生物宇宙學：邁向一門新科學的誕生

Concetti Chiave

生物系統的配置空間可以快速擴張，這可能會對宇宙的信息內容產生重大影響。

Sintesi

本文探討了生物系統在宇宙信息預算中可能扮演的重要角色。作者首先回顧了宇宙熵的各種已知貢獻,包括基本粒子、黑洞和真空能。然而,作者認為生物系統的熵可能被忽略了,因為生物系統的配置空間可以快速擴張,這與物理學中的牛頓範式存在根本差異。

作者指出,生物系統不能被完全歸因於基礎物理定律,因為它們表現出持續的創新和組織複雜性。生物系統的行為無法用確定的基礎物理定律來預測,而是遵循一個更普遍的原則:"生存即是目的"。這意味著生物系統的配置空間是動態變化的,而不是固定的。

作者提出了一個名為"鄰近可能理論"的模型,可以描述生物系統配置空間的快速擴張。通過解決這個理論的方程式,作者確認了生物系統配置空間快速增長的可能性。這意味著生物系統的信息內容可能比宇宙中已知的其他成分更加重要。

作者認為,將生物學納入宇宙論的研究可能會對我們理解宇宙初始條件的特殊性產生深遠影響。這開啟了一個新的研究領域,稱為"生物宇宙學"。

Statistiche

宇宙中基本粒子的熵約為10^90。
黑洞的熵約為10^104。
真空能的熵約為10^124。

Citazioni

"生存即是目的"
"生物系統的配置空間是動態變化的,而不是固定的"

Approfondimenti chiave tratti da

Biocosmology: Towards the birth of a new science

by Mari... alle arxiv.org 09-30-2024

https://arxiv.org/pdf/2204.09378.pdf

Domande più approfondite

生物系統的信息內容是否可能超過已知的宇宙成分?

根據文獻，生物系統的信息內容可能超過已知的宇宙成分，這一觀點挑戰了傳統的還原主義觀點。生物系統的複雜性和自組織性使其在信息內容上具有潛在的巨大貢獻。生物系統的配置空間隨著生物複雜性的增長而迅速擴展，這意味著生物系統的微觀狀態數量（NBio）可能在某些情況下接近或甚至超過宇宙的其他成分所提供的熵。這一觀點引入了“相鄰可能性理論”（Theory of the Adjacent Possible），該理論強調生物系統在演化過程中不斷創新和擴展其狀態空間，這使得生物系統的熵在宇宙的熵預算中可能佔有重要地位。因此，生物系統的信息內容不僅是宇宙成分的一部分，還可能在某些方面主導宇宙的整體信息結構。

如何在物理學框架內解釋生物系統的創新和自組織性?

在物理學框架內，生物系統的創新和自組織性可以通過強烈的非平衡動力學和複雜系統理論來解釋。生物系統的自組織性源於其內部和外部環境的相互作用，這些相互作用促進了新結構和功能的出現。這些系統不僅遵循傳統的物理法則，還展現出強烈的涌現現象，這些現象無法僅通過其基本組成部分的行為來解釋。生物系統的創新可以被視為一種組合創新，這意味著新的生物結構和功能是通過已有組件的重新組合和新組件的引入而產生的。這一過程不斷擴展生物系統的配置空間，並且在這一過程中，生物系統的熵和信息內容也隨之增長。因此，生物系統的創新和自組織性不僅是生物學的特徵，也是物理學中複雜系統研究的重要組成部分。

生物宇宙學的發展會如何影響我們對宇宙起源的理解?

生物宇宙學的發展可能會顯著改變我們對宇宙起源的理解。傳統的宇宙學主要集中於物理成分和初始條件的解釋，而生物宇宙學則引入了生物系統的熵和信息內容，這可能成為解釋宇宙初始條件的重要因素。生物系統的存在和演化可能與宇宙的整體結構和演化過程密切相關，這意味著我們需要重新考慮宇宙的初始條件和演化路徑。生物宇宙學的研究可能揭示出生命的出現與宇宙的演化之間的深層聯繫，並且可能提供新的視角來理解宇宙的複雜性和多樣性。這一領域的進展將促使我們在探索宇宙起源的過程中，考慮生物系統的角色，從而形成一個更全面的宇宙觀。