क्या एक जीवित प्राणी एक आकाशगंगा के आकार का हो सकता है?

क्यों जीवन पृथ्वी पर मिलने वाले आयामों तक सीमित है

हमारे ब्रह्मांड की वस्तुओं का आकार 10 ^-19 मीटर के एक छोटे पैमाने से भिन्न होता है, जिस पर क्वार्क्स हमारे साथ 10 ²⁶ मीटर की दूरी पर स्थित ब्रह्मांडीय क्षितिज पर बातचीत करते हैं। परिमाण के इन स्वीकार्य 45 आदेशों में, हम जो जीवन जानते हैं, वह केवल 9 आदेशों के बीच स्थित अपेक्षाकृत छोटे अंतराल द्वारा सीमित होता है: बैक्टीरिया और वायरस एक माइक्रोन, 10 ^-6 मीटर से कम होते हैं, और सबसे बड़े पेड़ों की ऊंचाई लगभग 100 मीटर तक पहुंच जाती है। हनी अगारिस, या आर्मिलारिया। [अमेरिकियों ने उन्हें मधु मशरूम कहा - लगभग। ट्रांस।], ओरेगन में ब्लू माउंटेंस के पैर में रहने वाले, एक एकल जीव होने की संभावना है जो 4 किलोमीटर से अधिक तक फैली हुई है। ज्ञात बुद्धिमान जीवन में परिमाण के तीन आदेशों के क्षेत्र में एक भी छोटा पैमाने है।

लेकिन क्या यह कोई अलग हो सकता है?

कम्प्यूटेशनल सिद्धांत की प्रगति से पता चलता है कि चेतना और बुद्धि को क्वाड्रिलिन आदिम तत्वों की आवश्यकता होती है - "आकृति"। चूंकि हमारे मस्तिष्क में न्यूरॉन्स होते हैं, जो कि वास्तव में, विशेष रूप से सहकारी एककोशिकीय जीव हैं, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि हमारी क्षमताओं का प्रदर्शन करने के लिए जैविक कंप्यूटर को मस्तिष्क के आकार में तुलनीय होना चाहिए।



हम कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणाली के लिए हमारी तुलना में छोटे न्यूरॉन्स बनाने की संभावना मान सकते हैं। इलेक्ट्रिकल सर्किट के तत्व अब न्यूरॉन्स की तुलना में बहुत छोटे हैं। लेकिन उनका व्यवहार सरल है, इसके अलावा, उन्हें (ऊर्जा आपूर्ति, शीतलन, संचार) का समर्थन करने वाले एक अधिरचना की आवश्यकता होती है, जो बहुत अधिक स्थान लेता है। सबसे अधिक संभावना है, पहले बुद्धिमान सिस्टम हमारे शरीर के आकार में तुलनीय होंगे, इस तथ्य के बावजूद कि वे मौलिक रूप से विभिन्न सामग्रियों और आर्किटेक्चर पर आधारित होंगे। इससे यह भी पता चलता है कि मीटर स्केल में कुछ खास है।

विशाल पैमाने के अंत के बारे में क्या? विलियम बुरॉग्स ने अपने उपन्यास द टिकट द बस्ट में कल्पना की थी कि ग्रह की सतह के नीचे "क्रिस्टल के अनहेल्दी डिपॉजिट में निरपेक्ष शून्य सोच के पास एक विशाल अकार्बनिक चेतना है।" खगोलशास्त्री फ्रेड हॉयल ने बुद्धिमान और सुपर-बुद्धिमान "ब्लैक क्लाउड" के बारे में नाटकीय रूप से लिखा, जिसका आकार पृथ्वी से सूर्य तक की दूरी के बराबर है। उनका विचार डायसन के क्षेत्रों से पहले था, बड़े पैमाने पर संरचनाएं जो पूरी तरह से स्टार को घेरती हैं और अपनी अधिकांश ऊर्जा को दूर ले जाती हैं। यह गणनाओं द्वारा समर्थित है जो मेरे सहयोगी फ्रेड एडम्स और मैं करते हैं। यह पता चला है कि आज की आकाशगंगाओं में जानकारी के प्रसंस्करण के लिए सबसे कुशल संरचनाएं मरती हुई लाल दिग्गजों द्वारा उठाई गई भीषण हवाओं में पाई जा सकती हैं। हजारों वर्षों से, धूल से घिरे लाल दिग्गज ऊर्जा की आवश्यक मात्रा प्रदान करते हैं, एक अरब स्थलीय ग्रहों के जीवमंडल की अनुमानित क्षमता से अधिक करने के लिए एन्ट्रापी और पर्याप्त कच्चे माल की पर्याप्त रूप से बड़ी ढाल है।

ये जीवन रूप कितने बड़े हो सकते हैं? दिलचस्प विचारों को न केवल एक जटिल मस्तिष्क की आवश्यकता होती है, बल्कि तैयार करने के लिए भी पर्याप्त समय होता है। न्यूरॉन्स में सूचना हस्तांतरण की गति 300 किमी प्रति घंटा है, अर्थात्, सिग्नल मानव मस्तिष्क को लगभग 1 एमएस में पार करता है। यह पता चलता है कि इस तरह के संक्रमण के 2 ट्रिलियन एक व्यक्ति के जीवन में फिट होते हैं (और उनमें से प्रत्येक एक समृद्ध और अत्यंत समानांतर संरचना द्वारा बढ़ाया जाता है)। यदि हमारा मस्तिष्क और हमारे न्यूरॉन्स 10 गुना लंबे थे, और संकेतों के जीवनकाल और गति में बदलाव नहीं हुआ, तो हमारे पूरे जीवन में 10 गुना कम विचार होंगे।

यदि हमारा मस्तिष्क सौर मंडल के आकार तक बढ़ गया, और संकेतों को प्रकाश की गति से प्रेषित किया गया, तो एक समान मात्रा में संदेशों को प्रसारित करने के लिए पूरे ब्रह्मांड की वर्तमान आयु की आवश्यकता होगी, जो विकास के लिए समय नहीं छोड़ेगा। यदि मस्तिष्क हमारी आकाशगंगा का आकार होता, तो समस्या और भी विकट हो जाती। इसके गठन के क्षण से, अंत से अंत तक इसे पार करने वाले केवल 10,000 संदेशों के लिए पर्याप्त समय होगा। इसलिए, मानव जीवन की तुलना में जटिलता के साथ जीवन रूपों की कल्पना करना काफी मुश्किल है, तराजू पर कब्जा करना जो एक स्टार के आकार से बहुत अधिक है। यदि वे अस्तित्व में होते, तो उनके पास किसी भी चीज़ के लिए पर्याप्त समय नहीं होता।

दिलचस्प बात यह है कि भौतिक निकायों के लिए लागू पर्यावरण संबंधी बाधाएं भी बुद्धिमत्ता के उद्भव के लिए आवश्यक जीवन को सीमित करती हैं। उच्चतम सीक्वियो की ऊंचाई 100 मीटर से अधिक पानी जुटाने में उनकी अक्षमता से सीमित है - यह प्रतिबंध पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण बल (नीचे पानी खींच), और वाष्पीकरण, गीलेपन और सतह के तनाव को जाइलम (इसे ऊपर खींच) में संयोजन है। यदि हम यह मान लें कि अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण और वायुमंडलीय दबाव पृथ्वी से 10 गुना से अधिक नहीं होगा, तो हमें वही प्रतिबंध मिलेंगे जो परिमाण के आदेशों के एक जोड़े से अधिक नहीं हैं।

यदि हम यह भी मानते हैं कि अधिकांश जीवन ग्रहों, चंद्रमाओं या क्षुद्रग्रहों से बंधा है, तो गुरुत्वाकर्षण भी एक प्राकृतिक पैमाना तय करता है। ग्रह के बढ़ने और उसके गुरुत्वाकर्षण में वृद्धि के साथ, काल्पनिक जानवरों की हड्डियों (या उनके समतुल्य) पर बल बढ़ता है - क्रिश्चियन ह्यूजेंस ने 17 वीं शताब्दी में इसके बारे में लिखा था। पशु को इस तरह के बल का सामना करने के लिए हड्डियों के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाने की आवश्यकता होगी, और यह जानवर के आकार के वर्ग के रूप में बढ़ जाता है। हालांकि, शरीर के वजन में वृद्धि, आकार के घन की तरह, ये प्रभाव जल्दी से दूर हो जाते हैं। औसतन, मोबाइल स्थलीय जीवों का अधिकतम द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण में वृद्धि के साथ लगभग रैखिक रूप से घटता है। तदनुसार, पृथ्वी पर 10 गुना कम गुरुत्वाकर्षण वाले ग्रह पर, जानवर 10 गुना अधिक जीवित रह सकते हैं।



लेकिन ग्रहों के लिए न्यूनतम आकार हैं - यदि यह छोटा है (पृथ्वी के द्रव्यमान के एक दसवें से कम), तो यह वातावरण को धारण करने में सक्षम नहीं होगा। फिर से हम उन आकारों के सापेक्ष 10 के एक कारक तक सीमित हैं जो हम पृथ्वी पर देखते हैं।

जीवन को भी ठंडा करने की जरूरत है। कंप्यूटर चिप डेवलपर्स कंप्यूटिंग द्वारा उत्पन्न गर्मी को हटाने के लिए लगातार संघर्ष कर रहे हैं। जीवित चीजों में एक ही समस्या है: बड़े जानवरों में सतह क्षेत्र या त्वचा के लिए मात्रा का एक उच्च अनुपात होता है। चूँकि जानवर की त्वचा को ठंडा करने के लिए त्वचा जिम्मेदार है, और आयतन से गर्मी उत्पन्न होती है, इसलिए बड़े जानवरों को कम कुशलता से ठंडा किया जाता है। जैसा कि मैक्स क्लीबर ने पहली बार 1930 के दशक में गणना की थी, स्थलीय जानवरों में प्रति किलोग्राम चयापचय दर 0.25 की डिग्री में पशु के द्रव्यमान के अनुपात में घट जाती है। दरअसल, अगर हीटिंग दर कम नहीं हुई, तो बड़े जानवरों को बस पकाया जाएगा। यदि हम मानते हैं कि एक स्तनधारी के सामान्य कामकाज के लिए, न्यूनतम चयापचय दर एक ट्रिलियन वाट प्रति नैनोग्राम होनी चाहिए, तो हम एक मिलियन किलोग्राम के क्रम के जीवों के अधिकतम आकार पर पहुंचेंगे - जो कि ब्लू व्हेल के द्रव्यमान के 10 गुना से कम है, शायद सबसे बड़ा कभी भी रहता था। पृथ्वी के जीव।

आप सिद्धांत रूप में, आकार में बड़े जानवरों की कल्पना कर सकते हैं। लैंडौयर सिद्धांत के आधार पर, जो गणना के लिए आवश्यक ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा का वर्णन करता है, और यह मानते हुए कि एक सुपरसामिस्टिक सुस्त बहुकोशिकीय जीव के ऊर्जा संसाधन केवल इसकी कोशिकाओं के धीमी प्रजनन पर खर्च किए जाते हैं, हम पाते हैं कि इसके यांत्रिक समर्थन की समस्याएं गर्मी हटाने की समस्याओं से आगे निकल जाती हैं और विकास के लिए मुख्य सीमित कारक के रूप में कार्य करती हैं। । लेकिन इस तरह के पैमाने पर, यह स्पष्ट नहीं हो जाता है कि ऐसा प्राणी क्या करेगा या यह विकास के परिणामस्वरूप कैसे दिखाई देगा।

क्लासिक फिल्म "दस डिग्री" को चार दशक पहले शूट किया गया था, लेकिन इसका प्रभाव बहुत गहरा है। यह जुड़ा हो सकता है, उदाहरण के लिए, इस तथ्य के साथ कि वैज्ञानिक उपयोग में क्रमिक अनुमानों को मजबूती से स्थापित किया गया है, और यह कार्टोग्राफिक सॉफ़्टवेयर, जैसे कि Google Earth के निर्माण के लिए प्रेरणा के रूप में कार्य करता है।



फिल्म के प्रभाव को माइक्रोवर्थ में विसर्जन के बीच की कहानी में अद्भुत समरूपता द्वारा बढ़ाया गया है (जिसमें पर्यवेक्षक एक सब-न्यूक्लियर पैमाने पर लेक शिकागो के किनारे पिकनिक पैमाने से अंदर की ओर डुबकी लगाता है) और मैक्रोवर्ल्ड (जिसमें हम पृथ्वी और इसकी सामग्री अंतरिक्ष के बड़े पैमाने पर उड़ जाते हैं) में आंदोलन करते हैं। ।

क्या यह संयोग से था कि हम, तर्कसंगत प्राणी, दोनों दिशाओं में जाने और ब्रह्मांड के बड़े और छोटे पैमानों का अध्ययन करने में सक्षम थे? शायद नहीं।

ग्रेगरी लॉफलिन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के सांता क्रूज़ में खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के प्रोफेसर हैं। पुस्तक " फाइव एरास ऑफ द यूनिवर्स - इनसाइड द फिजिक्स ऑफ इन्फिनिटी " के सह-लेखक , oklo.org पर एक ब्लॉग लिखते हैं।