Kirjoitukset avainsanalla epäjärjestys

Toistuvasti väitetään, että elämän synty ja evoluutio ovat ristiriidassa epäjärjestyksen kasvun, eli lämpöopin toisen pääsäännön kanssa. Elämän synty tuntuu olevan täydellinen esimerkki järjestyksen kasvusta, onhan elämä maailmankaikkeuden järjestyneintä ainesta. Väitteen uskotaan todistavan, että elämä on luonnonlakeja rikkova ihme.

Väite on tietysti virheellinen, mutta virheen selvittäminen paljastaa jotain oleellista elämän ja koko maailmankaikkeuden kehityksestä.

Aloitetaan näennäisen ristiriidan yksinkertaisesta ratkaisusta: Maa ei ole eristetty systeemi, ja lämpöopin toinen pääsääntö koskee ainoastaan eristettyjä systeemeitä. Aurinko säteilee Maahan järjestystä valon muodossa, mistä elämänkin järjestys on peräisin. Maa puolestaan säteilee takaisin avaruuteen epäjärjestyneempää lämpösäteilyä, jolloin kosmoksen kokonaisjärjestys vähenee lämpöopin toisen pääsäännön mukaisesti. Saamme Auringolta ainoastaan järjestystä, emme energiaa (paitsi ilmaston lämmetessä, mutta se on ainakin nykymuotoiselle elämälle pikemmin uhka kuin apu).

Elämän järjestyminen on siis sopusoinnussa lämpöopin kanssa. Tästä ei kuitenkaan seuraa, että lämpöopin toinen pääsääntö selittäisi elämän syntyä ja kehitystä. Ei selitä. Elämän selittämiseen tarvitaan lisää fysiikkaa. Fysiikkaa, jolle olen antanut nimen lämpöopin kosmologinen pääsääntö. (Google ei anna osumia suomeksi eikä englanniksi, joten ihan itse keksin).

Nimittäin kun katsomme maailmankaikkeuden kehitystä, huomaamme että vaikka järjestys kokonaisuudessaan vähenee, järjestyksen hajonta kasvaa. Varhaishetkillä maailmankaikkeuden suunnattomaan symmetriaan kätkeytynyt järjestys jakautui hyvin tasaisesti kaikkialle. Nykymaailmankaikkeudessa järjestys puolestaan keskittyy aurinkokunnan kaltaisiin tähtijärjestelmiin, järjestyksen saarekkeisiin tähtienvälisen epäjärjestyksen syvässä meressä. Järjestyksen ja siis myös epäjärjestyksen hajonta on täten kasvanut, samalla kun itse järjestys on vähentynyt.

Epäjärjestyksen hajonnan kasvu näyttää olevan yhtä vääjäämätön luonnonlaki kuin epäjärjestyksen kokonaismäärän kasvukin. Hajonnan kasvun takana on painovoima: painovoima veti aineen henkiin.

Siinä missä lämpöopin toinen pääsääntö sanoo maailmankaikkeuden epäjärjestyksen eli entropian keskiarvon kasvavan, lämpöopin kosmologinen pääsääntö sanoo entropian hajonnan eli varianssin kasvavan. Näin siis otaksun ja väitän, tässä ilman todistusta.

Matemaattisen täsmällistä todistusta varianssin kasvulle ei ole mahdollistakaan esittää, mikäli kosmologinen pääsääntö on luonteeltaan tilastollinen samaan tapaan kuin lämpöopin toinen pääsääntökin. Toinen pääsääntöhän ei ole fysiikan rikkoutumaton peruslaki, vaan ainoastaan maailmankaikkeuden reunaehtojen sanelema tilastollinen sääntö, joka seuraa siitä että asiat saa epäjärjestykseen valtaisasti useammalla eri tavalla kuin järjestykseen. 

Lämpöopin toisen pääsäännön tilastollisen luonteen sallimat järjestyksen pikkuruiset paikalliset kasvut eivät kuitenkaan selitä erittäin järjestäytynyttä elämää. Sen sijaan juuri epäjärjestyksen hajonnan kasvu, eli lämpöopin kosmologinen pääsääntö, selittää elämän synnyn.

Tai siis entropian hajonnan kasvu antaa elämän synnyn selitykselle sen oleellisen hahmon, ilman liki luvutonta määrää niitä kemiallisia mutkikkuuksia jotka elämän monimutkaisen luonteen vuoksi siihen väistämättä sisältyy. Elämän kemiallisten yksityiskohtien selvittäminen on tietysti korvaamattoman arvokasta, vaikka fysikaalinen yleisperiaate olisikin selvillä.

Otaksumaani, eli lämpöopin kosmologista pääsääntöä, voidaan testata ainakin kahdella tavalla: kumoavalla vastaesimerkillä tai vahvistavalla tilastollisella todistuksella. Kumoaminen on periaatteessa helppoa: riittää esittää yksikin kosmologinen tilanne, jossa sääntö rikkoutuu (muutoin kuin tilastollisena sattumana). Vahvistaminen saattaa olla vaikeampaa, mutta periaatteessa se voisi olla varsin samankaltainen tilastomatemaattinen johto kuin lämpöopin toiselle pääsäännölle on esitetty. Kosmologisen pääsäännön todistusta vaikeuttaa se, että laskussa on huomioitava painovoima kaikkine hienouksineen.

Kommentit (14)

Ikuisuus

Jopas kannattais jättää kirjoittamatta koko hölynpöly... Tuotako yliopistpoissa opiskellaan, ei ole ihme Suomen talouden alamäki...

OJP.

- Vähän samoilla linjoilla  kommentoijan kanssa. 

Meillä on täällä  Espoossa naapurillani  ollut  omakotitalonsa katolla ...  sähköä tuottavat  auroinkipaneelit jo  vuosikymmeniä, siis paljon ennekuin globaalista energiakriisistä ja  ilmaston lämpenemisestä alettiin vakavemmin edes keskustella.

OJJP.

-  Niin, aurinkokuntamme  .... läpöpumppun.... Auringon, kuten muidenkin tähtien sisuksissa  vety ytimet fuusioituvat  D ... H  ytimiä .... heloiumytomiä . Läpötilaksi on  kaasupallojen, tähtien ytimissä arvioitu nousevan  n. 10 milj C ;hen. Elämän sen synty   saanut  alkunsa maapallolla  ,  fotosynteesin tuloksena DNA -  molekyyli , evoluutioprosessi ... jne. Hiukkasfysiikan standardi malli yhdistää kaikki  tunnetut alkeishiukkaset  ja  säteily  ...vuorovaikutukset, gravitaatiota lukuunottamatta. Aine koostuu perushiukkasista. Elämän  loodiset ja järjestäytyneent edellytykset muodostuivat  suhteellisuusteorian -0 ... o ...plus 0 hrtkellä  10 potenssin - 43 . lämpötila  10 potenssin -52 K. 

Mopedin pinimmätki partikkeli . osaset  olivat olemassa jo  dynaamisesti  laajenevan ...  muodostuvan,uutta elämää  luovan 

universumin  edeltävässä - 0  tilassa

Kasvisruoka2
Liittynyt29.8.2015
Viestejä4399

Minusta tämkän kirjoituksen ja blogin suurin ongelma ei suinkaan ole se, että se olisi aina hölynpölyä. Kaveri on opiskellut sellaista aihetta, joka yksinään tylsänä omana itsenäänkin kiihottaisi liskonaivoja.

Mutta sitten taas Hamilo jätti liskoaivojen mentävän aukon Tiede-lehden blogosfääriin ja Mattson on sitten ottanut sen roolin.

Huomiota saa vain ja ainoastaan kiihottamalla liskoaivot nollasta sataan ja sammuttamalla mahdollisimman tehokkaasti otsalohkon. Tässä lähdettiin jo rakentamaan me vastaan ne ottelua ja sekön edelleen kiihottaa liskoaivoja. Ei sillä, että kreationismia kannattaisin vaan sillä, että senkin tiimoilta on tappouhkaukset lentäneet.

Siispä tämä on kosmologiaa Kauniit- ja Rohkeat draamalla maustettuna. Joka on turhaa, hyödytöntä ja asiatonta, koska maailmankaikkeus ja sen outoudet ovat dramaattisia ihan itsessäänkin.

Ruhollah.

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1634

Teppo kirjoitti: Tai siis entropian hajonnan kasvu antaa elämän synnyn selitykselle sen oleellisen hahmon, ilman liki luvutonta määrää niitä kemiallisia mutkikkuuksia jotka elämän monimutkaisen luonteen vuoksi siihen väistämättä sisältyy. Elämän kemiallisten yksityiskohtien selvittäminen on tietysti korvaamattoman arvokasta, vaikka fysikaalinen yleisperiaate olisikin selvillä.

Entropian hajonnan kasvu saattaa olla yksi elämän ilmitulon ehdoista. Koska hajonta on kasvanut jo ennen elämän esiintymistä siihen liittyvillä energiatekijöillä ja kenttien strukturoitumisella on voinut olla hyvinkin ratkaiseva merkitys elämän mahdollisuuden tienraivaajana.

Toisaalta elollisen aineen suunnaton monimutkaisuus saattaa olla merkki joidenkin muiden luonnon tekijöiden yhtä ratkaisevasta vaikutuksesta. Yksi mahdollinen näkemys, joka ei varmaan käy jokaisen pirtaan, on oletus elämän olemuksen jonkinlaisesta kätkeytyneisyydestä jo alkuräjähdykseen. Hiukkasten ja voimakenttien kehittyminen on saattanut jollain tavalla ennakoida tulevaa, elämän sisältävää maailmaa. Kosminen hienosäätö on yksi tällaisia (monen henkisistä syistä vastustamia) ajatuksia mieleen tuova tosiseikka

https://fi.wikipedia.org/wiki/Hienos%C3%A4%C3%A4detty_kaikkeus

Monimutkaisuudesta voisi vielä mainita äskeisen tutkimuksen, jossa osoitetaan DNA:ta proteiineiksi kääntävän ribosomin koostuvan sadoista täsmällisesti toistensa kanssa yhteistoiminnallisesti tehtäväänsä suorittavista proteiineista

http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(16)30743-7

Varsin yksinkertaisena ilmiönä itseäni kuitenkin hätkähdyttävä oli huomaamani seikka, jonka mukaan ihminen on löytänyt hyötykäyttöä paria hyvin harvinaista alkuainetta lukuun ottamatta kaikille liki sadalle alkuaineelle.

Yksi abiogeneesin tekijä voisi olla informaatio, jonka jo pienissä fyysikkopiireissä spekuloitu olevan luonnon läpäisevä todellinen vaikuttava tekijä

http://www.cambridge.org/fi/academic/subjects/physics/general-and-classi...

http://www.space.com/29477-did-information-create-the-cosmos.html

Lloyd: informaatio ei ole maailmankaikkeuden toimintatavan ymmärtämistä tai arvelua, vaan sananmukaisesti perustavinta toimintaa.

Bousso: informaatio on..sen ensisijainen koosteosa, mitä tapahtuu maailmassa. Kyse ei ole systeemin kuvaamista mallilla – se on systeemi.

Davies: ainakin pienellä fyysikkojen ryhmällä on kasvava kiinnostus ajatella toisin päin ja sanoa, että kenties pohjimmiltaan maailmankaikkeudessa vaikuttaakin informaatio ja sen prosessit, kun taas materia emergoituu toissijaisena käsitteenä

http://www.pbs.org/wgbh/nova/blogs/physics/2014/04/is-information-fundam...

Jos maailmankaikkeuden perus-"stuffi" onkin informaatio esimerkiksi tiheänä verkostona tai tasaisesti alku-kosmokseen jakautuneena, siinä voisivat olla kätkettyinä odotetut ja ilmi tulleina toteutuneet toiminnot ja struktuurit sekä niihin johtavat kehitysvaiheet sopusointuisina. Se, että kaikki olevainen ei suinkaan näytä sopusointuiselta voi kuulua parhaan mahdollisen maailman väistämättömään luonteeseen.

Yksi  informaation tuottamien ja hienosäätämien rakenteiden ydintaso voisi olla matematiikka, toinen materia. 

Vierailija

Entropian varianssin kasvu yleisenä termodynaamisena sääntönä tuntuu yksinkertaisesti virheelliseltä. Ei tarvitse kuin tarkastella termospulloa - lämpö jakautuu ajan mittaan tasaisesti termariin, jolloin entropian varianssi lähestyy nollaa (tai hiukkasten energiajakaumasta laskettua varianssia). Jos taas tarkastellaan koko universumia, niin aikanaan kaikki tähdet ovat kuolleet ja mustat aukot haihtuneet Hawkingin säteilynä, jolloin kaikkialla entropia on sama, varianssi nolla.

Jos taas tarkoitat, että laki pätee systeemeihin, joiden läpi virtaa energiaa, niin ei tarvitse taaskaan katsoa keittiötä pidemmälle: lämmität mikrossa soppaa niin pienellä teholla, ettei soppa kiehu. Jossain vaiheessa systeemi saavuttaa termodynaamisen tasapainotilan ja soppa säteilee lämpöä samaa vauhtia kuin se sitä absorboi, mutta silti ideaalisessa tilanteessa voidaan rakentaa mikro, joka lämmittää soppaa joka pisteessä samalla teholla, jollok lämpötila on taas jakautunut tasaisesti -> entropian varianssi on nolla.

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1634

Vierailija kirjoitti:
Entropian varianssin kasvu yleisenä termodynaamisena sääntönä tuntuu yksinkertaisesti virheelliseltä. Ei tarvitse kuin tarkastella termospulloa - lämpö jakautuu ajan mittaan tasaisesti termariin, jolloin entropian varianssi lähestyy nollaa (tai hiukkasten energiajakaumasta laskettua varianssia). Jos taas tarkastellaan koko universumia, niin aikanaan kaikki tähdet ovat kuolleet ja mustat aukot haihtuneet Hawkingin säteilynä, jolloin kaikkialla entropia on sama, varianssi nolla.

Jos taas tarkoitat, että laki pätee systeemeihin, joiden läpi virtaa energiaa, niin ei tarvitse taaskaan katsoa keittiötä pidemmälle: lämmität mikrossa soppaa niin pienellä teholla, ettei soppa kiehu. Jossain vaiheessa systeemi saavuttaa termodynaamisen tasapainotilan ja soppa säteilee lämpöä samaa vauhtia kuin se sitä absorboi, mutta silti ideaalisessa tilanteessa voidaan rakentaa mikro, joka lämmittää soppaa joka pisteessä samalla teholla, jollok lämpötila on taas jakautunut tasaisesti -> entropian varianssi on nolla.

Saattaa olla, että keittiön mittakaava on riittävä entropian varianssin mahdollisen nopean nollautumisen todistamiselle myös kosmologisessa mittakaavassa, mutta toisaalta mittainvarianssi voi muuntaa aikakäsitystä niin, että keittiössä jokin ohikiitävässä hetkessä häviävä efekti ilmenee kosmologisessa mittakaavassa paljon pitempikestoisena. Mutta tämähän on vain asiaan perehtymättömän diletantin ehdotus..

Voisi ehkä ajatella, että alku-maailmankaikkeuteen syntyvillä tihentymillä olisi jokin tunnusmerkki, jonka kehittymistä maailmankaikkeuden kehittyessä seuraamalla voisi entropian varianssin muuntumista havainnoida.

Suuri merkitys elämän muotoutumiselle ovat uskoakseni Hiroomi Umezawan kannattajanana itseorganisaatio ja muu Nambun-Goldstonen bosonin ja  vastaavien hiukkasten/kenttien toiminta materiassa. Yksi elämän taikasanoista onkin mielestäni topologinen defekti. Veikkaukseni mukaan eliöt ovat biologialtaan topologisten defektien kokoelmia. Duesberyn tutkimuksista voisi päätellä, että defektin ydin omaa biologisia aistitoimintoja muistuttavia reagointitapoja ulkoisiin stresseihin. Kauan sitten kokosin silloista tietoa defekteistä. Tällä hetkellä niistä tiedetään jo paljon enemmän

http://www.tiede.fi/keskustelu/21601/ketju/defektit_materian_ydintaso

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1634

Yksi toistaiseksi vähän ymmärretty näkökulma elämään on proteomiikka. Solun tuhannet erilaiset molekyylikoneet ovat silmiinpistävä esimerkki tuhansien proteiinien tarkoin säädellystä yhteistoiminnasta. Mieleen tulee mahdolisuus, että vakuumin perus-kentät jo ovat sisältäneet kyseisten järjestelmien "sinikopiot", joihin täsmälliset muodot omaava biologinen materia voimakenttineen on sitten aikojen kuluessa etsiytynyt. Sanomattakin on selvää, että tutkijoiden enemmistö tuntee pahoinvointia lukiessaan edellä olevan kaltaisia veikkauksia ja turvautuu mieluummin vanhoihin evoluutiohypoteeseihin. Informaation oletettu "stuffi"-olemus huomioon otettuna ehdotus ei kuitenkaan ehkä olisi niin järjettömän tuntuinen.

http://www.tiede.fi/keskustelu/56571/ketju/solut_taynna_moottoreita?page=1

http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7620/full/nature19949.html

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1634

Elämän synty ja kehittyminen voivat olla suureksi osaksi itseorganisaatiopitoisia, kuten esimerkiksi seuraavat kirjoitukset arvelevat. Abigeneesi ja evoluutio liittyisivät näin ollen maailmankaikkeuden läpi käymiin spontaaneihin symmetriarikkoihin; onhan itseorganisaatio yksi Nambun-Goldstonen kentän kondensaatioista (Sivakami & Sreenivasan, J.theor.biology 1983?)

https://universe-review.ca/R10-38-life.htm

http://bioscience.oxfordjournals.org/content/60/11/879.full

Esimerkiksi solun prosesseista suuri osa on jo osoitettu itseorganisaatioilmiöiksi

http://jcb.rupress.org/content/155/2/181

Kokeet, joiden avulla voidaan tumankin toiminta osoittaa itseorganisaatioksi, ovat jo käynnissä

https://ccrod.cancer.gov/confluence/download/attachments/32968001/scientificamerican0211-66.pdf?version=1

Ihan vaan normijuttua

Kun tähän mennessä kukaan ei ole pystynyt esittämään mitä elämä on, niin nyt Teppo Mattsson selitti sen ja jopa miten se on syntynyt. Hieno homma. Ja ei muuta kuin nobelihakemusta virittelemään.

Ja alussa oli ainoastaan ja vain tyhjiöenergiaa, ja siitä syntyi sitten kaikki muu mitä täällä on.

Mielenkiintoista on myös se, että Mattsson tekee juttunsa koko juonen ihan omalla kellollaan, joka käy verkkaisesti ihmisen elon tahtiin, eikä  fotonin kellolla, joka siis seisoo, ja jonka mukaan kaikki oli jo kun matka alkoi ja päättyi samantien, tai mitään matkaa siis ei edes ollut. Mattssonin kellolla kaikki kehittyy ja kestää. Tosin Mattssonin kellojan on suhteelline kello, kun taas fotonin kello ainoa absoluutinen kello kaikkiin verrattuna. Eikö Mattsson näe siinä mitään ongelmaa. Mitä on muuten järjestys ja epäjärjestys? Jos se sitä, että ajassa ei voida palata edelliseen järjestykseen, niin ei meidän kellollamme pystykään. Mutta kysypä kvanttimaailman edustajalta. Ei taida olla se ongelmana siellä.

Jos tämä mailmankaikkeus on suljettu järjestelmä, niin miksi sitten maailmankaikkauden odotetaan jäähtyvä lopulta kokonaan? Koska se laajentuu loputtomiin. Jeps, jeps. Unohdat taas sen kellon...

peruskamaa

Näiden lisäksi vielä The principle of least action -evoluutionäkökulma:
http://phys.org/news/2008-08-evolution-law-thermodynamics.html

ja miksei Constructal Law. Itseorganisoituvat järjestelmät kehittyvät niiden todennäköisimpään tilaan kilpailun tuloksena. Kompleksisuus luo emergenttejä ilmiöitä ja kehitys kehittyy yhä tehokkaammin toteuttamaan lämpöopin toista pääsääntöä. Kaiken taakse informaatio (shannon entropy)? Hierarkisesti ylemmän tason järjestelmän ei tarvitse "tietää" kaikkea (aktiivista informaatiokäsittelyä) alempien tasojen toiminnasta joista se on riippuvainen toimiakseen omalla emergentillä tasollaan. Kokonaisuus on enemmän kuin osien summa. Informaation näkökulmasta kuitenkin kokonaisuus on vähemmän kuin osiensa summa (järjestelmän toiminnan kuvaamiseen ei tarvitse huomioida koko kyseisen järjestelmän evolutionaarisia riippuvuuksia) -principle of least action (ei järkeä kuvata planeettojen liikkeitä kvanttimekaniikkasäännöin). Nämähän eivät tosiaan sitten ole mitään fysiikan sääntöjä tai voimia, vaan tilastotiedettä. (vai?)

Seuraa 

Rajankäyntiä

Teppo Mattsson on kosmologiaan ja suhteellisuusteoriaan erikoistunut teoreettisen fysiikan tutkija, joka harrastaa matkailua tieteenalojen välisillä rajaseuduilla. Blogi on matkakertomus näiltä retkiltä.

Teemat

Blogiarkisto

Kategoriat