Учені заявили про відкриття "закону природи, якого бракує", який може пояснити еволюцію всіх систем, що розвиваються у Всесвіті, включно із зорями, хімічними речовинами та життям.

Цей так званий "закон зростання функціональної інформації" передбачає, що всі явища, які еволюціонують, піддаються природним процесам, що віддають пріоритет таким важливим функціям, як стабільність і новизна, що дає змогу розвивати системи зі зростанням порядку та складністі. Цей унікальний підхід може допомогти пояснити, чому безліч космічних процесів еволюціонує з плином часу - від зір, які стають більш хімічно збагаченими за своїх попередниць, до форм життя на Землі, які біологічно складніші за своїх предків.

Наш Всесвіт досі залишається для нас загадкою, але вченим вдалося встановити кілька ключових спостережень за його властивостями. Наприклад, закони руху Ньютона описують взаємодію між об'єктами та фізичними силами, а закони термодинаміки розкривають поведінку температури, енергії, ентропії та інших фізичних величин у часі. Крім того, основою сучасних наук про життя є теорія еволюції Дарвіна, який ввів такі поняття, як природний відбір.

Тепер учені під керівництвом Майкла Вонга, астропланетолога з Наукового інституту Карнегі, запропонували новий закон природи, який покликаний пояснити еволюційні системи за допомогою виміру складності, званого функціональною інформацією. Дослідники розробили "потенційний "закон, якого бракує" шляхом пошуку еквівалентності між системами, що розвиваються", і "припустили, що всі системи, які розвиваються, - включно з життям, але не обмежуючись ним, - складаються з різноманітних компонентів, які можуть об'єднуватися у конфігураційні стани, а потім відбиратися для або проти них на основі функції", - ідеться у роботі, опублікованій на днях у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Ми бачимо у Всесвіті стільки багатства й складності, стільки систем, що розвиваються, і все ж, схоже, в нас немає закону природи, який би адекватно описував причини існування цих систем", - зазначив Вонг у коментарі для ЗМІ.

Він вважає, що ця робота, якою він сильно пишається, "є зв'язком між наукою та філософією науки, яка, можливо, пропонує новий погляд на те, чому ми бачимо все те, що ми бачимо у Всесвіті".

Ідея про це дослідження виникла у Вонга та старшого автора роботи Роберта Гейзена, мінералога й астробіолога з Карнегі. Протягом багатьох років вони спільно міркували про можливість існування "відсутнього закону" природи, який міг би пояснити виникнення нових дивовижних конфігурацій у багатьох природних системах, таких як живі організми або зміни мінералів.

Вонг і Гейзен зібрали експертів з різних наукових дисциплін для вирішення цього питання шляхом пошуку універсальних характеристик природних систем, які еволюціонують з плином часу. Група виділила три ключові характеристики таких систем: статична сталість, динамічна сталість і генерація новизни.

Статична стійкість припускає, що системи, які еволюціонують, за визначенням мають бути досить стабільними, щоб зазнавати еволюційних змін протягом тривалого часу. Динамічна стійкість - це здатність виробляти безліч різних перестановок, чи то генетичні мутації, що визначають біологічну еволюцію, чи то різноманітні властивості, які проявляються в різних мінералах. Під генерацією новизни розуміється тиск добору, який сприяє системам, здатним винаходити абсолютно нові функції.

У сукупності ці характеристики малюють портрет систем, що еволюціонують, у яких із часом у рамках "асиметричного за часом" процесу збільшується функціональна інформація - міра зростання впорядкованості та складності.

Вонг вказав, що наразі єдиним законом природи, асиметричним за часом, який ми маємо, є другий закон термодинаміки, що описує, як замкнені системи рухаються до рівноваги в напрямку до дедалі вищої ентропії. Але, на його думку, один цей закон не може достатньою мірою пояснити багатство й складність, які спостерігаються у Всесвіті та в нашому повсякденному житті.

Крім викладення основних положень нового закону, Вонг та його колеги припускають, що емпіричне підтвердження їхньої роботи можна знайти у надвеликих хімічних молекулах, у виникненні сучасних людських суспільств або, можливо, в технологіях штучного інтелекту. Щодо останнього, зі все більшою поширеністю штучного інтелекту, закон про те, як інформація впливає на фізичні системи, може виявитися важливим для розуміння того, як ці системи ШІ розвиватимуться, взаємодіятимуть з нами та як вони впливатимуть на суспільство.

Команда сподівається, що нове дослідження викличе дискусію в різних галузях про можливість існування нових всеосяжних законів, які керують системами, що еволюціонують. Хоча дослідники в основному розглядали зоряні, мінеральні та біологічні системи, вони припустили, що подібні форми еволюції можуть існувати в найрізноманітніших несподіваних контекстах нашого Всесвіту.

Також вони сподіваються залучити фахівців інших наукових дисциплін, щоб спробувати зрозуміти, як цей закон можна застосувати до інших систем, як природних, так і штучних.