👨🏿‍✈️ 🤙🏻 🔲 जैविक विकास के भौतिक सिद्धांतों के रास्ते पर। अनुवाद का अंत + पूर्ण पाठ 👺 🏊 👩🏾‍🎓

एम। काटज़ल्सन, जे। वुल्फ और ई। कुनिन के एक लेख का संक्षिप्त अनुवाद
जैविक विकास के भौतिक सिद्धांतों की ओर
मिखाइल आई। केटल्सन, यूरी आई। वुल्फ, यूजीन वी। कूनिन
मूल लेख
(दो पिछले हिस्से पहले ही प्रकाशित हो चुके हैं: शुरुआत और निरंतरता )

क्या भौतिकी और जीव विज्ञान का अभिसरण संभव है?

इस तरह के विचारों का सुझाव देने वाला एक लेख, मुझे खगोल वैज्ञानिक और विज्ञान लोकप्रिय सर्गेई पोपोव को दाखिल करने में दिलचस्पी थी। प्रीप्रिंट्स की उनकी समीक्षाओं में, एक पेचीदा शीर्षक के साथ एक लेख का उल्लेख किया गया था, और लेखकों में - यूजीन कुनिन। मैंने इस लेखक की पुस्तक "लॉजिक ऑफ़ चांस" को पढ़ना शुरू किया ... बेशक, केवल कुछ खंड। इंजीनियरिंग शिक्षा, तकनीकी अनुवाद, लोकप्रिय विज्ञान लेखों को पढ़ना - यह सब मुझे देशद्रोही विचार के लिए प्रेरित करता है - मिखाइल कैट्सल्सन और यूरी वुल्फ के साथ मिलकर यूजीन कुनिन द्वारा लिखे गए लेख का एक छोटा अनुवाद करने के लिए।

अमूर्त

जैविक प्रणाली एक जटिल संगठन को प्राप्त करती है जो अब तक ज्ञात निर्जीव वस्तुओं में से किसी की जटिलता से अधिक है। जैविक निकाय निस्संदेह क्वांटम भौतिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी के नियमों का पालन करते हैं। हालांकि, आधुनिक भौतिकी पर्याप्त रूप से मॉडल का वर्णन करने और जैविक जटिलता के विकास की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त है?

यह लेख सांख्यिकीय ऊष्मप्रवैगिकी और जैविक विकास के जनसंख्या-आनुवंशिक सिद्धांत के बीच सादृश्यों का विस्तृत विश्लेषण प्रदान करता है। प्रस्तुत उपमाओं के आधार पर, हम जीव विज्ञान में सैद्धांतिक दृष्टिकोणों और विकास के मुख्य संक्रमण अवधियों के संबंध में नए दृष्टिकोणों को रेखांकित करते हैं, साथ ही थर्मोडायनामिक क्षमता के जैविक समकक्ष का प्रस्ताव करते हैं, जो स्पष्ट जनसंख्या को बदलने की प्रवृत्ति को दर्शाता है।

यह माना जाता है कि गहरी उपमाएँ हैं: जैविक संस्थाओं के गुणों और एक तरफ उन में प्रक्रियाओं के बीच, और भौतिक विज्ञान में कोई भीququibibrium कांच जैसी वस्तुओं के लिए नहीं है। इस तरह की प्रणालियों का उल्लंघन होता है, जिसके माध्यम से एक वैश्विक न्यूनतम के साथ मुक्त ऊर्जा संघर्ष का एक स्थानीय राज्य होता है, जिसके परिणामस्वरूप "नवजात गुण" होते हैं। हम नवजात गुणों की अभिव्यक्तियों की जांच करके इसी तरह की उपमाओं का प्रसार करते हैं, जैसे कि जैविक विकास में चयन के विभिन्न स्तरों के बीच। इस तरह के निराशा प्रभाव जैविक जटिलता के विकास में खुद को चालक के रूप में प्रकट करते हैं।

इसके अलावा, हम बहुआयामी अनुकूली परिदृश्यों में विकास की ओर मुड़ते हैं, उन्हें रिसाव (परावर्तन) के सिद्धांत के दृष्टिकोण से देखते हैं, और हम मानते हैं कि महत्वपूर्ण सीमा से ऊपर के स्तर पर रिसाव जटिल जीवों के वृक्ष-समान विकास को निर्धारित करता है। साथ में लिया गया है, भौतिक विज्ञान और जीव विज्ञान में मौलिक प्रक्रियाओं के बीच ऐसे कई कनेक्शन का मतलब है कि जैविक विकास के एक सार्थक भौतिक सिद्धांत का निर्माण एक निरर्थक प्रयास नहीं हो सकता है। हालांकि, यह उम्मीद करना यथार्थवादी नहीं होगा कि इस तरह के सिद्धांत को "एक स्कूपिंग" के माध्यम से बनाया जा सकता है; यहां तक कि अगर हम इसके लिए आगे बढ़ते हैं, तो यह विकासवादी प्रक्रियाओं के विभिन्न भौतिक मॉडल के एकीकरण के माध्यम से ही हो सकता है। इसके अलावा, सैद्धांतिक भौतिकी की मौजूदा रूपरेखा जटिलता के जैविक स्तर के पर्याप्त मॉडलिंग के लिए शायद ही संतोषजनक है, और, शायद, भौतिकी में नए विकास की आवश्यकता है।

परिचय

जीवित जीव और निर्जीव पदार्थ के बीच अंतर क्या हैं? रासायनिक संरचना और संरचना के संदर्भ में इस प्रश्न का स्पष्ट उत्तर है। (कम से कम, क्योंकि केवल एकमात्र उपयुक्त मामला, अर्थात् पृथ्वी पर जीवन, यह संदर्भित करता है)। लेकिन जब जीवन के विकास की बुनियादी प्रक्रियाओं की बात आती है, तो अंतर कम स्पष्ट हो जाता है। डार्विनियन परंपरा में, यह दावा करना लुभावना है कि जीवन का विकास योग्यतम के जीवित रहने के माध्यम से किया जाता है [1-4]।

हालांकि, इस प्रक्रिया की विशिष्टता पर सवाल उठाया जा सकता है, क्योंकि ब्रह्मांड के पूरे इतिहास में सबसे स्थिर (अनुकूलित) संरचनाओं का सामना करने वाले परिवर्तन शामिल हैं। इसके अलावा, प्रतिकृति (प्रजनन) की प्रक्रिया अपने आप में अनोखी नहीं है और न केवल जीव विज्ञान में मौजूद है: क्रिस्टल भी दोहराते हैं। समय और स्थान के स्थूल तराजू पर, हालांकि, जीवन निश्चित रूप से एक स्पष्ट घटना लगता है। ब्रह्माण्ड में विद्यमान अन्य परिघटनाओं से भिन्न जीवन की विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक भौतिकी के ढांचे में जैविक विकास की प्रमुख प्रक्रियाओं का अध्ययन करना महत्वपूर्ण प्रतीत होता है [5, 6]।

शायद मानव खोज गतिविधि के अन्य क्षेत्रों से आधुनिक भौतिकी को अलग करने वाली मुख्य विशेषता सिद्धांत और प्रयोग के बीच स्पष्ट संबंध है, जिसमें सत्यापन योग्य सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का उपयोग करके अनुसंधान कार्यक्रम बनाए जाते हैं। एक सामान्य अर्थ में, आधुनिक जीव विज्ञान, सिद्धांत पर आधारित विज्ञान नहीं है, जिस अर्थ में भौतिकी की व्याख्या की जाती है। लेकिन एक महत्वपूर्ण अपवाद है, जनसंख्या आनुवांशिकी (जीव विज्ञान की एक औपचारिक शाखा जो सैद्धांतिक भौतिकी के एक क्षेत्र के रूप में प्रभावी रूप से संरचित है), मुख्य रूप से सांख्यिकीय ऊष्मप्रवैगिकी [7-10] के समान है।

इसके अलावा, जनसंख्या आनुवंशिकी के गणितीय मॉडल इम्यूनोलॉजी [11, 12] और जैविक ऑन्कोलॉजी में अत्यधिक प्रभावी हैं [13-16], जो, शायद, यह सुझाव देता है कि जीव विज्ञान में सिद्धांत के आगे पैठ वास्तविक और उत्पादक हो सकता है। आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकी कई मजबूत बंधनों वाला एक क्षेत्र है, जिसमें भौतिकी के सबसे विविध उपखंडों को परस्पर जोड़ा जाता है। वर्तमान में, जनसंख्या आनुवंशिकी या सैद्धांतिक जीव विज्ञान के किसी अन्य क्षेत्र में इस तरह के नेटवर्क का हिस्सा नहीं है। यह तर्क करना संभव है कि यह पृथक्करण इष्टतम नहीं है, क्योंकि सैद्धांतिक भौतिकी की कई शाखाएं जीव विज्ञान में जानकारी प्रदान करेगी और सैद्धांतिक विकास को प्रोत्साहित करेगी।

और फिर भी, अभी भी इस तरह के एक सीमा-पार का सवाल है: क्या आधुनिक भौतिकी पर्याप्त रूप से सेवा (सहायता प्रदान) जीव विज्ञान से भरी हुई है? इसी तरह का एक सवाल, विभिन्न योगों में (विशेष रूप से, "जीव विज्ञान के लिए जीवविज्ञान reducible"), का एक लंबा और बहुत नाटकीय इतिहास है (उदाहरण के लिए, [17, 18])।

ऐतिहासिक या दार्शनिक योजना के विवरण में जाने के बिना, हम किसी भी धारणा को अस्वीकार करते हैं कि जीवन मौजूदा सामान्य लोगों के बजाय "जैविक" भौतिकी के कुछ विशेष कानूनों का पालन कर सकता है। उदाहरण के लिए, क्वांटम यांत्रिकी आम तौर पर काफी प्रभावी है और जीवित जीवों पर लागू होती है, किसी भी अन्य पदार्थ की तरह। समस्या यह है कि यह मजबूत सिद्धांत, एक निश्चित सीमा तक, "हर चीज का सिद्धांत" माना जा सकता है, क्योंकि यह जैविक घटना [19, 20] की व्याख्या के लिए बहुत कम है। बेशक, क्वांटम-मैकेनिकल गणना जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के विश्लेषण में उपयोगी हो सकती है, लेकिन वे विकास को समझने में हमारी मदद नहीं कर सकते हैं। इसलिए, यह माना जाता है कि भौतिक अवधारणा, जो जैविक घटनाओं के सैद्धांतिक विवरण में मौलिक हो सकती है, वह है उपस्थिति (या घटना, आपातकालीन), अर्थात्, बड़े समुच्चय का सामूहिक व्यवहार, जो उनके घटक घटकों के व्यवहार से गुणात्मक रूप से भिन्न होता है। "अधिक भिन्न है" इसलिए एंडरसन [19-24] द्वारा औपचारिक रूप से तैयार किया गया है।

फलदायक विचारों वाली उनकी पुस्तक में, “जीवन क्या है? एक जीवित कोशिका का भौतिक पहलू "श्रोडिंगर ने कई प्रमुख बिंदुओं को व्यक्त किया, जो 70 वर्षों के बाद भी, जीव विज्ञान के लिए भौतिकी के महत्व के बारे में कई चर्चाओं का आधार बने हुए हैं। [25] संभवतः सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है (उस समय काल्पनिक) आणविक वाहक की आनुवंशिकता "एपेरियोडिक क्रिस्टल" के रूप में। एप्रोडिक क्रिस्टल की एक ऐसी परिभाषा में श्रोडिंगर गलत था, और अब तक यह रूपक उन मूलभूत गुणों को समाहित करता है, जिन्हें बाद में जैविक सूचना वाहक, डीएनए और आरएनए [26-28] के (श्रोडिंगर के प्रभाव के बिना नहीं) खोजा गया था।

न्यूक्लिक एसिड के अणु, विशेष रूप से डीएनए में, स्थानिक संरचना की एकरूपता (और आवधिकता) को मुख्य अनुक्रम के कई विविधता दक्षता (एपेरियोडैसिटी) के साथ जोड़ते हैं। इन विशिष्ट विशेषताओं के संयोजन ने न्यूक्लियर एसिड को केवल ज्ञात अणुओं को स्टोर करने और डिजिटल जानकारी को प्रसारित करने के लिए उपयुक्त बनाया है [29], जो श्रोडिंगर की भविष्यवाणी के अनुसार पूर्ण है। जैसा कि आधुनिक भौतिकी के लिए, जैविक "एपेरियोडिक क्रिस्टल" का अर्थ कभी-कभी "चश्मा" [19, 20] होता है। वास्तव में, कांच और जैविक संरचनाओं की स्थिति और नीचे चर्चा की गई घटनाओं के बीच, विभिन्न स्तरों पर गहरी समानताएं हैं। इसी समय, यह दिखाया जाएगा कि महत्वपूर्ण अंतर हैं: एक निश्चित अर्थ में, चश्मा अत्यधिक यादृच्छिकता का प्रदर्शन करते हैं।

एक अन्य प्रसिद्ध श्रोडिंगर ने कहा कि जीव "नकारात्मक एन्ट्रापी" (या नकारात्मकता) का उपयोग करते हैं, एक ऐसा शब्द जो श्रोडिंगर को स्पष्ट रूप से पसंद है लेकिन शोधकर्ताओं द्वारा नहीं उठाया गया था) संभवतः भ्रामक है। आश्चर्यजनक रूप से, श्रोडिंगर के समय, यह व्यापक रूप से माना जाता था, हालांकि अनिश्चित, कि जीवित चीजों जैसी जटिल प्रणाली कभी-कभी ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून का उल्लंघन करती है, और इस तरह के स्पष्ट "उल्लंघन" के लिए एक विशेष स्पष्टीकरण की आवश्यकता होती है [30]।

अब हम एन्ट्रापी की प्रकृति और उष्मागतिकी के दूसरे नियम को बेहतर ढंग से समझते हैं, इसलिए श्रोडिंगर का यह दृष्टिकोण स्पष्ट करना और आवश्यक है। जाहिर है, जीवमंडल और पृथ्वी एक पूरे के रूप में बंद सिस्टम नहीं हैं, बल्कि ऊर्जा के निरंतर प्रवाह के लिए खुले हैं, जो ज्यादातर सूर्य से आते हैं (अपेक्षाकृत कम पर्यावरणीय महत्व के अन्य स्रोतों में पृथ्वी के आंतों में भारी तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय शामिल हैं)।

सांसारिक जीवन प्रकाश संश्लेषण द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा के इस प्रवाह का लाभ उठाता है (जीव जो सेल घटकों को बायोसिंथेसाइज़ करने के लिए प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं) एक निश्चित सीमा तक, फोटोकैमिकल मशीनों की तरह कार्य करते हैं। बेशक, जब सूर्य-पृथ्वी प्रणाली पर विचार करते हैं, तो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून के उल्लंघन की कोई उपस्थिति नहीं है। प्रत्येक व्यक्तिगत जीव, जनसंख्या, या पारिस्थितिकी तंत्र भी एक ऊष्मागतिकीय रूप से खुली प्रणाली है। और अधिक उपयुक्त यह दावा होगा कि श्रोएडिंगर के विचित्र कथन के अनुसार, जीव मुख्य रूप से रासायनिक निर्माण ब्लॉकों के साथ-साथ ऊर्जा का उपभोग करते हैं।

हालांकि, 'निगेट्रोपी' को प्रस्तुत करने में श्रोडिंगर की वास्तविक प्रेरणा के बारे में, हम कह सकते हैं कि यह जीव विज्ञान की कुछ सबसे मौलिक और जटिल समस्याओं से संबंधित है, अर्थात्, एक अद्भुत आदेश और जीवित जीवों में विशाल जटिलता का संरक्षण और संरक्षण। जटिलता निस्संदेह विज्ञान के सभी में सबसे अधिक समस्याग्रस्त अवधारणाओं में से एक है, यह व्यापक परिभाषाओं का विरोध करता है [34]। वास्तव में, जटिलता की सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली परिभाषाएँ संदर्भ-संवेदनशील हैं। जीव विज्ञान में, जटिलता महत्वपूर्ण है, कम से कम जीनोम, जीव और पारिस्थितिकी तंत्र के स्तर पर [35, 36]।

जीनोम जटिलता को स्पष्ट रूप से न्यूक्लियोटाइड साइटों की संख्या द्वारा व्याख्या की जा सकती है जिन्हें चुना जाना है और इस प्रकार जैविक रूप से महत्वपूर्ण जानकारी [37-39] ले जाते हैं, हालांकि विस्तृत परिभाषा जीनोम स्तर पर जटिलता के अन्य महत्वपूर्ण स्रोतों को ध्यान में नहीं रखती है, जैसे कि वैकल्पिक प्रतिलेखन दीक्षा। और यूकेरियोट्स में वैकल्पिक splicing। जीव और पारिस्थितिकी के संबंध में जटिलता को आमतौर पर संबंधित प्रणालियों [40] में अलग-अलग घटकों और / या पदानुक्रम स्तरों की संख्या के रूप में माना जाता है। सटीक परिभाषाओं के बावजूद, यह स्पष्ट प्रतीत होता है कि निरंतरता बनी हुई है, कभी-कभी जटिलता का बढ़ता स्तर जीवन की एक असाधारण विशेषता है और सैद्धांतिक निर्माणों के लिए मुख्य चुनौती है।

भौतिकी और जीव विज्ञान के बीच बातचीत का सबसे पारंपरिक साधन बायोफिज़िक्स है, जो जैविक मैक्रोमोलेक्यूल की संरचना और गतिशीलता के गुणों का अध्ययन करता है, साथ ही साथ कोशिकाओं और जीवों की संरचना उनके कार्यों के साथ मिलकर भौतिकी में अपनाए गए दृष्टिकोण का उपयोग करता है। बायोफ़िज़िक्स के विभिन्न क्षेत्र कई दशकों [41] उत्पादक और सफल साबित हुए हैं। हालांकि, यह अभी भी भौतिक विज्ञान और जीव विज्ञान के बीच बातचीत का एक अलग अतिरिक्त क्षेत्र है, जिसके तहत भौतिक प्रक्रियाओं का वर्णन, मॉडल और जैविक प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, जनसंख्या स्तर पर विकास।

पहले से ही बोह्र ने विशुद्ध रूप से भौतिक, जीवों के लिए संरचनात्मक दृष्टिकोण और जीवित प्राणियों के रूप में "समग्र" प्रकृति के बीच पूरक के लिए विशेष महत्व (पूरक के सिद्धांत की सामान्य चर्चा के भाग के रूप में) को संलग्न किया है। [४२] ऊष्मागतिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी के बीच समानता को चित्रित करने का सिद्धांत, एक ओर, और दूसरी ओर जनसंख्या आनुवंशिकी, पहली बार प्रसिद्ध सांख्यिकीविद् और जनसंख्या आनुवंशिकी के सिद्धांत के संस्थापक द्वारा प्रस्तावित किया गया था, रोनाल्ड फिशर पिछली शताब्दी के 20 के दशक में वापस आया [43], और बाद के वर्षों में। इस प्रक्रिया के लिए एक सैद्धांतिक दृष्टिकोण का विकास [7,9,10]।

विभिन्न रूपों में, सांख्यिकीय यांत्रिकी से सैद्धांतिक औपचारिकता (सिद्धांत का वर्णन करने के लिए गणितीय मॉडल) तेजी से जैविक विकास के मॉडल का औचित्य साबित करने के लिए उपयोग किया गया है। इसी तरह के अन्य गणितीय मॉडलों में, अनुकूली परिदृश्यों पर विकास का विश्लेषण करने के लिए परावर्तन सिद्धांत का उपयोग महत्वपूर्ण अनुप्रयोग [44-46] पाता है। विकासवादी जीवविज्ञान में भौतिकी के इस तरह के प्रवेश का मुख्य लक्ष्य बहुत महत्वाकांक्षी है: यह जैविक विकास के भौतिक सिद्धांत के विकास से अधिक कुछ भी नहीं है, या यहां तक कि भौतिकी के एक हिस्से में जीव विज्ञान के परिवर्तन [5,6]।

जाहिर है, इस तरह के एक व्यापक कार्यक्रम, भले ही सिद्धांत में लागू किया गया हो, एक झपट्टा में लागू नहीं किया जा सकता है। विचारों के उपयोग से एक विविध विकासवादी प्रक्रिया के मॉडलिंग और सैद्धांतिक भौतिकी के गणितीय तंत्र का इस उम्मीद में केवल एक ही समय में एक चरण में प्रगति संभव है कि अंत में इस तरह के मॉडल को एक सामंजस्यपूर्ण सैद्धांतिक आधार में संयोजित करना संभव होगा।

इस लेख में, हम जैविक विकास के कई पहलुओं पर चर्चा करते हैं, जहां सैद्धांतिक विचार जो कि संघनित भौतिक अवधारणाओं से शुरू होते हैं, संभव लगते हैं। हम इस कथन पर विचार करने का प्रस्ताव करते हैं कि भौतिक सिद्धांत विकास की वर्तमान समझ के लिए एक गैर-तुच्छ योगदान करने में सक्षम है, और भौतिकी में नवीनतम सैद्धांतिक विकास शायद तभी मांग में होंगे जब जटिलता स्तर की उपस्थिति और विकास की घटना को पूरी तरह से ध्यान में रखा जाए, जो कि जैविक प्रणालियों की विशेषता है।

* सारांश में लेख के निम्नलिखित खंड

ऊष्मप्रवैगिकी और जनसंख्या आनुवंशिकी और बुनियादी विकासवादी बदलाव में समानताएं

यद्यपि सांख्यिकीय यांत्रिकी और जनसंख्या आनुवंशिकी की तुलना में उपमाओं का अस्तित्व पहले से ही पिछले शोधकर्ताओं द्वारा नोट किया गया था, एक विस्तृत तुलना सेलाना और हिर्श द्वारा स्थापित की गई थी, 2005 [7], इसके बाद बार्टन एट अल। [9, 10] (तालिका 1) द्वारा विकास किया गया था।

इस प्रकार, विकासवादी संक्रमणों का प्रतिनिधित्व पहले प्रकार के एडियाबेटिक संक्रमणों के एनालॉग्स द्वारा किया जाता है, जबकि विकासवादी सूचना और विकासवादी तापमान (प्रभावी जनसंख्या आकार) का घनत्व थर्मोडायनामिक रूप से संबंधित चर हैं।

जीवन, कांच और पैटर्न: निराशाजनक प्रणाली और जैविक विकास

एडवर्ड्स और एंडरसन [58] द्वारा पहले प्रस्तुत "स्पिन ग्लास का सिद्धांत" के अनुसार, आधुनिक भौतिकी में यह माना जाता है कि ग्लास पदार्थ की एक निश्चित अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है जो संतुलन और नोक्विलीब्रियम [59-62] के बीच मध्यवर्ती है।

कांच की एक विशिष्ट संपत्ति उम्र बढ़ने, या संरचनात्मक छूट है। उदाहरण के लिए, मान लें कि हम तरल या ठोस अवस्था में किसी पदार्थ के संतुलन चरण में एक विशिष्ट विशेषता को परिभाषित करते हैं, उदाहरण के लिए, एक धातु (या तरल धातु) की प्रतिरोधकता। "संतुलन" राज्य को इस तथ्य की विशेषता है कि हीटिंग चक्र के बाद के माप में (प्रारंभिक तापमान के लिए बाद में ठंडा होने के साथ धीमी गति से हीटिंग), हम प्रतिरोधकता का एक ही मूल्य प्राप्त करते हैं। ग्लास के लिए, माप से माप तक माप को धीरे-धीरे बदलना संभव है। कांच के लिए संभावित ऊर्जा (या परिदृश्य, जब जैविक अर्थ में शब्द का उपयोग करते हुए) की राहत एक बहुत व्यापक ऊर्जा वितरण के साथ बाधाओं द्वारा अलग किए गए कई (असममित, अनंत) स्थानीय मिनिमा के साथ एक फ़ंक्शन है। प्रत्येक स्थानीय मिनीमा एक मेटास्टेबल राज्य है। थर्मल राज्य को बदलने की प्रक्रिया के दौरान, सिस्टम धीरे-धीरे एक न्यूनतम से दूसरे तक जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि कांच की स्थिति गैर-एर्गोडिक है [59-62]।

कांच की स्थिति की विशेषता एक "ऑर्डर पैरामीटर" होती है जिसमें हमेशा वास्तविक संख्या x ∈ (0,1) [63] द्वारा निरूपित कई घटक होते हैं। इस तरह की संख्या को एक अनंत, गैर-आवधिक द्विआधारी अंश के रूप में दर्शाया जा सकता है, जैसे कि 0.10001110 ..., जहां 0 (1) एक तरल संतुलन राज्य से ठंडा होने पर, जटिल ऊर्जा की राहत पर द्विभाजन की पसंद से मेल खाती है।थर्मल स्टेट को बदलने की इस प्रक्रिया को आमतौर पर अल्ट्रामेट्रिकिटी शब्द द्वारा वर्णित किया जाता है: दूसरे शब्दों में, हम मुख्य रूप से अवरोधों की विशिष्ट विशेषताओं, और अन्य विशेषताओं [60] के बजाय द्विभाजन के माध्यम से प्रणाली के विकास के सामयिक विवरण में रुचि रखते हैं। यह सुविधा एपेरियोडिक श्रोडिंगर क्रिस्टल [25] की अवधारणा की मुख्य परिभाषा है।

मुख्य अंतर यह है कि चश्मा न केवल एपेरियोडिक हैं, बल्कि नॉनर्जिक भी हैं - एक विशेषता जो विकासवादी प्रक्रिया का कारण बनती है। जीवविज्ञान के लिए विटेरस राज्य अवधारणा की उपयुक्तता लाफलिन एट अल द्वारा नोट की गई थी। [19,20] इस मामले में, जीवन के परिभाषित लक्षण, अर्थात् चयन के साथ प्रतिकृति, सामान्य ग्लास के व्यवहार से परे जाते हैं: ग्लास के लिए संभावित राहत बहुत ही लचीला और एक निश्चित प्रकार के पदार्थ की विशेषता लगती है, जो पूरी तरह से जैविक विकास के मॉडल के अनुरूप नहीं है। ग्लास अनिवार्य रूप से अनंत परिवर्तनशीलता को प्रदर्शित करता है, जबकि जीवन असतत रूपों पर आधारित है, जैसे विशिष्ट अनुक्रम वाले जीनोम और निश्चितता, स्थिरता के लंबे अंतराल (विकासवादी संक्रमणों पर आगे की चर्चा देखें)।

* अनुवादक द्वारा नोट

लेख के निम्नलिखित दो खंडों का अनुवाद नहीं किया गया है। सबसे अच्छी बात, मूल लेख को पढ़ना है। घृणित अनुवाद के लेखक का सुझाव है कि यह पाठ पाठकों के लिए एक लोकप्रिय विज्ञान सामग्री के रूप में दिलचस्पी ले सकता है।

परकोलेशन + क्रिटिकलिटी: विकास की वृक्ष-जैसी प्रक्रिया का आधार और अवस्था।
जीनोटाइप-फेनोटाइप की माप को अलग करना और मापना

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"जीव विज्ञान का एक सामान्य भौतिक सिद्धांत" एक असंभव सपना है, लेकिन, वास्तव में, सांख्यिकीय भौतिकी की भाषा में प्रमुख विकासवादी प्रक्रियाओं का वर्णन करना संभव है। यह पहले से ही आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि यादृच्छिक (स्टोकेस्टिक) प्रक्रियाएं विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, और यह कि उतार-चढ़ाव जैविक जटिलता के चालक हैं, कम से कम भाग में। इसलिए, सांख्यिकीय भौतिकी का उपयोग स्वाभाविक है। हालांकि, किसी को बहुत दूर नहीं जाना चाहिए। जैविक विकास में प्राकृतिक चयन और अनुकूलन भी आवश्यक कारक हैं, और इन घटनाओं को भौतिक सिद्धांत के ढांचे में शामिल करने के लिए, सांख्यिकीय भौतिकी के मौजूदा तंत्र को संभवतः स्पष्ट करने की आवश्यकता है।

यहां हमने यह सुझाव देने का प्रयास किया कि इसके लिए किस प्रकार के संशोधनों की आवश्यकता हो सकती है। उभरती हुई घटनाएं जो सैद्धांतिक मॉडलिंग की विशेषता हैं, कांच और एक संघनित माध्यम के अन्य राज्य भी जीव विज्ञान के लिए केंद्रीय हैं। हालांकि, ऐसा लगता है कि विशेष सिद्धांतों, अभी तक सांख्यिकीय भौतिकी में विकसित नहीं हुए हैं, उन्हें जीनोटाइप-फेनोटाइप और मैपिंग के पृथक्करण के भौतिक सिद्धांत के लिए बनाए जाने की आवश्यकता है, जो विकास के आधार को समाहित करता है।

जैविक विकास किसी भी तरह से भौतिकी के नियमों को नजरअंदाज नहीं करता है, लेकिन उभरती हुई जैविक घटनाएं भौतिक विज्ञान के विकास को आगे बढ़ाती हैं। जैविक जीव और उनके विकास न केवल "अधिक भिन्न" के सिद्धांत का पालन करते हैं, बल्कि कुछ मामलों में, गैर-जैविक घटनाओं से गुणात्मक रूप से भिन्न होते हैं जो "उपस्थिति घटना" के व्यक्तिगत रूपों को इंगित करते हैं, जिसके लिए एक नए भौतिक सिद्धांत की आवश्यकता होती है।

जीव विज्ञान और भौतिकी के बीच अंतर (कम से कम हम जानते हैं) यह नहीं है कि "जीव विज्ञान में कुछ भी समझ में नहीं आता है सिवाय विकास के प्रकाश में" [3], जबकि भौतिकी में "सब कुछ समझ में आता है"। अंतिम कथन क्वांटम भौतिकी की सीमाओं के बाहर वास्तव में सही नहीं लगता है, क्योंकि पूरे ब्रह्मांड को निश्चित रूप से केवल 13.8 बिलियन वर्षों के दौरान इसके विकास के प्रकाश में सही ढंग से माना जा सकता है।

उपरोक्त सादृश्य के बाद, जीव विज्ञान में, साथ ही साथ भौतिकी में, माप समय के तीर को आरंभ करता है और विकास की मान्यता की आवश्यकता पैदा करता है। हालांकि, जैविक विकास को महत्वपूर्ण विशिष्ट विशेषताओं की विशेषता है, जिनमें से कुछ को हमने यहां कवर करने का प्रयास किया है, विशेष रूप से, संघनित पदार्थ भौतिकी की अवधारणाओं को लागू करके, जैसे कि कुंठा और विनाश (विनाश और रिसना), जैविक विकास की केंद्रीय प्रक्रियाओं के लिए। जाहिर है, यहां प्रस्तुत सामग्री का विश्लेषण और चर्चा केवल जीव विज्ञान और भौतिकी को संयोजित करने के लिए आवश्यक सतत, समन्वित प्रयासों के लिए प्रारंभिक विचारों को संदर्भित करेगी।

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जैविक विकास के भौतिक सिद्धांतों के रास्ते पर। अनुवाद का अंत + पूर्ण पाठ

क्या भौतिकी और जीव विज्ञान का अभिसरण संभव है?

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