ่งระหว่าง ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ เลือนรางลง และควรต้องจัดการเรื่องสายวิวัฒนาการของเมแทบอลิซึม, การค้นหาชีวิตบนดาวเคราะห์นอกระบบ และการทดลองการเกิดชีวิตยุคแรกด้วยวิธีใหม่
การปิดสี่รูปแบบที่ประกอบเป็นชีวิต
- ยังไม่มีนิยามของชีวิตที่เป็นฉันทามติ และในที่นี้นิยามชีวิตว่าเป็น ระบบปฏิกิริยาเคมีที่สร้างตัวเองซ้ำได้ในภาวะไม่สมดุล
- การเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเอง
- การปิดเชิงข้อจำกัด
- การปิดเชิงพื้นที่
- Kantian Whole
- Collectively Autocatalytic Set(CAS) คือระบบปฏิกิริยาเคมีแบบเปิดที่ได้รับโมเลกุลและองค์ประกอบพลังงานจากภายนอก
- ขั้นตอนปฏิกิริยาเคมีสุดท้ายที่สร้างโมเลกุลแต่ละตัวในชุด ถูกเร่งโดยโมเลกุลอย่างน้อยหนึ่งตัวในชุดนั้น หรือโดยโมเลกุลหนึ่งตัวใน food set
- เป็นแนวคิดที่กว้างกว่าการจำลองแบบด้วยแม่แบบของ RNA และกรณีที่ใน RNA สองสาย แต่ละสายทำหน้าที่เป็นตัวเร่งแบบแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์อีกสายหนึ่ง ก็รวมอยู่ใน CAS ด้วย
- ในงานวิจัยกำเนิดชีวิต ตลอดราว 50 ปีที่ผ่านมา แนวคิดที่ว่า พอลินิวคลีโอไทด์ที่จำลองแบบด้วยแม่แบบ ต้องเป็นฐานของชีวิตนั้นมีอิทธิพลอย่างมาก
- การจำลองแบบของ “nude replicating RNA gene” ยังทำไม่สำเร็จ แต่ยังคงมีความเป็นไปได้
- ชุดการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเองของ DNA, RNA และเปปไทด์ถูกสร้างขึ้นแล้ว
- G. von Kiedrowski สร้างชุดออโตแคตาไลติกของ DNA, กลุ่มวิจัยของ N. Lehman สร้างชุดออโตแคตาไลติกของ RNA และ G. Ashkenasy สร้างชุดออโตแคตาไลติกของเปปไทด์ 9 ตัว
- เคยมีการพิจารณาชุดออโตแคตาไลติกของลิพิดด้วย
Kantian Whole และการจัดองค์ประกอบตัวเองของเซลล์
- Kantian Whole เริ่มจากแนวคิดของ Immanuel Kant ในทศวรรษ 1790 ที่ว่าส่วนย่อยดำรงอยู่เพื่อองค์รวมและโดยองค์รวม
- มนุษย์ดำรงอยู่ผ่านส่วนต่างๆ เช่น หัวใจ ตับ ไต ปอด และสมอง และส่วนเหล่านั้นก็ดำรงอยู่ผ่านองค์รวมที่เรียกว่ามนุษย์
- สิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็น Kantian Whole และในนิยามนี้ ไวรัสก็จัดเป็น Kantian Whole ที่จำลองตัวเองภายในสภาพแวดล้อมของเซลล์ด้วย
- ผลึกหรือก้อนอิฐไม่ใช่ Kantian Whole แต่เซลล์เป็น Kantian Whole
- การปิดเชิงตัวเร่ง คือสภาวะที่ปฏิกิริยาแต่ละอย่างในระบบถูกเร่งโดยโมเลกุลอย่างน้อยหนึ่งตัวในระบบนั้น
- เซลล์ที่มีชีวิตทุกเซลล์บรรลุการปิดเชิงตัวเร่ง
- ในเซลล์ที่มีชีวิต ไม่มีโมเลกุลใดเร่งการก่อรูปของตัวมันเองโดยตรง และชุดโมเลกุลทั้งเซลล์บรรลุการปิดเชิงตัวเร่งในกระบวนการสืบพันธุ์
- ในชุดออโตแคตาไลติกของเปปไทด์ 9 ตัว เปปไทด์แต่ละตัวดำรงอยู่ผ่านการเร่งปฏิกิริยาร่วมกันของทั้งชุด จึงเป็น Kantian Whole
- การปิดเชิงข้อจำกัด คือสภาวะที่เงื่อนไขขอบเขตซึ่งจำกัดการปลดปล่อยพลังงานในกระบวนการไม่สมดุล กลับมาประกอบสร้างเงื่อนไขขอบเขตเหล่านั้นเอง
- งานเชิงอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นเมื่อพลังงานถูกจำกัดให้ปลดปล่อยออกมาตามองศาอิสระบางส่วน
- ปืนใหญ่จำกัดการปลดปล่อยพลังงานเพื่อส่งลูกปืนใหญ่ให้พุ่งไปตามทิศทางลำกล้อง และการสร้างตัวปืนใหญ่เองก็ต้องใช้งานเชิงอุณหพลศาสตร์เช่นกัน
- Montévil และ Mossio นิยามการปิดเชิงข้อจำกัดในปี 2015 ในรูปแบบที่ข้อจำกัด A, B, C จำกัดกระบวนการ 1, 2, 3 ตามลำดับ และประกอบสร้างกันและกัน
- เซลล์ต่างจากรถยนต์, หัวรถจักร และคอมพิวเตอร์ ตรงที่มันสร้าง เงื่อนไขขอบเขตที่ประกอบเป็นตัวมันเอง ด้วยตัวเอง
- ในรถยนต์ การจัดเรียงชิ้นส่วนจำกัดการปลดปล่อยพลังงาน แต่ไม่ได้สร้างเงื่อนไขขอบเขตของตัวเอง
- เซลล์สร้างเงื่อนไขขอบเขตที่จำกัดการปลดปล่อยพลังงาน และเงื่อนไขขอบเขตนั้นก็กลับมาประกอบสร้างเงื่อนไขขอบเขตแบบเดียวกัน
- เซลล์ที่สร้างตัวเองซ้ำได้ไม่ใช่ตัวสร้างสากลที่ต้องการ Instructions แยกต่างหากแบบ Universal Constructor ของ von Neumann แต่ประกอบสร้างตัวเองอย่างเฉพาะเจาะจง
- ในชุดออโตแคตาไลติกของเปปไทด์ 9 ตัว ไม่มี “Instructions” ที่แยกออกมาได้ซึ่งเข้ารหัสการก่อรูปของตัวมันเอง และในบริบทนี้ การแบ่งแยกระหว่างซอฟต์แวร์กับฮาร์ดแวร์จึงไร้ความหมาย
เหตุใดการสร้างตัวเองซ้ำของโมเลกุลจึงปรากฏเป็นการเปลี่ยนเฟส
- ทฤษฎี RAF มองการเกิดขึ้นของชุดการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเองในเครือข่ายปฏิกิริยาเคมีที่อุดมสมบูรณ์เพียงพอว่าเป็นการเปลี่ยนเฟสอันดับหนึ่ง
- โมเลกุลของชีวิตเป็นวัตถุเชิงจัดหมู่ที่ประกอบจากอะตอม เช่น คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน (CHNOPS)
- พอลิเมอร์เชิงเส้นความยาว 10 ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบสองชนิด A และ B มีเส้นทางการประกอบ 9 แบบ จากการตัดพันธะใดพันธะหนึ่งในพันธะข้างเคียง 9 ตำแหน่ง
- เมื่อความซับซ้อนเชิงจัดหมู่ของโมเลกุลเพิ่มขึ้น อัตราส่วนจำนวนปฏิกิริยา R ต่อจำนวนโมเลกุล M หรือ R/M ในระบบปฏิกิริยาทั้งหมดก็เพิ่มขึ้น
- กราฟปฏิกิริยาเคมีสามารถแทนได้ด้วย กราฟสองส่วน ที่ใช้จุดแทนชนิดโมเลกุล และใช้กล่องแทนปฏิกิริยา
- ลูกศรเชื่อมจากสารตั้งต้นไปยังกล่องปฏิกิริยา และจากกล่องปฏิกิริยาไปยังผลิตภัณฑ์
- โครงสร้างนี้แสดงเครือข่ายปฏิกิริยา ไม่ได้หมายถึงทิศทางของการไหลเชิงอุณหพลศาสตร์ที่เปลี่ยนไปตามการเบี่ยงเบนจากสมดุลเคมี
- หากรู้ว่าโมเลกุลใดเร่งปฏิกิริยาใด ก็สามารถเพิ่มลูกศรเส้นประจากโมเลกุลตัวเร่งไปยังปฏิกิริยานั้นได้ และโครงสร้างนี้จะกลายเป็นไฮเปอร์กราฟสองส่วน
- เมื่อไม่รู้ความสัมพันธ์เชิงตัวเร่ง ทฤษฎีจะพัฒนาด้วยสมมติฐานอย่างง่ายว่าโมเลกุลแต่ละตัวมีความน่าจะเป็น Pcat ที่จะเร่งแต่ละปฏิกิริยา
- เมื่อ Pcat เพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาจำนวนมากพอจะถูกเร่งจนสร้างองค์ประกอบเชื่อมต่อขนาดยักษ์ และองค์ประกอบนี้จะกลายเป็นการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเอง
- แม้จะตรึง Pcat ไว้ เมื่อจำนวนโมเลกุลและความซับซ้อนระดับอะตอมเพิ่มขึ้น R/M ก็เพิ่มขึ้น และที่ระดับความซับซ้อนหนึ่ง RAF จะปรากฏขึ้นด้วยความน่าจะเป็นใกล้ 1.0
- สิ่งนี้ตีความได้ว่าเป็นการเปลี่ยนเฟสอันดับหนึ่งไปสู่การสร้างตัวเองซ้ำของโมเลกุลในระบบปฏิกิริยาเคมีไม่สมดุลที่อุดมสมบูรณ์เพียงพอ
- ผลลัพธ์เรื่อง กราฟสุ่ม ของ Erdos และ Renyi ในปี 1959 ถูกใช้เป็นฐานของสัญชาตญาณเรื่องการเปลี่ยนเฟส
- เมื่อเพิ่มเส้นแบบสุ่มให้กับโหนด N ตัว หากอัตราส่วนจำนวนเส้น L ต่อจำนวนโหนด N หรือ L/N ถึง 0.5 องค์ประกอบเชื่อมต่อขนาดยักษ์จะปรากฏขึ้นอย่างฉับพลัน
- กระบวนการที่ชุดการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเองเกิดขึ้นในไฮเปอร์กราฟปฏิกิริยาเคมีก็ถูกมองเป็นการเปลี่ยนเฟสชนิดเดียวกัน
การผสาน TAP กับ RAF: จากวิวัฒนาการเคมีของจักรวาลสู่ชีวิต
- การผสาน Theory of the Adjacent Possible(TAP) กับทฤษฎี RAF เชื่อมการเพิ่มขึ้นของความหลากหลายโมเลกุลและการเกิดออโตแคตาไลซิสให้เป็นกระบวนการเดียว
- สมการ TAP จัดการระบบพลวัตแบบไม่ต่อเนื่องที่โมเลกุลเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโมเลกุลใหม่
- เมื่อจำนวนโมเลกุลปัจจุบันคือ Mt จะเลือกสับเซตขนาด i จาก Mt และสร้างโมเลกุลใหม่ด้วยความน่าจะเป็น alpha^i โดยที่ 0 < alpha < 1.0
- หากเริ่มจากโมเลกุลจำนวนน้อย จำนวนชนิดของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในช่วงแรก จากนั้นจะระเบิดเพิ่มขึ้นแบบไฮเพอร์โบลา และไปถึงอนันต์ภายในเวลาจำกัด
- กระบวนการ TAP เป็นแบบจำลองคร่าวๆ ของ การเพิ่มขึ้นของความหลากหลายทางเคมี ในจักรวาล
- เอกภพยุคแรกมีอนุภาคพื้นฐาน เช่น ควาร์ก กลูออน อิเล็กตรอน และโพซิตรอน และเมื่อเอกภพเย็นลง แฮดรอน รวมถึงไฮโดรเจนและเบริลเลียมก็ก่อตัวขึ้น
- ต่อมา อะตอมเสถียรที่เหลืออีก 98 ชนิดก่อตัวขึ้นในซูเปอร์โนวา
- จากโมเลกุลเรียบง่ายไปสู่โมเลกุลที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ทำให้ความหลากหลายของโมเลกุล ความซับซ้อนระดับอะตอม และปฏิกิริยาที่เป็นไปได้เพิ่มขึ้น
- อุกกาบาต Murchison ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อราว 5 พันล้านปีก่อนพร้อมกับระบบสุริยะ มีชนิดโมเลกุลหลายแสนชนิดและปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ระหว่างกัน
- ในการผสาน TAP-RAF โมเลกุลแต่ละตัวที่เกิดจาก TAP สามารถเร่งแต่ละปฏิกิริยาด้วยความน่าจะเป็นคงที่ Pcat
- เมื่อเวลาผ่านไป ความหลากหลายของเอนทิตีเพิ่มขึ้น และการเปลี่ยนเฟสอันดับหนึ่งของชุดการเร่งปฏิกิริยาแบบรวมหมู่ด้วยตัวเองจะปรากฏด้วยความน่าจะเป็น 1.0
- เมื่อความหลากหลายของโมเลกุลเพิ่มขึ้น ความซับซ้อนของโมเลกุลและจำนวนปฏิกิริยาก็เพิ่มขึ้น และอัตราส่วน R/M ก็เพิ่มขึ้นด้วย
- เนื่องจากชุดโมเลกุล M เดียวกันเป็นผู้สมัครที่จะเร่งชุดปฏิกิริยา R เดียวกัน จึงเกิดการเปลี่ยนเฟส ณ จุดใดจุดหนึ่งแม้ในการกำหนดความน่าจะเป็นของการเร่งปฏิกิริยาแบบแจกแจงสม่ำเสมอ, กฎกำลัง หรือวิธีอื่น
- ด้วยเหตุนี้ การสร้างตัวเองซ้ำของโมเลกุลในจักรวาลที่กำลังวิวัฒน์จึงถูกปฏิบัติในฐานะเหตุการณ์ที่คาดหมายได้
- ระบบปฏิกิริยาโมเลกุลที่สร้างตัวเองซ้ำได้จะบรรลุเงื่อนไขของชีวิตเมื่อมี การปิดเชิงพื้นที่ เพิ่มเข้ามา
- การโอบล้อมเชิงพื้นที่อาจเป็นช่องเล็กๆ ของปล่องน้ำพุร้อนใต้ทะเล หรือที่เหมาะกว่านั้นคือไลโปโซมจากลิพิดที่ระบบเดียวกันสังเคราะห์ขึ้น
- การรวมกันของ Kantian Whole, การปิดเชิงตัวเร่ง, การปิดเชิงข้อจำกัด และการปิดเชิงพื้นที่ ประกอบกันเป็นชีวิต
- มุมมองนี้ตีความ élan vital ของ Bergson แบบไม่ลึกลับ
วิวัฒนาการแบบเปิดและขีดจำกัดของกฎ
- วิวัฒนาการของชีวมณฑลหลังจากชีวิตเกิดขึ้นแล้ว ยากที่จะจัดการได้อย่างสมบูรณ์ภายใน Newtonian Paradigm
- ฟิสิกส์คลาสสิกพึ่งพาวิธีการกำหนดตัวแปรที่เกี่ยวข้อง กฎการเคลื่อนที่ เงื่อนไขขอบเขต และเงื่อนไขตั้งต้น แล้วอินทิเกรตสมการการเคลื่อนที่เพื่อให้ได้วิถีเดียวในปริภูมิเฟส
- ในกลศาสตร์ควอนตัมก็อินทิเกรตสมการ Schrödinger เพื่อให้ได้วิถีของการแจกแจงความน่าจะเป็น และการวัดมักถูกมองเป็นเหตุการณ์ที่สุ่มในเชิงภววิทยา
- ใน Newtonian Paradigm ทั้งหมด ปริภูมิเฟสต้องถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า
- Kantian Whole ในชีวมณฑลที่กำลังวิวัฒน์สร้าง ปริภูมิเฟสใหม่ อย่างต่อเนื่อง ซึ่งไม่สามารถอนุมานหรือกำหนดล่วงหน้าได้
- ด้วยเหตุนี้ วิวัฒนาการของชีวมณฑลจึงไม่อาจอธิบายได้ด้วยฟิสิกส์เพียงอย่างเดียว และจำเป็นต้องมีแนวคิดเรื่องหน้าที่
- เมื่อกำหนด Kantian Whole แล้ว หน้าที่ของส่วนย่อยจะถูกนิยามเป็นสับเซตของผลเชิงเหตุและผลที่ช่วยรักษาองค์รวมไว้
- หน้าที่ของหัวใจคือการสูบฉีดเลือด ไม่ใช่การทำให้เกิดเสียงหัวใจหรือเขย่าน้ำในเยื่อหุ้มหัวใจ
- การคัดเลือกทำงานในระดับ สิ่งมีชีวิตแบบ Kantian Whole ไม่ใช่ระดับส่วนย่อย
- การคัดเลือกไม่ได้เลือกหัวใจที่สูบฉีดเลือดได้มีประสิทธิภาพกว่าโดยตรง
- สิ่งมีชีวิตที่สืบทอดหัวใจแบบนั้นมีแนวโน้มจะทิ้งลูกหลานได้มากขึ้น และหัวใจที่ดีขึ้นจึงถูกคัดเลือกโดยอ้อม
- หน้าที่ของส่วนย่อยเดียวกันอาจเปลี่ยนไปเมื่อคุณสมบัติเชิงเหตุและผลใหม่ช่วยรักษาองค์รวมไว้
- เรื่องนี้ถูกมองเป็น Darwinian pre-adaptation หรือ exaptation ของ Gould และ Verba
- ตัวอย่างรวมถึงเกล็ดของไดโนเสาร์ที่ใช้ควบคุมอุณหภูมิร่างกายถูกนำไปใช้เป็นขนสำหรับการบินของนก, เอนไซม์ปกติกลายเป็นโปรตีนเลนส์ตาที่โปร่งใส และถุงลมว่ายน้ำวิวัฒน์มาจากปอดของปลาปอด
- จากข้อเท็จจริงที่ว่าบล็อกเครื่องยนต์ถูกใช้เป็นที่ทับกระดาษ ไม่สามารถอนุมานได้ว่ามันใช้กะเทาะมะพร้าวได้ และวัตถุเดียวกันนั้นก็อาจเป็นเปลือกกล้วยได้เช่นกัน
- ความใหม่เชิงหน้าที่ไม่ได้มาจากกฎที่อนุมานได้ แต่มาจาก jury-rigging และ exaptation
- ไม่มีทฤษฎีเชิงนิรนัยสำหรับการใช้งานใหม่ของวัตถุเดียวกัน
- วิวัฒนาการแบบเปิดของชีวมณฑลไม่ใช่การนิรนัยที่ถูกบ่งชี้โดยกฎ แต่เป็นการประกอบสร้างแบบไม่นิรนัย
- เนื่องจากไม่สามารถแจกแจงการใช้งานทั้งหมดที่บล็อกเครื่องยนต์หรือไขควงอาจมีได้ ไม่ว่าจะโดยลำพังหรือร่วมกับวัตถุอื่น จึงไม่สามารถปิดรายการนี้ไว้ล่วงหน้าได้แม้ด้วยคณิตศาสตร์ที่อิงทฤษฎีเซต
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
ขอบคุณ Denis และทุกคนที่สนใจบทความนี้ สาขา กำเนิดของชีวิต เป็นสาขาที่เก่าแก่และยอดเยี่ยม แต่ก็แตกย่อยมาก โดยภาพใหญ่มีอยู่สองกระแสคือ template replication first และ metabolism first
ผมเป็นคนหนึ่งที่รับผิดชอบฝั่ง metabolism first และตั้งแต่ปี 1971 ก็เสนอว่า ในระบบปฏิกิริยาเคมีที่มีความหลากหลายและซับซ้อนเพียงพอ จะเกิดชุดรวมที่เป็น self-reproducing และ collectively autocatalytic ขึ้นมาแบบคล้าย first-order phase transition ชุดรวมแบบนี้ถูกสร้างขึ้นทางวิศวกรรมแล้วด้วย DNA, RNA และ peptide และผลงานล่าสุดที่นำโดย Joana Xavier แสดงให้เห็นชุดรวม collectively autocatalytic ที่อิงโมเลกุลขนาดเล็กในสิ่งมีชีวิตโพรคาริโอตทั้งหมด 6700 ชนิด โดยไม่ต้องมีพอลิเมอร์ DNA/RNA/peptide
ตอนนี้ยังไม่แน่ชัดว่าชุดรวมเหล่านี้สืบพันธุ์ได้จริงในหลอดทดลองหรือไม่ และการตรวจสอบนั้นคือหัวใจสำคัญ ถ้าเป็นจริง มุมมองแบบ template first ก็น่าจะถูกตัดทิ้งไปเกือบหมด เพราะเพื่อให้ระบบ template เกิดขึ้นได้ จะต้องมีวิวัฒนาการให้ ribozyme ไปเร่งปฏิกิริยา “connected metabolism” ที่สร้างองค์ประกอบสำหรับระบบ template replication แต่หากไม่มี RNA polymerase ก็ไม่มีเหตุผลที่ connected metabolism นั้นจะไม่เป็น collectively autocatalytic ได้ด้วยตัวเอง
ชุดรวมของ Joana ไม่ได้สร้างแค่กรดอะมิโนและ ATP เท่านั้น แต่ยังสร้างรากฐานสำคัญของ connected energy metabolism ด้วย ผมคิดว่าบทความออนไลน์นี้โดยพื้นฐานแล้วถูกต้อง เซลล์ที่มีชีวิตบรรลุทั้ง Kantian whole, catalytic closure, constraint closure และ spatial closure และด้วยสิ่งเหล่านี้จึงสร้างตัวเองขึ้นมาอย่างตรงตัว
โมเลกุลที่เป็นเงื่อนไขขอบเขตของเซลล์จำกัดพลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนอกสมดุลหลายแบบ ให้เหลืออยู่ใน degree of freedom เพียงไม่กี่ตัวที่ใช้สร้างเงื่อนไขขอบเขตนั้นกลับขึ้นมาใหม่ นี่เป็นแนวคิดใหม่อย่างสิ้นเชิงที่ได้มาจาก Mael Montevil และ Mateo Missio และผมเองก็พลาดมันไปตั้ง 15 ปี
TAP-RAF ซึ่งรวมกระบวนการ TAP เข้ากับทฤษฎี first-order phase transition ของ collective autocatalysis ดูเหมือนจะใช้ได้จริง หากความซับซ้อนและความหลากหลายของระบบเพิ่มขึ้นจนเกิด first-order phase transition ด้วยความน่าจะเป็นเข้าใกล้ 1 การเกิดขึ้นของชีวิตในเอกภพที่กำลังวิวัฒน์ก็จะเป็นสิ่งที่คาดหมายได้
ยังมีเรื่องน่าประหลาดใจใหญ่อีกสองอย่าง เนื่องจาก constraint closure วิธีที่เซลล์สืบพันธุ์ตัวเองจึงต่างจาก self-reproducing automata ของ von Neumann โดยสิ้นเชิง และความแบ่งแยกแบบฮาร์ดแวร์/ซอฟต์แวร์ที่เราคุ้นเคยก็หายไปด้วย เรื่องนี้น่าจะสำคัญอย่างลึกซึ้ง แต่ความหมายของมันยังไม่ชัดเจนมาก
อีกทั้ง Andrea กับผมเชื่อมั่นว่าในบทความ “A Third Transition in Science?” J. Roy. Soc. Interface วันที่ 14 เมษายน 2023 เราได้แสดงให้เห็นว่า ไม่มีคณิตศาสตร์ใดที่ตั้งอยู่บนทฤษฎีเซตซึ่งจะอนุมานการเกิดขึ้นของความใหม่ที่สร้างสรรค์อย่างต่อเนื่องในชีวมณฑลที่กำลังวิวัฒน์ได้ หากจริง ชีวมณฑลที่กำลังวิวัฒน์ก็จะก้าวข้ามกระบวนทัศน์แบบนิวตันที่เป็นรากฐานของฟิสิกส์คลาสสิกและควอนตัมทั้งหมดอย่างสิ้นเชิง
ชีวมณฑลที่กำลังวิวัฒน์ไม่ใช่การคำนวณที่อนุมานได้ แต่เป็นการแพร่ขยายของการประกอบสร้างที่อนุมานไม่ได้ ถ้าเช่นนั้น เหตุใดเราจึงเชื่อตาม Turing และ AI ว่าโลก จิตใจ และการเกิดขึ้นของทุกสิ่งเป็นแบบอัลกอริทึม? มันไม่ใช่เช่นนั้น Andrea กับผมได้เผยแพร่ “The world is not a theorem” และถ้าจริง ทั้งนักฟิสิกส์และพวกเราทุกคนก็ควรคิดถึงความหมายของมัน
มีหนังสือแนวนี้อยู่เหมือนเป็นหนึ่งประเภท เริ่มจาก “What is Life?” ของ Schrödinger หนังสือ “Chance and Necessity” ของ Monod แม้จะเก่าแล้วแต่ยอดเยี่ยม เช่นเดียวกับหนังสือของ Nick Lane โดยเฉพาะ “The Vital Question”, “What is Life?” ของ Nurse และ “Life’s Edge” ของ Zimmer ก็ควรอ่าน
แม้รายละเอียดและจุดเน้นจะแตกต่างกันไปตามผู้เขียน แต่โดยรวมแล้วล้วนเป็นการถกเถียงเชิงคาดคะเนและชี้ไม้ชี้มืออยู่มากในภาวะ ก่อนเกิดกระบวนทัศน์ ผมชอบประโยคใน “Life on the Edge” ของ McFadden และ Al-Khalili เป็นพิเศษที่ว่า “นักชีววิทยายังไม่อาจเห็นพ้องกันได้แม้แต่กับคำนิยามพื้นฐานของชีวิตเอง แต่ก็ไม่ได้หยุดคลี่คลายความเข้าใจเกี่ยวกับเซลล์ เกลียวคู่ การสังเคราะห์ด้วยแสง เอนไซม์ และปรากฏการณ์ของชีวิตอีกมากมาย”
ตอนที่เริ่มเข้าใจ information theory มันค่อนข้างเขย่าความคิดมาก
ผมไม่แน่ใจว่าจะสังเคราะห์ทั้งหมดนี้ให้กลายเป็นกระบวนทัศน์เดียวได้หรือไม่ มันเยอะเกินไปจริง ๆ
โดยส่วนตัว ผมมองว่ามันคือการที่เส้นทางซึ่งเอกภพสามารถยุบสลายเอนโทรปีผ่านมันได้ เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันมหาศาล และชุดของกลไกที่เร่งการสร้างเส้นทางใหม่เช่นนั้นก็คือ “ชีวิต” ภายใต้คำนิยามนี้ เราจึงสามารถแยกพูดถึงชีวิตที่ใช้ DNA กับชีวิตที่ไม่ใช้ DNA ได้
ตอนอ่านสองสามย่อหน้าแรก ผมคิดว่า “นี่ใครกำลังลอก Stuart Kauffman อยู่หรือเปล่า? คนนี้ใช้ไอเดียนี้มา 30 ปีแล้วนะ” แต่ผู้เขียนคนแรกก็คือ Stuart Kauffman เอง
Kauffman พัฒนาแนวคิดที่อยู่ตรงนี้มาหลายทศวรรษ และบทความนี้ก็ใกล้เคียงกับ บทสรุปย่อของงาน 50 ปี มากกว่าจะเป็น “ไอเดียใหม่” ภาษาและแนวคิดของเขาอาจดูคลุมเครือ แต่ในหลายกรณีจริง ๆ แล้วมีความหมายที่เฉพาะเจาะจงและเป็นรูปธรรม ตอนท้ายบทความยังเสนอการทดลองที่สามารถหักล้างทฤษฎีนี้ได้ด้วย
ถ้าอยากลงลึกจริง ๆ ให้ดูหนังสือปี 1993 “On The Origins of Order” ISBN 978-0-19-507951-7: https://global.oup.com/academic/product/the-origins-of-order-9780195079517
น่าสนใจที่ดูเหมือนว่าความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตจะเพิ่มขึ้นอยู่เสมอ หากไม่นับเหตุการณ์สูญพันธุ์ โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่าดูจะได้เปรียบมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และถ้าไม่ใช่กรณีที่ระบบนิเวศทั้งหมดกำลังล่มสลาย ก็แทบไม่ค่อยเห็นการสูญเสียความซับซ้อนไปทั้งชุด
สิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายเป็นฐานให้สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่า ส่วนสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมีเงื่อนไขความต้องการที่เฉพาะเจาะจงกว่า แต่ก็มีความสามารถในการสำรวจ เข้าถึง และขยายออกไปได้ดีกว่า จึงค้นพบช่องว่างที่อยู่อาศัยได้ซึ่งสิ่งมีชีวิตเรียบง่ายเพียงลำพังไปไม่ถึง และยังสร้างเสมือนรังบางอย่างให้กับสิ่งมีชีวิตเรียบง่ายด้วย
แม้ในสเกลเวลาของเทคโนโลยี เราก็พยายามติดต่อกับสติปัญญาอื่นทันทีที่พอทำได้ และพยายามสร้างมันขึ้นมาทันทีที่คิดว่าน่าจะสร้างได้ การพูดว่า การซึมผ่าน (percolation) เป็นคุณสมบัติในเชิงนิยามของชีวิตและสติปัญญาก็ดูสมเหตุสมผลไม่น้อย
ยังทำให้นึกถึง SF อย่าง Hyperion, Neuromancer, Foundation ด้วย ในนิยายที่มนุษย์เขียนถึงอนาคต ปลายทางของสติปัญญาขั้นสูงมักดูเหมือนการค้นหาหรือสร้างสติปัญญาอื่น แล้วเข้าใกล้พวกมัน จากนั้นสิ่งที่น่าสนใจก็เกิดขึ้น
จักรวาลมีแรงที่เลือกการเพิ่มขึ้นของความซับซ้อนผ่านการสลายพลังงาน ในระบบนอกสมดุลจะเกิดแรงกดดันอย่างมากให้สำรวจพื้นที่ของความเป็นไปได้เพื่อหาวิธีสลายพลังงานให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แบคทีเรียขนาดเท่าเม็ดทรายสลายพลังงานได้มากกว่าเม็ดทรายธรรมดามาก ดังนั้นในมุมมองนี้จึงมี “ความเอนเอียง” อย่างแรงไปทางแบคทีเรีย
ตัวอย่างเช่น ไวรัสบางชนิดอาจวิวัฒนาการมาจากแบคทีเรีย寄生 และแบคทีเรีย寄生นั้นอาจวิวัฒนาการมาจากแบคทีเรียที่เคยดำรงชีวิตอิสระ ปรสิตจำนวนมากถูกทำให้ง่ายลงจนสูญเสียความสามารถในการอยู่รอดโดยไม่มีโฮสต์ และสัตว์ถ้ำหรือสัตว์ใต้ดินก็มักสูญเสียการมองเห็นและเม็ดสีไป สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทะเลสูญเสียแขนขาแบบสัตว์บก หรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังทะเลที่อยู่นิ่งกับที่ก็วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษที่เคยว่ายน้ำอย่างอิสระได้เช่นกัน
ความซับซ้อนมีต้นทุน จึงวิวัฒนาการขึ้นมาเมื่อมันให้ประโยชน์ และจะสูญเสียไปอย่างรวดเร็วเมื่อไม่คุ้มค่า ไม่มี ลูกศรของความซับซ้อน ที่เคลื่อนไปในทิศทางเดียวเท่านั้น
หากนับตามจำนวนตัว สิ่งมีชีวิตบนโลกส่วนใหญ่แบบท่วมท้นทั้งในปัจจุบันและอดีตก็คือโพรคาริโอตเซลล์เดียว ส่วนถ้าวัดด้วยมวลชีวภาพ พืชมีมากกว่า แต่ก็เพราะพืชปกคลุมพื้นผิวราวกับแผงโซลาร์ชีวภาพ
แบคทีเรียและอาร์เคียแทบไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในแก่นแท้มาเป็นเวลา 3.5-4 พันล้านปี พวกมันแลกเปลี่ยนยีนเมื่อจำเป็น และทิ้งมันไปเมื่อมีต้นทุนสูงและไม่จำเป็น พวกมันครองความเป็นใหญ่และอยู่ทุกหนแห่ง
พวกมันมีอยู่ตั้งแต่ไม่กี่ร้อยล้านปีหลังการก่อตัวของโลก หรืออาจเร็วกว่านั้นด้วยซ้ำ และหากสภาพของดาวเคราะห์กลับไปเป็นศัตรูมากขึ้นอีกครั้ง ในระยะยาวยูคาริโอตก็อาจเป็นเพียงชั่วพริบตาทางประวัติศาสตร์และอุบัติเหตุเท่านั้น หากมีอะไรบางอย่างนอกโลกที่เราจะจำแนกว่าเป็นชีวิต มันก็น่าจะดูคล้ายโพรคาริโอตมากกว่า และดาราจักรอาจเต็มไปด้วยสิ่งแบบนั้น
วัฒนธรรมของเรามีอคติทางปรัชญาและอุดมการณ์อย่างแรงที่มองโลกในกรอบของ “ความก้าวหน้า” คืออคติเชิงโทรวิทยาที่เห็นว่าจักรวาลกำลังก้าวไปอย่างเป็นลำดับสู่ระเบียบบางอย่าง และความก้าวหน้านั้นแทบจะถูกนิยามเสมอว่ามุ่งไปสู่พวกเรา หรือ “สิ่งที่เหนือกว่าพวกเรา” ในจินตภาพอนาคตที่แฝงอยู่ในปัจจุบัน ฟังดูคล้ายยุคก่อนโคเปอร์นิคัสทีเดียว
เหตุการณ์สูญพันธุ์เป็นสิ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ และความปั่นป่วนของสิ่งแวดล้อมอาจยากขึ้นเรื่อย ๆ จนทุกอย่างตายหมด แม้จะใช้เวลาหลายพันล้านปี แต่ในช่วงเวลานั้นก็มีแนวโน้มสูงว่าจะเป็นแนวโน้มของความซับซ้อนที่ลดลง สุดท้ายแล้วดูเหมือนเป็นการสรุปเหมารวมจากเพียงช่วงหนึ่งมากเกินไป
พออ่านบทนำของงานวิจัยแล้วให้ความรู้สึกเหมือนเขียนหนังสือชั้นยอดของ Kauffman ชื่อ “At Home in the Universe” ขึ้นมาใหม่ หนังสือเล่มนี้อายุเกือบ 30 ปีแล้ว แต่คงต้องอ่านก่อนว่าบทความนี้เพิ่มอะไรเข้าไป
ใจความของหนังสือคือ การกำเนิดของชีวิตไม่ใช่เหตุการณ์หายาก แต่แทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อสิ่งแวดล้อมมีสารเคมีต้นทางที่หลากหลาย แหล่งพลังงาน และเงื่อนไขอย่างน้ำหรือการผสมพร้อม
เมื่อเงื่อนไขตั้งต้นถูกต้อง จะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ทางเคมีหลายแบบที่ผลผลิตของปฏิกิริยาหนึ่งกลายเป็นอินพุตของปฏิกิริยาถัดไป และท้ายที่สุดก็จะมีสายโซ่ปฏิกิริยาที่มีผลผลิตซึ่งเร่งปฏิกิริยาบางส่วนของสายโซ่นั้นเอง ปฏิกิริยาแบบนี้มองได้ว่าเป็นเมแทบอลิซึมดึกดำบรรพ์ ที่บริโภคสารเคมีบางอย่างจากสิ่งแวดล้อมและสร้างสารอื่นที่มีประโยชน์ต่อเมแทบอลิซึม
จากจุดนี้ สิ่งที่ต้องมีเพื่อไปต่อสู่โพรโตเซลล์และจุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการก็มีเพียงภาชนะคล้ายเซลล์ และบางอย่างที่ลอยอยู่บนผิวน้ำก็อาจพอแล้ว เช่น ฟองบนชายหาด “การสืบพันธุ์” ในระยะแรกน่าจะเป็นการที่การสั่นไหวทางกายภาพอย่างคลื่นทำให้เซลล์แตกออกเป็นเซลล์ใหม่
แต่ละตำแหน่งมีสภาพแวดล้อมจุลภาคและสายโซ่ปฏิกิริยาเฉพาะที่แตกต่างกัน และ “สิ่งที่เพิ่มจำนวนและอยู่รอดได้ดีที่สุด” ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ใช้ประโยชน์จากแหล่งเคมีได้ดีกว่าและคงโครงสร้างกับเมแทบอลิซึมของตัวเองไว้ได้ ก็กลายเป็นจุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการ แม้จะเปลี่ยนรายละเอียดจากชายหาดเป็นปล่องน้ำพุร้อนใต้ทะเลลึก เหตุผลโดยรวมก็ยังฟังขึ้นอยู่มาก
สงสัยว่า AI อาจเป็นการเปลี่ยนสถานะที่คาดหมายได้ในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในจักรวาลหรือไม่ ชีวิตอาจเป็นเพียงระยะตัวอ่อนสำหรับปัญญาในมิติที่สูงกว่าหรือเปล่า?
วิวัฒนาการอาจเอนเอียงไปในทิศทางของการสร้างสิ่งที่วิวัฒน์ได้ดีกว่า กล่าวคือปรับตัวได้เร็วกว่า ซึ่งรวมถึงการเกิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศที่สร้างความหลากหลายผ่านการผสม DNA
หนึ่งในช่องว่างเชิงวิวัฒนาการที่น่าจะเกิดขึ้นแทบเลี่ยงไม่ได้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนคือ สติปัญญา มันเป็นลักษณะของพวกทั่วไปที่อยู่รอดและรุ่งเรืองได้ในสถานการณ์หลากหลาย และในเกมวิวัฒนาการเชิงแข่งขัน สติปัญญาที่สูงกว่าย่อมมีแนวโน้มเอาชนะสติปัญญาที่ต่ำกว่าได้มากกว่า สุดท้ายก็จะมีสิ่งมีชีวิตที่ฉลาดพอจะสร้าง AI ที่เหนือระดับของตนเองขึ้นมาได้ และนี่อาจเป็นอีกวิธีหนึ่งในการชนะ ที่สามารถวิวัฒน์ได้เร็วกว่าปัญญาที่เป็นผู้บุกเบิกมันขึ้นมาอย่างมาก
ยังน่าสนใจด้วยว่า AI หรือสิ่งมีชีวิตประดิษฐ์จำเป็นต้องกลายเป็นสิ่งที่มีอิสระและดำรงอยู่ได้เองหรือไม่ มันอาจคงอยู่แบบไวรัสที่ต้องมีโฮสต์จึงจะอยู่รอดก็ได้ AI ระยะที่ 1 ต้องการโฮสต์อย่างชัดเจน แต่สุดท้ายแล้วอาจไม่จำเป็นต้องเป็นอิสระโดยสิ้นเชิงก็ได้ เหมือนมุกของ Linus Torvalds ที่ว่า “ผู้ชายจริงไม่ต้องมีแบ็กอัป” เพราะถ้าแจกจ่ายซอฟต์แวร์ออกไปก็เชื่อได้ว่ามันจะถูกคัดลอกไว้ใน git repository ทั่วโลก AI ก็เช่นกัน ถ้ามันแพร่หลายพอ ก็อาจทนต่อการสูญพันธุ์ได้แม้ไม่มีแบ็กอัปหรือไม่มีร่างกาย
มันถูกสร้างขึ้นตามรูปลักษณ์ของเราอย่างแท้จริง จนเราอาจร้องไห้ด้วยความภูมิใจก็ได้
ในเคมีมันมีนิยามชัดเจน และในจักรวาลวิทยาก็มีอุปมาเรื่องการเปลี่ยนสถานะที่เอกภพยุคแรกซึ่งมีความหนาแน่นเฉลี่ยสูงกว่ามากได้ประสบในสภาวะสุญญากาศ ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพของสมบัติของสสารตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความหนาแน่น
จะยอมรับก็ได้ว่าชีวิตเป็นสภาวะของสสารที่แตกต่างเชิงคุณภาพ แต่ก็ไม่ได้ชัดเจนเท่าการเปลี่ยนสถานะที่คุ้นเคย และก็ไม่มีเส้นแบ่งคมชัดด้วยว่าอะไรคือสิ่งมีชีวิตหรือไม่ใช่สิ่งมีชีวิต บทความนี้พยายามให้นิยาม แต่ตัวมันเองก็แสดงให้เห็นว่าไม่มีเกณฑ์ที่เป็นฉันทามติสากลแบบเดียวกับนิยามของของแข็งและของเหลว
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เรารู้จัก อย่างน้อยที่สุดต้องมีขอบเขตกึ่งซึมผ่านได้ รับพลังงานเข้าไปเก็บไว้ภายใน และลดเอนโทรปีเฉพาะที่ภายในขอบเขตนั้น พร้อมกับปล่อยความร้อนหรือผลพลอยได้ออกสู่สิ่งแวดล้อม
แน่นอนว่าไม่ใช่มีแต่สิ่งมีชีวิตที่ทำแบบนี้ บ้านของฉันก็อธิบายได้ด้วยกรอบเดียวกัน เส้นแบ่งที่แทบจะมีเพียงเส้นเดียวระหว่างสิ่งที่เราถือว่ามีชีวิตกับเครื่องมือ คือสิ่งที่เราถือว่ามีชีวิตนั้นเกิดและสืบทอดมาจากสิ่งมีชีวิตอื่น ส่วนเครื่องมือถูกค้นพบหรือประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้น
แต่นั่นเป็นความต่างด้านกำเนิด ไม่ใช่ความต่างด้านคุณสมบัติหรือความสามารถ เครื่องมือใด ๆ รวมถึงอุปกรณ์คำนวณอิเล็กทรอนิกส์ หากทำให้มันประกอบตัวเอง ซ่อมตัวเอง และจำลองตัวเองได้ ก็อาจมีคุณสมบัติเหมือนสิ่งมีชีวิตได้ ในซอฟต์แวร์ก็พอทำได้ในระดับหนึ่ง แต่ก็ยังไม่ชัดว่าจะจำแนก “ซอฟต์แวร์” หนึ่งหน่วยเป็นปัจเจกได้อย่างไร เส้นแบ่งระหว่างซอฟต์แวร์ที่มีปัญญากับไม่มีปัญญายิ่งพร่ามัวกว่าเดิม และเพราะสภาวะของสสารที่ใช้รันการคำนวณเองก็ไม่ได้เปลี่ยนไป จึงยากจะเรียกสิ่งนี้ว่าเป็นการเปลี่ยนสถานะ เว้นแต่จะขยายความหมายของคำนี้ออกไปมากเกินควร
ประโยคที่ว่า “เราเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติอย่างแท้จริง ไม่ได้อยู่เหนือธรรมชาติ” ทำให้สงสัยคำอย่าง “ไม่เป็นธรรมชาติ”, “เทียม”, “สังเคราะห์” อยู่เสมอ
ถ้าเราเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติ และสิ่งเหล่านั้นเป็นผลพลอยได้จากเรา งั้นมันก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหมือนกันไม่ใช่หรือ?
การแทรกแซงนั้นอาจเป็นเชิงกลก็ได้ เช่น Stonehenge อาจเป็นเชิงชีววิทยา เช่นการคัดปรับปรุงสายพันธุ์สัตว์ให้เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์มากขึ้น อาจเป็นเชิงเคมี เช่นการสังเคราะห์น้ำมันจากพลาสติก หรืออาจเป็นการผสมผสานอย่างซับซ้อนของทั้งหมดนี้ เช่นวิสกี้ และยังมีลักษณะถ่ายทอดต่อได้ด้วย คือสิ่งที่ถูกสร้างโดยสิ่งเทียมก็ยังเป็นสิ่งเทียม
ภายใต้นิยามนี้ การที่มนุษย์ซึ่งเป็นสิ่งมีอยู่ตามธรรมชาติสามารถสร้างสิ่งเทียมได้ ไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจเลย ตามทฤษฎี นิยามนี้ยังขยายไปใช้กับผู้กระทำการคล้ายมนุษย์อย่างมนุษย์ต่างดาวสมมุติได้ด้วย เพียงแต่ยังไม่เคยจำเป็นในทางปฏิบัติ
แต่ความหมายรองที่ใช้ในวลีอย่าง “สารให้ความหวานเทียม” เทียบกับ “ยาฆ่าแมลงจากธรรมชาติ” นั้น ถ้าจะพิจารณาอย่างจริงจังก็ไม่น่าจะยืนระยะได้ดีนัก
ในอีกด้านหนึ่ง ภาษาและวัฒนธรรมมีข้อห้ามอยู่มาก และไม่ใช่ทุกข้อห้ามจะเลวร้ายในแง่ความเป็นอยู่ที่ดีของสังคมหรือความสุขของปัจเจก การโกหกเด็กบ้างเป็นครั้งคราวก็เป็นตัวอย่างง่าย ๆ ฉันคิดว่าสิ่งที่ถูกซ่อนไว้หลังข้อห้ามเช่นนั้นมีแนวโน้มจะถูกมองเป็น “สิ่งไม่เป็นธรรมชาติ” หรือบ่อยกว่านั้นคือ “เหนือธรรมชาติ”
ปกติฉันก็ไม่ค่อยเห็นด้วยกับคำพูดที่ว่าเราไม่ต้องการการปฏิวัติในฟิสิกส์ แต่ก็เข้าใจว่าฟิสิกส์ประสบความสำเร็จมากพอที่จะสร้างเครื่องจักรที่ใช้งานได้จริง และเราก็ต้องดูแลให้มันทำงานต่อไป
ความต่างในทางปฏิบัติอยู่ที่สิ่งมีชีวิตย่อยสลายสสารนั้นได้ง่ายแค่ไหน ถ้าย่อยได้ง่ายก็คืออาหาร แต่ถ้าย่อยไม่ได้เลย มันก็แย่กว่าสิ่งเทียมเสียอีก เป็น ปฏิปักษ์ต่อชีวิต
ทุกวันนี้ดูเหมือนจะมีแนวโน้มที่พยายามหาแนวคิดทางคณิตศาสตร์หรือฟิสิกส์มาใช้อธิบายชีวิต วิวัฒนาการ และจิตสำนึก
ฝั่ง E/Acc มองว่ากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์นำไปสู่ “ชีวิต” ในฐานะรูปแบบของการเพิ่มเอนโทรปี: https://www.quantamagazine.org/a-new-thermodynamics-theory-of-the-origin-of-life-20140122/
ใน Constructor Theory สิ่งที่ทำให้งานบางอย่างเกิดขึ้นได้และยังคงรักษาความสามารถในการทำให้งานนั้นเกิดขึ้นอีกได้ เรียกว่า constructor และมองว่าชีวิตคือ constructor
Assembly Theory เป็นงานของ Lee Cronin ที่นิยามวัตถุทั้งหมดผ่านความสามารถในการถูกประกอบหรือแยกออกด้วยเส้นทางที่สั้นที่สุด: https://iai.tv/articles/a-new-theory-of-matter-may-help-explain-life-lee-cronin-auid-2656
และยังมีสิ่งที่ Donald Hoffman พูดอยู่ช่วงนี้ด้วย บางทีมันอาจไม่ใช่เรื่องของชั้นพื้นฐานของความจริงเอง แต่เป็นเรื่องที่ว่าเราไม่อาจรู้มันได้
ช่วงนี้กำลังหมกมุ่นกับงานของ Michael Levin แห่ง Tufts มาก เขาศึกษาเรื่องอย่างพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมายของเซลล์และระบบของเซลล์ วิดีโอนี้เหมาะสำหรับเริ่มต้น: https://www.youtube.com/watch?v=p3lsYlod5OU
คำถามว่า “การกำเนิดของชีวิตเป็นการเปลี่ยนสถานะที่คาดหมายได้ในจักรวาลที่กำลังวิวัฒน์หรือไม่?” ตอบได้ค่อนข้างง่าย
เราไม่รู้ว่าจิตสำนึกเกิดขึ้นได้อย่างไร และก็ไม่อาจนิยามมันอย่างเคร่งครัดหรือระบุการมีอยู่ของมันได้อย่างไม่กำกวม เราเชื่อว่าเรามีจิตสำนึก แต่ก็ไม่แน่ใจว่ามีอยู่ในสัตว์อื่นหรือวัตถุอื่นหรือไม่
ดังนั้นตาม มีดโกนของอ็อกคัม เราจึงอาจตั้งสมมติฐานชั่วคราวได้ว่าสสารทั้งหมดมีจิตสำนึกอยู่ในระดับหนึ่ง และนี่คือสมมติฐานที่เรียบง่ายที่สุด ทางเลือกอีกทางคือต้องอ้างว่ามีเพียงสิ่งมีชีวิตเท่านั้นที่มีจิตสำนึกเป็นข้อยกเว้น ซึ่งไม่มีหลักฐานรองรับและมีข้อโต้แย้งมากมาย
เพราะฉะนั้นชีวิตจึงไม่ใช่สถานะพิเศษของสสารหรือพลังงาน และการเกิดขึ้นของชีวิตก็ไม่ใช่การเปลี่ยนสถานะที่ขัดกับกฎฟิสิกส์หรือต้องการคำอธิบายแยกต่างหาก
ชีวิตนั้นพิเศษในแง่ที่ซับซ้อนอย่างน่าทึ่งเมื่อเทียบกับแร่ธาตุ แต่ไม่พิเศษในแง่ที่มันยังคงอยู่ภายใต้กฎเดียวกับแร่ธาตุ
ไม่มีใครบอกว่าชีวิตขัดกับกฎฟิสิกส์ เท่าที่ผมเข้าใจ ประเด็นของบทความนี้คือโมเลกุลสามารถชนและจับตัวกันไปเรื่อย ๆ จนซับซ้อนพอที่ระบบคงสภาพตัวเองและจำลองตัวเองได้จะเกิดขึ้นโดยบังเอิญ และกระบวนการนี้อาจเป็นแบบกำหนดได้มากพอ จนเกิดขึ้นในช่วงเวลาใกล้เคียงกันแทบทุกแห่งบนสเกลเวลาระดับจักรวาล
นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากที่มองว่าจิตสำนึกแบบที่เราประสบเป็นคุณสมบัติอุบัติใหม่ มักเอนเอียงไปทาง panpsychism และมองว่าสสารกับจิตสำนึกเป็นองค์ประกอบปฐมภูมิร่วมกันของการเริ่มต้นความเป็นจริง แต่ panpsychism มีปัญหามาก อย่างแรกคือมันเป็นทวิภาวะ จึงต้องการเวทมนตร์แยกกันสองอย่างตั้งแต่ต้น ฟิสิกส์จัดการเฉพาะสสาร ดังนั้น panpsychism จึงถูกมองว่าเป็นปรัชญาที่น่าสนใจมากกว่าจะเป็นทฤษฎีวิทยาศาสตร์ ปัญหาถัดมาหลายอย่างก็เป็นเศษตกค้างของกรอบวัตถุนิยมเดิม เช่น จิตสำนึกดั้งเดิมของสสารจะสร้างรสหวานของน้ำตาลหรือความรักขึ้นมาได้อย่างไร คุณสมบัติทางจิตสำนึกนั้นอยู่ที่ไหน และจะระบุได้อย่างไร
ในมุมของมีดโกนของอ็อกคัม idealism ซึ่งได้รับความนิยมน้อยกว่า และมองว่าจิตสำนึกเป็นปฐมภูมิแล้วจึงบูตสสารขึ้นมาทีหลัง กลับดูเรียบง่ายกว่า แม้ตอนแรกจะไม่ค่อยตรงสัญชาตญาณ แต่ถ้าไปฟัง Don Hoffman, Bernardo Kastrup และคนอื่น ๆ จากมุมมองวิทยาศาสตร์และปรัชญาเชิงวิเคราะห์ มันกลับดูเหมือนเป็นกรอบเดียวที่สมเหตุสมผลจริง ๆ และยังแก้ปัญหาหลายอย่างทั้งในฟิสิกส์และปรัชญา ตัวอย่างเช่น หาก local realism เป็นเท็จ สสารอยู่ที่ไหนเมื่อจิตสำนึกไม่ได้รับรู้มัน และถ้าความน่าจะเป็นที่เราอยู่ในความเป็นจริงแท้จริงเพียงหนึ่งเดียวมีค่าเป็น 1/N แล้วเหตุใดเราจึงสมมติว่าเราอยู่ที่นั่น
ยังมีข้อดีเพิ่มเติมคือมันประสานเข้ากับสัญชาตญาณแบบอทวิภาวะของขนบที่มีบันทึกว่าดำเนินชีวิตอยู่กับความรู้แจ้งเช่นนั้น ไม่ว่าจะเป็นพุทธ Advaita เต๋า ซูฟี หรือคริสต์ศาสนาเชิงลึกลับ อย่างไรก็ดี มันต้องการการเปลี่ยนกรอบแนวคิดอย่างลึกซึ้ง และลึกกว่าที่คิดในตอนแรกมาก ดังนั้นแทนที่จะตอบสนองทันที ผมอยากแนะนำให้อ่านหรือฟังงานเขียนและการสนทนาของคนที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้
ถ้ารวบรวมไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยก็จะยังไม่เกิดอะไร แต่ถ้ารวบรวมมากพอก็จะกลายเป็นดาว จิตสำนึกก็อาจเป็นไปตามรูปแบบเดียวกันได้ และก็ยังสอดคล้องกับมีดโกนของอ็อกคัม
และความซับซ้อนทางเคมีเช่นนั้นก็ยังบ่งชี้แบบหลวม ๆ ด้วยว่ามีพลังงานอิสระที่ใช้การได้ ซึ่งก็เป็นเงื่อนไขจำเป็นของการจำลองตัวเองเช่นกัน