Het nieuwste boek van Paul Davies, De demon in de machine , richt zich op een van de grote opmerkelijke wetenschappelijke raadsels:wat is leven, hoe en waarom ontstaat het en wat onderscheidt het levende van het niet-levende? Het boek, dat afgelopen oktober in de VS werd gepubliceerd, is nu uitgeroepen tot het beste natuurkundeboek van 2019 door Natuurkunde Wereld , een publicatie van het UK Institute of Physics.

“Het is een uitdagende, maar uiteindelijk buitengewoon boeiend, vruchtbaar en leuk om te lezen, " zei het Commissariaat van Tushna, de Recensies en Carrière Editor op Natuurkunde Wereld . "Je zou kunnen denken dat een onderwerp als de opkomst van het leven behoorlijk overweldigend zou zijn. Maar het doel van professor Davies is om een ​​basisverklaring te geven van hoe materie (levend en anderszins), informatie en entropie interageren. Voor een onderwerp als dit hij is de ultieme gids."

"Als natuurkundige Ik was nerveus om biologie aan te pakken, vooral zo'n fundamentele vraag als de aard van levende materie, " zei Davies, een ASU-hoogleraar natuurkunde. "Maar tot mijn opluchting het boek kreeg opzienbarende recensies. Ik heb mijn discussie gebaseerd op het onderzoek dat wordt gedaan in het Beyond Center hier bij ASU, zo veel krediet moet gaan naar mijn briljante collega's."

Materie plus informatie is gelijk aan leven

In The Demon in the Machine:hoe verborgen webs van informatie het mysterie van het leven oplossen, Davies gaat de uitdaging aan waar de grote kwantumfysicus Erwin Schrödinger 75 jaar geleden ophield. Schrödingers boek uit 1944 Wat is leven? inspireerde twee generaties wetenschappers, Davies inbegrepen. Ondanks tientallen jaren van vooruitgang in de biologie, er is nog steeds geen overeenstemming over wat het leven drijft of hoe het is ontstaan. Voor een fysicus, het leven lijkt magische materie. Maar nu, legt Davies uit, kunnen we eindelijk een glimp opvangen van waar het antwoord ligt, en het komt regelrecht uit het linker veld - uit het rijk van de informatietheorie.

"Wat is het dat het leven zijn kenmerkende uitstraling geeft?" vraagt ​​Davies. "Hoe kan een stel stomme atomen samen iets vormen dat zo buitengewoon slim is?" Daar komt informatie binnen.

aan Davies, levende wezens zijn complexe netwerken van geïnformeerde chemie, waarbij georganiseerde informatie de sleutel is tot het verklaren van de onderscheidende eigenschappen van het leven. Ons genetisch materiaal, DNA en RNA, is maar een bekend voorbeeld van deze informatie, de handleiding voor het leven zijn. Maar gecodeerde informatie golft door levende wezens op alle niveaus, van genen tot cellen tot hersenen tot ecosystemen, zelfs tot op planetaire schaal.

"De biosfeer is het oorspronkelijke World Wide Web, " grapt Davies. Door te vergaren, verwerken, het versleutelen en verzenden van informatie, organismen kunnen geavanceerde logische bewerkingen uitvoeren die lijken op elektronische en computersystemen.

De uitdaging voor wetenschappers is om te begrijpen hoe 'informatie, ' een abstract concept dat voortkomt uit het rijk van het menselijk discours, kunnen materiële voorwerpen aantasten. Echter, zoals Davies uitlegt, een diep verband tussen informatie en natuurkunde werd ontdekt in het midden van de negentiende eeuw met een gedachte-experiment van James Clerk Maxwell. Maxwell stelde zich een klein wezen voor - een demon - die informatie over moleculen zou kunnen gebruiken om mechanisch werk uit te voeren; dat is, informatie als brandstof gebruiken.

Vandaag, echte Maxwell-demonen worden gemaakt door nanotechnologen, bewijzen dat informatie inderdaad als brandstof kan dienen - het is een fysieke hoeveelheid. Maar levende organismen zitten vol met moleculaire machines die, in werkelijkheid, Maxwell demonen, daarmee de weg vrijmakend voor een verklaring van de opmerkelijke vermogens van het leven.

"Informatie doordringt de biologie, " zegt Davies. "Maar om het leven volledig uit te leggen, hebben we een nieuwe wet nodig, een die informatie en materie koppelt op alle niveaus van complexiteit? Schrödinger was erop voorbereid, en na vele jaren van onderzoek ben ik het ermee eens. Biologie vereist een totaal nieuw soort natuurwetten, gebouwd op de theorie van informatie."