Come la vita è iniziata per la prima volta sulla Terra rimane una grande domanda che i scienziati hanno idee su come sia iniziata. Forse è cominciata vicino a una sorgente idrotermale che fornisce l’energia necessaria affinché la reazione chimica abbia luogo e abbia portato alla formazione dei primi organismi viventi. A volte si parla di questo come di un evento improbabile, dove la giusta miscela di sostanze chimiche si è riunita per caso e per collisioni casuali è nata la vita.
Tuttavia, c’è chi ipotizza che la fisica possa sottendere queste reazioni, guidando la vita verso l’esistenza. Questa è parte di un’idea presentata dal fisico americano Jeremy England, che crede che la vita possa essere una conseguenza dell’entropia. L’entropia è una misura del disordine di un sistema. Quando qualcosa è in uno stato di alta entropia (o alto disordine) si potrebbero scambiare i componenti del sistema e sarebbe praticamente lo stesso.
All’interno dell’universo ci sono cose, come la vita, che esistono in uno stato di bassa entropia. Questo potrebbe sembrare violare la seconda legge della termodinamica (che l’entropia in un sistema chiuso aumenta sempre, o tutto tende verso il disordine) ma non è il caso. La vita non viola la seconda legge poiché attinge energia dall’ambiente, spendendo energia per diminuire temporaneamente la propria entropia, come quando si spende energia per modellare temporaneamente la neve nella forma di un pupazzo di neve e creare un ordine temporaneo, finché l’entropia non lo riporta nuovamente nel disordine.
Quando si tiene conto dell’intero sistema (inclusa la fonte di energia per la vita e il calore speso dalla vita), l’intero sistema continua a tendere verso l’entropia. Questa legge statistica dell’universo è stata scoperta per la prima volta da Rudolf Clausius, che ha notato che il calore fluisce da corpi con temperature più alte verso uno a temperatura più bassa, e non viceversa.
Secondo England, la vita e le strutture simili alla vita possono sorgere in ambienti complessi e caotici in modi che distribuiscono meglio il calore all’ambiente. In altre parole, la vita e le strutture simili alla vita sorgono come conseguenza dell’entropia, per la sua capacità di distribuire il calore.
In un articolo, England ha simulato una complessa miscela di 25 sostanze chimiche a concentrazioni variabili con diversi livelli di energia applicati al sistema per forzare le reazioni chimiche a avere luogo, proprio come la luce solare può innescare la produzione di ozono nella nostra atmosfera (grazie, entropia). Come previsto in lavori teorici precedenti, la nostra scoperta principale è stata che i comportamenti cineticamente stabili di un tale sistema sono effettivamente inclini a sembrare finemente sintonizzati con la spinta esterna, hanno scritto England e il coautore Jordan M. Horowitz nel loro articolo.
In altre parole, il comportamento a lungo termine del sistema è arricchito di risultati che sarebbero osservati solo con una piccola probabilità in un campionamento casuale e uniforme di tutto lo spazio delle possibilità. Mentre alcune zuppe si sono mosse verso l’equilibrio come previsto, sistemi più estremi hanno sperimentato un accordo spontaneo, riorganizzandosi in strutture più complesse in grado di far fronte all’ambiente complesso e di distribuire meglio il calore.
In un secondo articolo, il team ha trovato modelli di comportamento molecolare collettivo più simili alla vita, nonché una tendenza statistica del sistema ad adottare strutture con tassi di assorbimento del lavoro superiori all’equilibrio, dove le transizioni altamente irreversibili che sostengono il bias del sistema verso strutture risonanti non in equilibrio avvengono perché la risonanza li aiuta a raccogliere più lavoro dall’esterno (fonte di energia).
Anche se si tratta di un analogo per la vita e non si avvicina minimamente alla sua complessità, la teoria è controversa e c’è bisogno di fare ancora più lavoro. I risultati sono intriganti e suggeriscono che la vita potrebbe sorgere come risultato delle leggi della fisica. Se corretto, ciò suggerirebbe che la vita è probabilmente diffusa in tutto l’universo, sorgendo in sistemi complessi come il nostro pianeta. Si inizia con un ammasso casuale di atomi, e se si illumina abbastanza a lungo, come ha detto England a Quanta Magazine nel 2014, non dovrebbe essere così sorprendente ottenere una pianta.
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