Квантовое происхождение жизни

Увидел статью известного физика Пола Дэвиса Квантовое происхождение жизни? (Paul C. W. Davies, A Quantum Origin of Life?). Следует отметить, что в честь Дэвиса в 1999 году астероид 1992 OG назвали именем Pauldavies.

Статья является первой в сборнике статьей Квантовые аспекты жизни, вышедшим в 2008 году. Предисловие написно сэром Пенроузом.

Поскольку при рассмотрении молекулярных связей квантовой механики избежать невозможно, то жизнь в любом случае завязана на квантовую механику. Поэтому Дэвис специально подчеркивает, что он рассматривает влияние квантовой механики на происхождение жизни не в смысле образования химических связей, а в глобальном смысле. Таковой Дэвис находит в утверждении, что все живые организмы являются информационными процессорами — они обладают генетической базой данной, которая реплицируется.

Дэвис говорит, что представления о квантовых вычислениях и квантовой обработки информации произвели революцию в понимании природы информации. Таким образом, он предлагает искать источник появления репликации информации уже на квантовом уровне. По мнению Дэвиса, ничто в классическом мире не может сравняться со скоростью переработки информации в квантовых процессах (кубит вместо бита).

Дэвис видит три возможных сценария связи квантовой механики с происхождением жизни:

‘1. Квантовая механика играла ключевую роль в происхождении жизни, но или утратила ее совершенно, или эта роль стала спорадической и второстепенной. Тем не менее в современных организмах могут сохраниться реликты древних систем переработки информации, такие как биохимические остатки, которые могут дать подсказки о древних биологических или даже предбиологических процессах.

2. Жизнь начиналась классически, но освоила некоторые «квантовые трюки», увеличивающие ее эффективность. Например, если какие-то биологические системы оказывались способны обрабатывать информацию квантовомеханически, они получали определенное преимущество в скорости и мощности ее обработки, так что можно ожидать, что естественный отбор открывал и усиливал такие способности, если это было возможно.

3. Жизнь стартовала как классическая комплексная система, но позже эволюционировала на «квантовый рубеж», где квантовая неопределенность создает границу эффективности биомолекулярных процессов.’

Далее в статье Дэвис спекулирует о возможности квантовой жизни (Q-life), рассматривает проблему декогеренции, предлагает аналогию жизни как «решения» алгоритма квантового поиска и в заключение обсуждает квантовую хореографию.

Я посмотрел в Google Scholar, кто цитирует статью Дэвиса. Можно сказать, что идея квантового происхождения жизни пока находится на очень ранней стадии экспоненциального роста, когда уверенно предсказать параметры экспоненты еще не представляется возможным.

Cреди сторонников квантового происхождения жизни обнаружились российские ученые, тандем из биолога и физика: академик Ю. Н. Журавлев и член-корреспондент М. А. Гузев. Ниже несколько цитат из их статьи 2014 года Квантовые аспекты изучения жизни:

‘С новым кризисом ожидается кардинальная перестройка всего биологического мышления на основе введения в биологию представлений квантовой механики. Здесь важно понять следующее: преодоление кризиса заключается не в том, чтобы признать, что живые системы используют кое-какие квантовые принципы, давно известные и хорошо описанные в учебниках биофизики. Преодоление заключается в необходимости ввести квантовые представления в самые основания биологии. К сожалению, и здесь изучаемое пространство все так же неприветливо, основания биологии (этой огромнейшей области нынешнего знания!) пока никак не сформулированы.’

‘Поэтому мы намерены в этой статье представить идею, что живые системы являются эпифеноменом квантовых систем, что жизнь происходит непосредственно из квантовых состояний, а все ее последующее обустройство химическими, биологическими и социальными атрибутами только материализует имевшиеся уже в квантовых системах функциональные эквиваленты.’

‘Предварительный рецепт для описания эволюции квантовой частицы можно заимствовать в форме идеи «квантового дарвинизма», предложенной В. Зуреком ровно 10 лет назад. Ведущий в этой области квантовой теории авторитет предлагает понимать в качестве квантового дарвинизма процесс, в котором наиболее полезная информация воспроизводится за счет неподходящей, несовместимой (incompatible) с общим паттерном измерения. Он развивал эти представления для целей квантовых измерений, но они как нельзя лучше подходят для описания начальных этапов эволюции, ведущих к появлению живых систем.’

‘Введение квантовой основы в модель эволюции живого создает новую, логически обоснованную онтологию происхождения живых систем путем развития из квантовых предшественников. Установление онтологической связи между микросостояниями квазичастиц и макросостояниями живых объектов представляется как временной ряд, в котором фазовые переходы осуществляются как смены носителей локальной информации.’

P.S. При поиске других свежих статей сторонников квантового происхождения жизни увидел статью литовских физиков:

Arvydas Tamulis and Mantas Grigalavicius, Quantum Mechanical Origin of Fatty Acid Life and Correlations with Anthropic Principle and Old Testament, Quantum Matter, Volume 3, Number 5, October 2014, pp. 460-468(9).

Авторы убеждены, что квантовое происхождение жизни подтверждает внимательное прочтение Ветхого завета.

Информация

Содержание книги Квантовые аспекты жизни (Quantum Aspects of Life)

http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/p581

Обратите внимание, что статья Дэвиса доступна бесплатно.

Ю. Н. Журавлев, М. А. Гузев, Квантовые аспекты изучения жизни, Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук, Выпуск № 5 (177), c. 5 — 17, 2014.

http://cyberleninka.ru/article/n/kvantovye-aspekty-izucheniya-zhizni

См. также

Про книгу Johnjoe McFadden, Jim Al-Khalili. Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology

Квантовая механика для биологов

Обсуждение

http://evgeniirudnyi.livejournal.com/134919.html


Comments are closed.