Campul morfogen este real in micro si macrocosmos!
Campul morfogen este real si oamenii de stiinta ne arata cum sa-l folosim pentru a intelege natura inconjuratoare, atat la nivel microcosmic, cat si la nivel macrocosmic.
Intr-un nou studiu, Chris Jeynes si Michael Parker pun intrebarea: cum poate produce natura o simetrie si o ordine atat de uimitoare in numeroasele sisteme observate la scari enorme?
La microscop, un fulg de zapada prezinta modele complexe si o simetrie remarcabila, iar intr-un telescop acelasi lucru este observat pentru galaxiile spirale cu o lungime de pana la jumatate de milion de ani lumina.
Ambele sisteme sunt formate din nenumarate subunitati (fie ele molecule de apa sau stele si planete) care ar trebui sa se comporte complet indiferent de configuratia generala a conglomeratului.
Astfel, comportamentul acestor sisteme la scarile care conteaza – unitatile fundamentale din care sunt compuse – ar trebui sa fie complet aleatoriu, in afara de o cauzalitate formativa care rezulta din interactiunile intermoleculare sau inter-gravitationale, care nu sunt pe termen lung.
Care sunt atunci parametrii de ordonare cauzali care fac ca interactiunile haotice ale sistemelor cu mai multe corpuri sa se reuneasca intr-o simetrie spectaculoasa si in configuratii geometrice ordonate?
Fizica care descrie ordonarea unui sistem la microscara este cunoscuta sub numele de entropie, deci, evident, spre acest lucru trebuie sa ne indreptam.
Cand vorbim despre entropie, trebuie sa ne amintim ca se ia in calcul un sistem izolat sau inchis in care o crestere a entropiei este in esenta o crestere a cantitatii de energie „pierduta”.
Termodinamic vorbind, sistemul va tinde spre o stare de echilibru termic – o stare in care nu se mai poate lucra asupra sistemului (doar din surse externe) – aceasta este starea de entropie maxima.
Din punct de vedere istoric, si chiar in unele teorii convingatoare din zilele noastre, forta de ordonare cauzala a fost postulata ca fiind campul morfogen – un camp care modeleaza morfogeneza obiectelor la fel cum un camp magnetic modeleaza pilitura de fier.
O astfel de notiune a fost respinsa initial de catre oamenii de stiinta, deoarece se presupunea ca necesita un fel de forta magica pentru a-si exercita puterea de ordonare, o forta necunoscuta inca fizicii.
Campul morfogen si info-entropia holomorfa
Acum, insa, cercetatorii Jeynes si Parker au descris matematic campul morfogen si au identificat purtatorul fortei – o forta entropica.
Oamenii de stiinta descriu un nou concept care leaga informatia si entropia impreuna, prin partile elementare ale sistemului, in ceea ce ei numesc info-entropie holomorfa. La fel ca legarea spatiului si a timpului in varietatea unitara a spatiului-timp sau a electricitatii si a magnetismului in electromagnetism.
Si, daca luam in considerare ultimii termeni, la fel cum schimbarea de stare a unuia duce la o schimbare de stare a celuilalt – cum ar fi campurile electrice si magnetice oscilante cuplate – o schimbare a informatiei sau a entropiei are ca rezultat aceeasi influenta reciproca.
„Am aratat ca entropia si informatia pot fi tratate ca un camp si ca sunt legate de geometrie. Ganditi-va la cele doua fire ale spiralei duble ADN care se infasoara una in jurul celeilalte. Undele luminoase au aceeași structura, unde cele doua fire sunt campurile electrice si magnetice. Am aratat matematic ca relatia dintre informatie si entropie poate fi vizualizata folosind aceeasi geometrie”. –Chris Jeynes si Michael Parker
Folosind teoria info-entropiei, cercetatorii au studiat o configuratie geometrica deosebit de raspandita, spirala dubla si spirala logaritmica dubla.
Analiza lor arata ca traiectoriile spirale duble elicoidale si duble logaritmice in spatiu-timp sunt stari de entropie maxima.
Aceasta inseamna ca, dintre toate modalitatile posibile in care sistemul poate fi configurat, spirala logaritmica si spirala dubla elicoidala maximizeaza entropia.
Iar un sistem va merge intotdeauna spre starea care maximizeaza entropia, facand aceasta configuratie cea mai stabila sau o conditie de echilibru disponibila sistemului, si de aici omniprezenta acestor structuri in natura.
Spirale la nivel microcosmic
Spirala elicoidala dubla este bine cunoscuta din configuratia geometrica a acizilor nucleici polimerizati: spirala iconica a ADN-ului. Sa vedem cum actioneaza campul morfogen la acest nivel.
Deoarece cercetatorii au conceput acum un mijloc de a calcula info-entropia unei astfel de configuratii, acestia si-au folosit metoda pentru a calcula diferenta exacta de energie dintre doua configuratii ale ADN-ului, forma B canonica si o forma mai putin cunoscuta, forma P.
In acest scop, au utilizat o molecula de ADN pe care au rasucit-o de 4.800 de ori in timp ce capetele acesteia au fost fixate cu o penseta optica. Astfel, ADN-ul a trecut de la o forma la alta, asa cum se poate vedea din imaginea de mai jos.
Forma P-DNA este interesanta prin faptul ca fiecare rotatie elicoidala are loc la fiecare 2,62 baze, in timp ce la forma B fiecare rotatie are loc la fiecare 10,4 baze.
Astfel, exista multa energie potentiala (info-entropie) stocata in forma P, iar Jeynes si Parker au reusit sa calculeze exact aceasta diferenta de energie, in acord cu masuratorile precise ale lui Bryant si colab. (2003).
Spirale la nivel macrocosmic
Extinzand aceasta analiza legata de campul morfogen la o scara astronomica mai mare, cercetatorii au analizat galaxiile spirale – observand ca acestea sunt spirale duble, la fel cum ADN-ul este o dubla spirala – matematic vorbind au geometrii similare.
Pentru a-si testa teoria, au inceput cu propria noastra galaxie – Calea Lactee – si s-au apucat sa-i calculeze masa.
Roger Penrose a reusit sa arate ca entropia unei galaxii este dominata de gaura neagra centrala super-masiva. Astfel, folosind celebra ecuatie de entropie Hawking si Bekenstein, entropia gaurii negre din centrul galaxiei noastre a fost calculata pentru o masa de 4,3 milioane de mase solare.
Dupa cum a descoperit Hawking, a fost calculata si o temperatura pentru orizontul evenimentuliu gaurii negre. Produsul acestei temperaturi si entropie pot fi apoi calculate ca o energie. Iar daca cunoastem energia, atunci putem afla masa, datorita celebrei ecuatii a lui Albert Einstein: E = mc2.
Potrivit lui Jeynes și Parker, daca putem atribui o temperatura orizontului evenimentului gaurii negre, de ce nu am putea atribui o temperatura orizontului suprafetei galaxiei?
Folosind ecuatiile lor de info-entropie holomorfa, care apartin de campul morfogen, au calculat raza galactica si ceea ce ei numesc temperatura holografica.
Acum, odata cu temperatura holografica si cu entropia Caii Lactee, au reusit sa-si calculeze masa, care a ajuns la aproximativ 0,94 trilioane de mase solare.
Geometria info-entropica a unei galaxii explica modul in care fortele entropice creeaza si pastrează forma simetrica a unei galaxii si pe baza acesteia se poate calcula masa reala a galaxiei.
Acest lucru inseamna ca nu mai este nevoie de materia intunecata. Prin urmare, exista campul morfogen care este sursa formarii cauzale printr-o forta entropica emergenta.
Stelele din galaxie sunt pur si simplu coregrafiate de o forta entropica pentru a se alinia intr-o pereche de astfel de spirale cu scopul de a maximiza entropia.
Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!
Sursa: nature.com, resonancescience.org.
Foto: Parker & Jeynes, CC BY-SA.
Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.
Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.
Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.
Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.
V-ar putea interesa si...
Kilonova sau magnetar – ciocnirea stelelor neutronice
Pamantul pulseaza la fiecare 26 de secunde
