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クール・ワールド・ポッドキャストへようこそ。ホストのデイビッド・キッピングです。今回は、アリゾナ州立大学地球宇宙探査学部の教授であるサラ・イマラ・ウォーカーさんをお迎えしました。サラさんは理論天体物理学、理論物理学、そしてアストロバイオロジーの専門家です。
彼女はキャリアを通じて、生命とは何か、そして生命を見つけたときにどのように認識するか、といった極めて根本的な問題について深く考えてきました。最近彼女が取り組んでいるのは、アストロバイオロジーの問題に適用される組み立て理論という、かなり急進的で学術界では議論を呼んでいるアイデアです。基本的な概念は、生命とは定義上、複雑性の出現であり、これは私が表現している方法で、彼女自身の表現は違うでしょうが、この複雑性の出現自体が私たちが探すことのできるシグネチャーの一種であるということです。化学的なシグネチャーだけでなく、テクノシグネチャーや技術のサインをより広く探すという非化学的な観点でも同様です。複雑性を生命のシグネチャーを解き明かす鍵として使う方法があるかもしれません。
私はこの論文に本当に魅力を感じました。それは確実にネイチャーに掲載された論文で、多くの人々に話題を提供し、実際にはほとんど意図的に挑発的な方法で書かれていて、私はそれを気に入りましたが、確実に多くの議論を呼び起こしました。
このポッドキャストでは、その論文について話し、それが何を意味するのか、組み立て理論が私たちに何を教えているのかについて話します。もしこれについてもっと学びたいなら、彼女が昨年出版した素晴らしい本を強く推薦します。タイトルは「誰も知らない生命：生命の出現の物理学」です。
サラさんはこの本や他の研究について多くの科学番組やプラットフォームで話してきました。モーガン・フリーマンの「スルー・ザ・ワームホール」という素晴らしい番組にも出演し、レックス・フリードマンやジョー・ローガンのポッドキャストにも出演しています。そして今、ついにクール・ワールド・ポッドキャストにも登場です。私のチームを訪問し、研究室を見学して、皆さんと素晴らしいポッドキャスト対話をしてくれることは本当に嬉しいことです。
どうぞお楽しみください。また最後でお会いしましょう。
サラさん、ポッドキャストに来てくださってありがとうございます。ついにお迎えできて嬉しいです。
はい、ここにいることができてとても興奮しています。
はい。私たちは以前にお会いしたことはありませんが、いつもあなたの研究を楽しく拝見していて、「うわあ、サラさんに来てもらってこのポッドキャストで話してもらえたら素晴らしいだろうな」と思っていました。来てくださってありがとうございます。
呼んでくださってありがとうございます。私もあなたの研究のファンです。とてもクールですね。
親切なお言葉をありがとうございます。今日は、組み立て理論に入る前に、あなたがこの本「誰も知らない生命」で詳述している組み立て理論というこの急進的な新しいアイデア、あるいは古いアイデアの一部かもしれませんが、話を始める前に、まずアストロバイオロジーの従来のパラダイムを見ることで土台を築こうと思います。
最初に聞きたい質問は、人々が生命がどこで始まったと考えているかです。従来のアイデアには、浅い池や海底のブラックスモーカー、あるいは粘土、さらにはパンスペルミア説などがあります。これらは何年も前に文献で普及しているのを見たアイデアです。コミュニティの現在の考え方は進化していますか？そして、あなたはこの「どこで」の問題について好みの見解をお持ちですか？
はい。どこという歴史的な質問は興味深いです。私はどこよりも「何」という質問により関心があります。生命の起源の移行とは何で、それをどんな環境でも議論できるでしょうか。しかし明らかに、生命の起源が伝統的に問われてきた方法は、私たちはどうやってここにたどり着いたのか、そして初期の地球でそれはどのように起こったのかということで、その場合、あなたが話したすべての環境が主要な仮説です。
熱水噴出孔は依然として非常に人気があり、湿潤乾燥サイクルのある暖かい池も非常に人気です。これらの異なる地球化学的環境を正確に理解することや、これらの異なる環境での生命の起源に実際に何が関わっているかを理解することは、他の多くの仮説にまで及んでいます。
これらをパラダイムとして話すのは興味深いですが、これほど多くの環境と競合するアイデアがあるなかで、パラダイムはないと思います。しかし、この問題に最初に取り組む際の主に人々の専門分野の視点によって情報を得た一連の作業仮説があり、彼らが最も重要な関心領域だと考えることについてです。
私が生命の起源について考える方法は、はるかにグローバルな規模です。特定の微小環境が生命の起源が起こった環境だとは思いません。生命の起源は地球化学におけるよりグローバルな移行で、生物学と関連付ける規模が、惑星上の主要な地球化学的循環と多くの微小環境の相互作用のために時間をかけて徐々に現れたと思います。
つまり、「どこで」はここで私が重点を置いているほど重要ではないということですね。その環境条件が生命の起源を推進するメカニズムに確実に影響を与えるだろうから、「どこで」が「どのように」を理解するために非常に重要だと想像するかもしれません。しかし、あなたはそれらの環境にほとんど無関係なメカニズムを探しているのですね。
はい。そして実際に、どこがメカニズムを知らせるべきだと言うのは間違った方向だと思います。メカニズムを理解してから、それがどこで起こりうるかを問うべきだと思います。環境にメカニズムを教えてもらおうとしてきたことが、実際にメカニズムを知らない理由の一つだと思います。地球化学は本質的に制約がなく、膨大な可能性の集合を作り出すことができるからです。
惑星の化学的ポテンシャルについて本当に考えると、それは惑星が作ることのできるすべての可能な化学を探索する私たちの計算能力をはるかに超えています。だから十分な制約ではないと思います。
では、それらのどれも除外されていないということですね。パンスペルミア説はいつも少しSF的に感じるのですが。
まあ、そこでの問題は、それが有用な仮説かどうかだと思います。広く議論されているパンスペルミアの問題は、まあ、生命の起源が宇宙のどこか他の場所で起こってそれがここに来たと思うかもしれませんが、メカニズムを地球上の既知の環境の代わりに未知の環境に押し戻しているだけです。少し時間は稼げますが、火星でさえほとんど何もありません。
そうですね。
そこでトレードオフがあります。生命が今日観察する複雑性に到達するのに必要だと思う時間スケールと、初期地球の環境についての制約との間の、どちらが実際により有益だと思うかということです。
しかし、テストできる仮説があるかどうか、そして実際に生命の起源が起こるのを観察できるかどうかという問題があると思います。それが私にとっては、生命の起源を解決するということです。人々はいつも私に「生命の起源を解決するとはどういう意味ですか」と聞きますが、私は「もしそれを知っていたら、もう解決していたでしょう」と答えます。
つまり、最も正確な方法で質問を定義する方法がよくわからないフロンティアなのです。環境について考えることは、少なくとも質問を構築し始めるための良いアンカーだと思います。しかし私にとって、問題は常に非生物から生物への移行とは何か、そしてその移行をどのように理解し形式化するか、そしてそれの経験的テストは何かということでした。
では、少し「どのように」に入ってみましょう。再び、この言葉を誤用するかもしれませんが、パラダイムですが…
いえいえ、大丈夫です。私はその言葉が大好きです。パラダイムのための新しいパラダイムを作ることができます。つまり、パラダイムシフトのポイントは、概念を変えることになっているからです。あなたが言語で遊ぶのが好きなのは知っています。私も大好きです。
今のところパラダイムで行きましょう。
いいですね。
古典的なアイデア、まあそれほど古典的ではないかもしれませんが、最近数十年で見たアイデアには、膜ファースト、代謝ファースト、RNAファースト、RNA世界があります。その他のバリエーションもあったと思います。これらのアイデアはどのように進化しましたか？コミュニティはまだこれらのアイデアについて話していますか？他のバリエーションはありますか？そして、あなたはこれについて個人的な見解をお持ちですか？
はい、これらのアイデアは生命の起源についての進化仮説の主要な陣営として今でも支配的です。「ファースト」というアイデアはいつも興味深いと思います。なぜなら、おそらくかなり後期の生物学的発達である何か、生命の起源の進化的移行を、生物学や生物学の感覚がある前に起こった最初のこととして置いているからです。
だから私は「ファースト」という考えの大きなファンではありませんでした。しかし今は興味深いことに、特に生命の起源の初期キャリアコミュニティの間で、これらのパラダイムを打ち破り、生命を生んだ化学に対するこれらの特定の視点を超越するより多くの仕事をすることに関心を持っている多くの人々がいます。
つまり、コミュニティの傾向は統合的アプローチに向かって動いているということですね。しかし、そこでの課題は、それらがどのようなものなのか、そして成功とは何かについてどのように話すかということです。一方、あなたが話しているものは、より簡単だと思います。膜ファーストの生命の起源と言うなら、実験での成功は膜形成を好む条件を得ることです。それはかなり簡単にできます。
しかし、生命の起源での成功が、地球化学が最終的に複雑化して何らかの個体性と細胞構造を与える惑星での進化的カスケードを得ることだと言うなら、それははるかに困難な問題です。
そうですね。つまり、あなたの回答の最初の部分は興味深かったのですが、あなたはこれを最終的な足がかりというよりもむしろ…
つまり、地球化学から細胞へと移行したいのです。それらは過程における非常に困難な境界条件です。しかし、現在私がそれについて考える方法は、生物学では、細胞の進化に続く生物学での進化的移行のはるかに多くの証拠があるということです。
多細胞生物の進化、社会の進化のようなものがあります。組織構造におけるレベルシフトを得るこれらの進化における主要な移行の全体的なスキーマがあります。生命の起源を単一の出来事として考えますが、それは化学で起こり、最終産物が細胞であった組織システムの主要な移行の全体的な進化的進行です。
課題は、細胞の断片を進化的文脈の外に取り出して、進化的過程の外で前生物化学がそれらを新たに生成することを期待し、我々が細胞生命である最終産物を後選択することによってすべての選択を投入していることに気づかないことです。そして、我々はその特定の化学構造を与えるであろう前生物化学に境界条件を課しているのです。
それは、これらの実験を設計する人間のエージェントによる信じられないほどの選択です。そして生命の起源は、基本的に選択が宇宙で自発的に現れて複雑な構造を生成する過程です。だから、我々が考えてきたこれらの方法は本当にその根本的な問題に迫っていないと思います。
そうですね。私は、以前エアで話す前にブランドン・カーターについて言及したときのことを思い出します。彼はこれらの主要な進化的移行についての論文を持っていました。かなり悪名高い論文です。ハードステップの論文ですね。そこには6つの段階があったと思います。一つはコンボジェネシス、一つは真核生物、光合成のようなものでした。
彼は、それらがすべて時間的にほぼ均等に間隔を置いていることに注目し、それをハードステップの証拠として使いました。そのアイデアについて私がいつも気になっていたことは、これが主要な進化的移行だと言うのは少し恣意的ではないかということです。確実にその時点に到達するまでに多くの発展があったでしょう。人間がそれらのものにラベルを付けなければならず、それは非常に主観的に見えます。生命がいつ始まるかの定義でさえ、いくらか主観的な定義だということですか？
はい。非常に主観的な定義だと思います。これは生命の起源の問題の文脈外でも社会で見ることができます。誰かが生きているかそうでないかをどのように宣言しますか？これらは主要な社会問題です。子宮内の幼児の権利の問題にもなりますが、例えば医学的死亡を宣告する時もそうです。以前は脳死の人は死んでいましたが、今では技術で生かし続けることができます。
生命でない・生命の境界に関連した灰色の領域があり、それについて人間文化のどの側面でも、特に生命の起源において話す方法を知りません。しかし、生命の起源科学に入ると、我々はそれを二項化します。生命でない生命と言い、急激な移行があると言うのではなく、連続的過程として考えるのです。
地球化学から我々のような存在への進化の過程である生命の起源を、はるかに進化的文脈で考える必要があると思います。
つまり、自然選択は化学システムでも起こると言っているのですね。
そうです。遺伝子の前に、そうです。ほとんどの進化理論は細胞のレベルで止まります。なぜなら、現在のパラダイムは…その言葉を可能なすべての方法で採用するつもりです…
パラダイムのすべての意味を使い、それからパラダイムが何を意味するかのパラダイムを持つかもしれません。進化が発達してきた方法の多くは、ゲノムが進化過程の基本単位であることに本当に焦点を当ててきました。しかし、ゲノム自体は進化過程によって構築されなければなりませんでした。
だから問題は、それよりも時間的に深く行くにはどうするかということです。
地球のタイムラインを見ると、約45億年前で、44億年前に海洋が形成され、最近ネイチャーに論文があり、私のチャンネルで話しましたが、ルカ（最後の共通祖先）、いつも頭の中でひっくり返してしまいますが、42億年前頃にいたという証拠がありました。
非常に迅速に、これらの生物が惑星上にいます。もし最初の生物のサンプルがあったとしたら、それらが実際にどのようなものかを考えるのは興味深いです。それらは極めて脆弱で、環境を大幅に摂動すると苦しんで死ぬと予想するでしょうか、それともそれよりも頑健だったでしょうか？それらには遺伝的複雑性がほとんどなく、凍結や乾燥や焼却を生き残るためのすべての複雑な機械を持つ極限生物とは違って、これらのものは極めて繊細だったと素朴に想像するかもしれません。しかし、それは間違った考え方ですか？
私はそのようには考えません。しかし、最後の共通祖先という表現でさえ、ある意味で単一の細胞のようなものを心に置きます。祖先は複数形ではありません。
私は多くの集団進化が起こっていた初期進化のモデルをはるかに支持します。だから、単一の細胞について考えるのではなく、共進化する細胞集団について考えます。初期進化アーキテクチャへの選択の多くは、集団内に個体の明確な概念がなかったからです。なぜなら、微生物が遺伝子を互いに交換する猛烈な水平遺伝子移行があったからです。
選択の多くは、その過程のために個体ではなく集団のレベルにありました。これは非常に効率的に見えます。有益な遺伝物質を互いに取引する非常に効率的な方法のようです。
はい。そして、それが初期の進化的移行のいくつかが非常に迅速に起こった理由かもしれません。
しかし、私は集団の個々の脆弱な細胞ではなく集団の集合進化について話しているので、はるかに高い頑健性につながると思います。しかし、初期進化のその段階を概念化する方法を本当に知らないと思います。なぜなら、これらの細胞アーキテクチャのいくつかは異なる形態の情報処理を実験していたかもしれないからです。
ウイルスでこれを見ます。ウイルスには7つの情報処理モードがあり、レトロウイルスについて話すような逆転写のようなものがあります。しかし、細胞によって使われる情報処理アーキテクチャは一つだけです。何が起こっていたのか、これらすべてのウイルスアーキテクチャは、その段階からの遺残なのか、それとも後で進化したのかという多くの疑問があります。
最後の共通祖先については非常に多くの未解決の問題があると思います。私はそれをCMBのようなものだと考えています。現在に浸透する初期の記録のようなものです。
そして、それ以前を見ることはできません。その構造がどのように現れたかを理解するには、他の種類の原理が必要です。
しかし、私たちは現代のゲノム情報からそれを再構築します。だから、ゲノムより早い時期は見えません。しかし、あなたはそこで「グローバル」という言葉を使いましたね。それは少し直感に反するかもしれません。なぜなら、水平遺伝子移行がそのような規模で起こることを想像するのは困難だからです。ローカル環境で起こり、たとえ集団であっても、そこでルカが最終的に現れたと想像する方が簡単かもしれません。
確かに。しかし、選択が働いている制約について考えなければなりません。制約は、あなたのシステムが相互作用するものの境界まで及びます。現代の人間文化について考えても、独立して進化した多くの文化がありますが、時間とともに拡大し、初期生命の歴史でも化学がするように惑星を移動していると、他の文化との相互作用からより多くの制約を得始め、今では個々の人間が惑星全体で行動できる方法について多くの選択を知らせる種類のグローバルな技術的制約があります。
低レベルのアーキテクチャがあるが、異なるスケールでの過程によって共制約されているこの多スケール選択の過程は、実際に生命が一般的にどんなものかの非常に特徴的なものだと思います。
生きている構造のほとんどの移行は、一つの孤立したスケールで起こることではありません。だから、分子が生命だと考える傾向がありますが、細胞の分子のほとんどは細胞が存在するから存在するという事実について考えません。だから、これらの制約、細胞アーキテクチャからのグローバル制約があり、これらの分子さえも可能にします。
これらの階層的制約が構築されるこの過程は、実際にいくつかの化学過程がそもそも起こることさえできる理由なのです。
あなたの絵を誤解したくないので、明確にさせてください。つまり、惑星全体で化学が起こっていて、興味深い化学、前生物化学が起こっているポケットがあり、それらが広がって最終的に他のローカル地域と相互作用し、それらの利点が互いに移転し、惑星全体のアンサンブルが実際にますます複雑なネットワークとして成長している、ということですか？
はい。そして、ある意味で、惑星が生成できる可能な分子の数を考えると、それは非常に大きく、実際、RNA核酸まで行くと、これらは潜在的にRNA生物や初期遺伝物質の基本的な構成要素ですが、その複雑さのすべての可能な分子を一分子一コピーで我々のサイズの惑星で使い尽くしたいなら、惑星はブラックホールに崩壊するでしょう。惑星は化学空間を探索できません。
はい、ちょっと狂気ですね。封筒の裏の計算ができますが、化学空間の順列は非常に広大です。
そうです。だから、私は地球のような惑星を、ある意味で生命を発見する惑星を、検索エンジンのように考えています。組み合わせ検索エンジンのようなものです。だから、この組み合わせ空間のいくつかを生成しようとするこれらすべての異なる地球化学的環境が必要です。これらの空間が作られると、互いに相互作用できるいくつかの分子が得られ、それらは複雑性を足場にできます。生命が化学に続いて複雑性で連鎖したため、これを生命全体で見ます。
興味深い後続の質問は、2番目または3番目の例、あるいは何らかの方法で時計をリセットした場合、スレートをきれいに拭いた場合についてです。私はそれは望みませんが、他のものなら喜んで受け入れます。
それは望みません。しかし、多くの人が単一の出来事だという考えを持っているからだと思います。これはあなたの絵ではありません。そして彼らはすぐに、宇宙で生命が一般的ではないと批判するでしょう。なぜなら「まあ、ここでは一度しか起こっていない」と言うからです。
私は通常、それを確実に知らないと反論します。私の指先で今起こっているかもしれないし、その生命体が既存の生命が持つ40億年の進化的優位性と競争するのは非常に困難でしょう。
しかし、このような地球化学ネットワークが一緒に進化して生命体を形成するあなたの絵では、私たちの現代世界で複数のインスタンス化が現れることを想像するのが少し困難に見えます。2番目の発生を作り出すことを想像するのは困難です。
これは興味深い質問です。なぜなら、この複雑系の視点の生命は、実際に生命の起源が惑星上で継続的な過程であることにつながるからです。
しかし、それは生命の化学的起源のような、新たな生命の生成ではありません。これらの進化する系統が絶えず新しい構造を生み出し、新しい基質でそれを行っているという事実です。細胞生命を進化させると、多細胞生命が進化する可能性があり、ある意味で概念的枠組みは、生命の起源が惑星上の継続的過程だということです。
技術的空間や生命が発見した他の基質であれ、新しい進化空間を開くときはいつでも、それは新しい生命の起源イベントです。しかし、すでにシステムに多くの制約があります。なぜなら、すでに我々の惑星で進化している構造があるからです。だから、本当に興味深い問題は、そもそもそのような空間にどうやって入るかということです。進化している構造があれば、それが新しい複雑化過程を生み出すことがどのようにできるかを見るのは簡単ですが、それがそもそもどのように始まるかを知るのは困難です。
私はそれを惑星ごとに生命の一例があると考えています。しかし、生命の起源は、これらの複雑な空間に成長し、組み合わせ可能性の爆発する空間へのこの過程です。進化が新しい層を構築するたびに、それが選択されて新しい空間を生み出す複雑な構造に組み込まれ、その過程が生命です。それは何十億年にわたって惑星上で物質を構造化する情報の過程です。
惑星ごとに一例があります。同じ惑星で独立した地球化学的起源があるとは思いません。例えば影の生物圏を信じる人々のようなものは、そのための空間がないと思います。
空間がない、つまり生命は惑星規模の過程だということですね。しかし、2番目、3番目、4番目のインスタンス化があることの価値は、「これが生命が一般的であることを証明してくれる」ということだったと思いますが、この絵では私たちはおそらくそれを得られないことを受け入れなければならず、思考実験として残されるのは、残念ながらスレートをきれいに拭くケースだけということになります。
いいえ、実際にはこの問題について具体的に考える必要があると思います。生命がより多くの複雑性やより多くの可能性を構築する過程の系統についてのものであり、惑星で起こっているその過程の連続体であることを真剣に受け止める必要があります。
地球での生命の2番目の起源とは何かというあなたの質問に対して、それは知的に設計されたものでなければならないと思いますが、起源生命実験を設計するのに十分理解している進化した構造である私たちによって知的に設計されたものです。
しかし、私が実際に質問していることは、この過程がどれほど一般的かを本当に知りたいということです。それが最終的に私が到達しようとしているところです。
いえ、理解しています。そこであなたが持っている洞察を実際に取って、適切な実験を構築することができると思います。なぜなら、あなたがする必要があることは、組み合わせ化学検索エンジンを構築し、実験を構築し特定の種類の複雑性を探しているという事実について後選択することによって、人間が実験にどれだけの情報を投入しているかを知る必要があるからです。
実際に前生物化学の標準化プロトコルを開発する方法に多くの時間を費やしてきました。そのプロセスでは、分子の複雑性を測定し、得られる分子の複雑性を測定し、実験での人間の選択性に関して化学に投入する過程制約を実際に見て、それから化学がそれ自体でどれだけの複雑性を生成したかについて根本的に質問します。
それを境界づけることができれば、生命の起源が起こる確率空間を制約し始めるので、はるかに扱いやすい問題になると思います。陽子崩壊を探すスーパーカミオカンデのように考えています。システムを継続的に観察して、イベントが起こるのを見なければ、物理学の空間を実際に制約できれば、その確率について何かを教えてくれます。
これが、あなたが行っている系外惑星での生命の確率について考える仕事に私が興奮する理由です。なぜなら、生命科学を系外惑星での生命の確率を境界づけることに直接結合できる研究プログラムが実際にあると思うからです。そして、それが私が行きたい場所です。なぜなら、それが実際に科学があるところだと思うからです。
私たちはいつも他の人の分野に興味があります。なぜなら私は逆のことを言うつもりだったからです。系外惑星では、オフラインで言及したように、偽陽性のためにしばしば挫折することがあり、火星の運河からペルシヴァル・ローウェルまでの生命の偽りの主張の歴史的な例が非常に多くあるためです。
火星のメタン、金星のホスフィン、エイリアン宇宙船だと主張される星間小惑星などがありました。あらゆる種類の野生的なものです。そして毎回、メディアがこれらのことを取り上げます。人々は興奮し、そして落胆します。アストロバイオロジーは信頼性を構築し、それからこれらの打撃を受けるという浮き沈みのジェットコースターに乗っています。
それらは科学的過程の不可避な部分なのでしょうか、それともアストロバイオロジーが追いかけている目標の独特さのために何か独特に有害なことがあるのでしょうか？
おそらく両方だと思います。これらの問題に対する規律的枠組みとしてのアストロバイオロジーを今後どう感じるかについて、私はフェンスの上にいます。なぜなら、現在のアストロバイオロジーは宇宙の生命の問題に興味を持つ異なる分野からの人々の束ですが、それ自体の分野ではないからです。
アストロバイオロジーがそれ自体の分野になるか、今私たちがアストロバイオロジーについて話す方法とは全く異なる何かになるエイリアン生命の空間の周りに現れるアイデアの集合があるかどうかという問題があります。そして、それはこれらがエイリアン生命の科学の発展の初期段階かどうかというあなたの質問に入るでしょう。
私がそれを見る方法は、私たちはこの問題の空間内で働く科学者ですが、この問題を解決しようとしている社会の一部でもあります。科学の進化は社会的進化であり、多世代プロジェクトです。その観点から、これらの種類の発見でエイリアン生命について話す方法は、私たちがこの問題についてどう感じるか、そして何が決定的なことかを存在論的に解決しているようなものです。
ある意味で、人々が出すこれらの種類のもので、明らかに説得力がないものがなければ、説得力がないものが何かを知らない限り、何に説得されるかがわからないでしょう。UFO学の分野についても同じように感じます。多くの人々がエイリアンと接触したと確信していて、私は「それは素晴らしいが、その知識で何もできない」と思います。それは真の知識ではありません。
科学的知識ではありません。科学的知識は多くの世代にわたって非常に苦労して戦い取られたものであり、本質的に説明的であり、全く新しい思考方法を開くものだと思います。だから私にとって、エイリアン生命の問題は一つの発見や一つの出来事だけではありません。それは実際にパラダイムシフトです。人間が宇宙の生命現象を理解し、私たちがどのような構造であるかを理解し、私たちのような他のものがどこにあるかを理解する異なる方法です。
UFOには、エイリアンがすべてを説明できるという弱点があります。隙間の神のようなタイプです。
まさにそうです。非常に表面的な集合のようで、何の助けにもなりません。
私の言いたいことは、他の系外惑星で奇妙な化学的観察を見るたびに、生命がそれをしたと仮説的に言うことが常にできるかもしれません。間違っているかもしれませんが、生命が産生できないシグネチャーがあるでしょうか？なぜなら、逆の方向で多くのことがあるかもしれませんが、できないこともあるからです。
それは、私たちが今バイオシグネチャーについて考える方法とUFOとの間で作ろうとしている並置の一部だと思います。どちらも本当に悪い物語ではありませんが、問題は根本的に私たちの考え方を進歩させないことです。
バイオシグネチャーに興奮するのは素晴らしいことです。UFOに興奮するのも素晴らしいです。それは文化的にエイリアンのものを理解することに興味があることを意味しますが、それは即座の満足対実際に知的仕事をするために使えるものを持つことのようなものです。
うまく表現できているかわかりませんが、生命の説明があれば、それは重力の説明のようなものでしょう。他の実験を設計でき、理解していなかった他のすべてのものを突然理解できます。生命は私たちの惑星で非常に広範囲で浸透的な現象なので、その自然の規則性を理解すれば、他の惑星でそれを認識する方法について本当に根本的に異なる理解を持つでしょう。
それが私にとってエイリアンとの接触がどのようなものであるべきかです。エイリアンとの接触は、人間として持っている本当に根本的な知識基盤の変革であるべきで、単にいくつかのシグネチャーを認識するだけのアハ・イベントではありません。
偽陽性が私にとって説得力がないのはその理由のためです。なぜなら、本当に生命の問題を解決したなら、それが何を意味するにせよ、偽陽性はないでしょう。なぜなら、探している現象の理解があり、生命が実際に何であるかを分離しているでしょう。生命がどうでありうるか、あるいは私たちが生命だと思うもののためにどんな模倣があるかもしれませんが、実際に生命が私たちに示している自然の規則性の一部ではないものです。
そのアプローチが好きです。なぜなら、特に知的生命について、柔軟すぎて可塑的すぎるという非常に滑りやすい坂があるからです。高速電波バーストがエイリアンかもしれない、パルサーがエイリアンかもしれない、今文化で説明できない異常は何でもエイリアンかもしれない、その時点で妖精のようなものだと思います。
しかし、まさにエイリアンは奇跡や天使の目撃や妖精の目撃の代替品になっています。今はエイリアンを見るのです。
そして、私たちが持っている天文学的な異常は潜在的にエイリアンかもしれません。基本的に、人間文化のどの側面を見ても、エイリアンは未知を埋めるために使うギャップです。
それはより良い言葉の使い方ですね。
そして、それは私たちがこの問題についてどれほど少ししか知らないかについて何かを教えています。すべての未知のものを説明するためにそれを使っているなら、何かを知らないということを本当に教えています。ここで欠けている知識の根本的な部分があります。
これは組み立て理論を紹介する良いポイントかもしれません。なぜなら、組み立て理論のその偽陽性問題の力について話しているからです。
では、皆にそのアイデアの歴史と概要を101として説明していただけますか？
確かに。アイデアはリー・クロニンから始まりました。リーはグラスゴー大学で運営している非常に大きな化学研究室を持っています。彼を化学者と呼ぶこともできると思いますが、彼がすることのほとんどは化学者がすることではないと思います。
私は彼を理論をするために実際に実験をしなければならない理論家だと考えています。しかし、リーは非常に興味深い人です。彼は化学空間のこの種の組み合わせ探索ができる生命起源実験を構築しようとしていましたが、生命の起源を探すロボットを構築していました。そこで問題に直面します。なぜなら、研究室で化学的混乱があるかもしれませんが、その混乱が生命かどうかをどうやって知るのでしょうか？
それで彼は研究室で進化過程を測定する方法について考えようとしていました。私はこれらのアイデアの初期開発の頃に彼と話していました。彼は質量分析から逆算しようとしていました。これは人々が研究室で分子を指紋認識するために使う標準的な機器です。それは分子を分解して分子構造の部分を特定することによって機能します。
リーの考えは、もしそれが進化した構造なら、その部分は互いに重ねると、私の言葉で因果的に深いものであるべきだということでした。その分子を生成しなければならない出来事の構造があり、実際にその分子がその特定の順序でその構造を作るためにすべての部分を作るために多くの選択が必要であるであろう十分な複雑性を持つことを示唆します。
これが実際に組み立て理論の元のアイデアでした。何かが進化によって生産されなければならなかったということを測定するために実験をどのように使うかです。そして、これは推測につながりました。これは私自身の仕事で多くの異なる分野から多くの異なる方向からもたらされた推測で、この断片を見ます。
理論家として私がする概念的仕事の多くは、異なる分野にわたるパターンを探すことです。同じことを言っているが異なって言っている、あるいはそれを言っていることを知らない共通パターンがどこにあるかです。しかし、組み立て理論が探求している重要な推測で、私が最も興味深いと思うものは、生命は宇宙が複雑な物体を豊富に生成する唯一のメカニズムだということです。
組み立て理論はそれを調査することを可能にします。なぜなら、質量分析で調査できる方法で分子を構築する構造を実際に見ると、部品を再利用してその分子を作る最小の再帰的ステップ数を見ることができるからです。仮説は、非常に多くのステップを持つ分子を見て、それが高い豊富さで見られるなら、その分子が何回も作られたことを意味するということでした。
それは生命のサインかもしれません。私たちは、ステップ数が十分に高い化学空間に境界があるべきだと仮説を立てました。生命だけが宇宙の年齢内やそのようなもの内で豊富にそのような構造を作ることができる唯一のものであるという境界です。組み合わせ空間が非常に大きいからです。
ほとんどの人は化学にそれほど馴染みがないので、私はレゴを類推として使うのが好きです。店で買うレゴセットがあると想像してください。ホグワーツのレゴが非常に視覚的だと思うので好きですが、タージ・マハルのような、あるいは今娘のためにレゴカーを作ろうとしています。
非常に複雑ですよね？部品を取ってトレイを振るだけです。説明書にあったものを組み立てるのをどれくらい待たなければならないでしょうか？しかし、説明書があり、それを構築する情報があり、それを構築するすべてのステップがあります。
組み立て理論では、複雑な構造を構築する多くの方法があるので、特定のパターンを取りません。基本的に自然が与える最小パターンを境界として取ります。しかし、アイデアはそのトレイを振っても、レゴ・ホグワーツを自然に得る可能性はないということです。
いくつかのブロックがくっつくかもしれません。だから問題は、宇宙がこれより複雑なものを豊富に生成できない非生物的上限があるのか、生きている構造がその特定のパターンを選択したのでない限りということです。
原理的に、もし私が他のエイリアン惑星からの潜在的生物学的サンプルを与えたら、それを質量分析に入れて、必要だったステップ数、組み立てステップ数を理解し、それが一つのインスタンス化だけでなく、その物質がたくさんあり、それらすべてが多数のステップを必要としたなら、これは生命の産物でなければならないと決定的に言えるでしょう。
はい。実際に興味深いことに、それがたくさんあると言う必要さえないかもしれません。なぜなら、私たちの測定システムのほとんどは、それを観察するためにたくさんの分子を必要とするからです。だから、実際に自然で観察するもののほとんどはすでに豊富さの閾値を越えており、それは確率の性質と私たちがそれについてどう考えるかについても非常に深いことを言っていると思います。
なぜなら、私たちは観察されたイベントに確率を割り当てますが、観察されていないイベントには割り当てることができず、これらの構造は観察されていないイベントの空間から現れているからです。
それは二つの数字の積ですか？それは指数です。選択的制約の量を形式化する方法は、惑星を巨大な組み合わせ空間の地球化学検索エンジンとして想像すると、惑星がブラックホールに崩壊しない限りすべてを探索することはできません。
ある複雑性閾値で、空間は非常に大きくなり、網羅的探索は不可能になります。だから、その空間で構築するものは、すでに存在する部品から構築する制約された空間に沿っていなければなりません。
それは私たちが幅優先対深度優先探索と呼ぶもののようなものです。複雑な物体の世界に入ると、それは常に深度であり、歴史的に偶然的な経路に沿って常に構築しなければなりません。これが組み立て理論の生命の物理学の重要な構造です。それはこれらの組み合わせ空間に住み、基本的な方法で因果関係について話します。
私たちはその選択的制約と因果関係の量を組み立てと呼ぶもので定量化します。これは組み立て指数で指数的です。これは、レゴで結合操作を行うたびに空間が指数的に成長し、構築しなかった可能な構造の指数的に成長する数があるという事実を捉えています。
ある意味で、その指数的に成長する空間のエントロピー的コストと戦わなければなりません。確率空間だとは思わないので、正確にはエントロピーとは呼びません。しかし、もう一つの項はコピー数で、これは線形です。
これは空間で構築するのが本当に困難だというアイデアを捉えるためです。そして選択がこの空間で軌道を作り、高い豊富さにあるまでこれらの構造を観察しません。それが選択されたというシグネチャーです。
私は必ずあなたが考えたであろう反例について考えようとしています。通常特に興味深いとは思わないが、非常に多くあるので、その尺度で押し上げるような中間的複雑性を持つものを持つことができるでしょうか？
惑星のように、非常に多くの惑星があります。それらはかなり単純ですが、宇宙には大量の惑星があります。だから汚染要因になりうる例があるでしょうか？結晶や何かが何らかの複雑性を持っているでしょうか？
結晶は素晴らしい例です。しかし、理論の重要な推測は、生命と選択の証拠を持つのに十分豊かな組み合わせ空間なら、常に上限があるということです。
しかし、私は考えの列車を失いました。結晶に行けます。申し訳ありません。私の脳が同時に二つの方向に行ってしまいました。
時々起こります。反例について聞きたいのですが…
ああ、私が言おうとしていたのは、この閾値のアイデアを実証するネイチャー・コミュニケーションズに発表された論文について言うつもりでした。質量分析は実際に理論についてのことをテストすることを可能にします。
理論は常に測定スキームとの関連で構築されます。物理的に埋め込まれており、これが他の複雑系を形式化するアプローチと本当に異なる理由の一つだと思います。温度の初期発展のように考えています。初期には多くの温度尺度と文脈依存のかなり不正確な温度測定がありました。そして誰かが絶対零度での温度の概念を基礎づける厳密な方法を考え出し、それに対する温度測定が何であるかを決めました。
組み立てを複雑性測定のためのそれのように考えています。複雑性について話す全体的企業が、あなたが測定するシステムの物理アーキテクチャに埋め込まれたものになります。測定スキームに埋め込まれます。どんな組み立て空間についても、材料を調査するために使う任意の測定スクリーンについて、閾値移行があり、それが実際にその材料システムでの生命境界の起源で、そこで選択の証拠を得ます。
結晶は興味深いケースです。鉱物複雑性が生命の起源で本当に重要だと考えるなら、多くの人々は鉱物が最初の遺伝物質のテンプレートだったと考えます。その構造の周期性のためです。
鉱物を見て、分子組み立てと同じ方法で見るなら、結晶の最小数学的記述である単位胞を取って、それで組み立て指数を計算しようとするかもしれません。質量分析で測定した生物学的閾値で見るものよりもはるかに複雑な単位胞を得ることができることが判明します。
ネイチャー・コミュニケーションズ論文からの組み立てステップの閾値数は約15で、それは生物学的システム、非生物システム、NASAが送った隕石までから盲検化されたデータサンプルから来ました。15ステップ以上の分子を作ったのは生きているもののみを識別するテストをすべて通過しました。
しかし、鉱物には単位胞が15ステップ以上ある多くの例があります。しかし問題は、それが単位胞の数学的記述で、単位胞は物理材料で高い豊富さで単独で存在することはないということです。だから、鉱物の物理材料の実際の境界単位は何かを考えなければならず、鉱物は多くの欠陥を持つ周期格子です。
選択された構造の繰り返し可能性について話すのは実際に非常に困難です。長い話を短くすると、リーの研究室が主導し、私が少し手伝った、しかしそこのチームが現象的な仕事をしたプロジェクトについて、組み立て理論的レンズを通して材料複雑性を見て投稿したばかりのプレプリントがありました。
組み立て大文字のAのアイデアを真剣に取るなら、天然鉱物を見ることができ、欠陥の構造は材料の大きなサイズスケールで高い複雑性を得られないので、低い組み立てを持つことになります。しかし、シリコンチップのような技術的に製造された鉱物である工学材料を見ると、材料に欠陥を正確に配置できるので、大きなサイズスケールで高い複雑性を得ます。
それがチップを設計するときに私たちがすることです。自然に形成された鉱物と技術的鉱物の組み立てを比較すると、閾値があります。技術的鉱物は高組み立てで自然なものはそうではありません。
これは新しい仕事で、これらのものからですか？
はい、プレプリントです。投稿中です。鉱物組み立ての仕事は本当に困難な問題なので、何年も取り組んできました。素朴な仮定は、組み立て理論がすべての材料で同じように働くので、組み立て指数を取って適用するだけだということです。
しかし実際の課題は、その構造を生成した因果関係について話すことさえできる高いコピー数で高い繰り返し可能性で見る構造は何かということです。だから、コピー数は、実際に最も困難な部分は選択された単位の境界を特定することです。
これは生物学での既知の問題です。選択の個々の単位の境界は何かという問題で、組み立て理論は物理的性質を測定するかもしれない任意の材料にその概念を一般化しようとしています。だから、それは非常に自明でない問題です。
タンパク質でも今取り組もうとしていて、それらも非常に困難です。なぜなら、それは配列情報だけではなく、折りたたまれた構造で、実際の繰り返し単位は材料のデジタル情報で見るかもしれない個々の単位だけではなく、結合構造と折りたたまれた構造についての何かだからです。
本当にウーウーになりたいなら、そうしないよう努めますが、宇宙自体はかなり単純な初期条件の集合から始まったに違いないと思うかもしれず、それでもこの巨大な複雑性に進化しました。だから、宇宙自体に組み立て理論を適用しようとして、宇宙が生きていたという結論に達することを想像できるでしょう。
それは確実に一つのバージョンしか持たないので、それかもしれませんが、銀河は多くの複雑性を持っているように見えるでしょう。
まあ、私たちが宇宙を外から見ることができる物体として話すのは興味深いことです。それは非常に古い世界観だと思います。物理学が何世紀もの間宇宙についてその方法で話してきたからです。宇宙に神のような視点があり、外からの観察者として観察できるという見解を持つ人間文化で物理学が現れたからです。
私が宇宙について考える方法は、宇宙内のすべてのものの創発的性質のような宇宙です。それは物体のようなものではありません。人間が物事を記述するために言葉として使えるラベルです。しかし、私たちがその言葉を使う方法は話している物事ではないことは不明です。なぜなら私たちには神がいないからです。
観測可能な宇宙と言えるかもしれませんが、全宇宙は本当に何の意味もないかもしれません。
しかし、観測可能な宇宙でさえ観察者としての私たちとの関係で定義されていますよね？だから、主観的参照枠を持つ客観的概念です。ほとんどの科学はその方法で構築されています。
それが実際に科学がすることです。私たちの主観的参照枠から、参照枠に依存しない客観的概念を見つけようとします。だから私の言いたいことは…申し訳ありません、長い話を短くして、宇宙についてのあなたの質問に実際に答えるために…申し訳ありません、言葉の意味と私たちがそれらを使う方法について私の全体的な演説をしなければなりませんでした。常に言葉を再定義しています。
しかし、宇宙について実際にあなたの質問に答えるために。生命の起源に取り組み始めてから非常に深く本質的に感じていることは、問題が非常に深く、新しい理論を必要とし、私がそれについて考える方法では物理学の新しい理論を必要とするということです。ただし、それらを物理学と考える必要があるかどうかは、物理学が人間派生の分野だからですが、それを説明する新しい理論です。
それらの理論が何であれ、私たちの惑星上の人間の有利な地点から重力物理学や量子力学のようなものを明らかにし、それらを普遍的法則だと考えるのと同じ意味で、自然の非常に深い規則性を捉えています。
選択と生命が惑星上で構築するものは、高度に複雑な組み合わせ空間で現れる私たちの宇宙の普遍的特徴で、基本的物理学だと思います。だから、それはどこでも存在するべきです。宇宙のすべてが選択の産物だと思います。
ただ、いくつかのシステムでは、あなたと私を構築するのに入る情報が非常に多いので、私たちがその産物であることが非常に明白で、他のシステムよりもはるかに明白です。そして、他の可能性を想像できるので、その周りの反実在的空間のいくつかを見ることができます。私たち以外の他の分子を想像できます。
しかし、それらが存在するという意味ではありません。
私は先日、銀河の合体について見たことが本当に印象的でした。驚異的な数の合体があります。私たちは通常、アンドロメダと天の川が最終的に合体するだろうと考えるかもしれません。これは数十億年ごとに一度起こり、少数の合体があるのでしょう。しかし、これらの銀河の現代的な描像では、数百、さらには数千の合体があり、中央の一つの超大質量ブラックホールの周りをまだ回っているこれらすべての残存ブラックホールがあります。
これらの木を見ると、彼らがスケッチする合体木があります。
系統樹のような。
はい。そしてすべての絶滅イベントと何が生き残るかです。生物学的類推の意味で現代の銀河に到達するための非常に多数の、組み立てステップを持っているように見えます。そして多くの現代の銀河があります。
だから、銀河の組み立て指数を計算するのは楽しいかもしれません。
それは非常に興味深いでしょう。組み立て理論の根底にある物理的推測で、普遍的物理学を非常に示唆していると思うのは、宇宙が生成する任意の構造を生成するための因果イベントの最小数があるということです。
だから、それが客観的だから常に最小値を見ます。しかし、実際に見るイベントは、文脈依存なので主観的でしょう。だから、銀河の組み立て指数を構築することができ、それは非常に楽しいかもしれません。
実際に、我々がそれらのシステムの物理学が実際に生成できると思うものの複雑性閾値を通過したタイプ3文明である天文学的に観測可能な大規模工学プロジェクトであるテクノシグネチャーについて考える文脈で興味深いでしょう。
それは我々が問い、意味を持って構築できる問題だと思います。それは非常に楽しいでしょう。
私もそれが好きです。抽象数学についても考えています。あなたたちはマンデルブロ集合のようなものの適用について考えたことがありますか？
はい。組み立ては構造において非常にフラクタル的です。組み立て空間を構築するために再帰的組み合わせ数学を使わなければならず、計算をするアルゴリズムを構築するのは非常に困難です。
私は組み立て理論的レンズを通して数学の進化を研究することについて考えてきました。なぜなら、定理証明の進化と定理が他の定理の上にどのように構築されるか、数学者がその空間をどのようにナビゲートするかを研究する多くの人々がいるからです。進化原理を研究する信じられないほど豊かな空間だと思いますが、その仕事は自分でしたことがありません。
私のバケットリストにありますが、できるプロジェクトには限りがありますよね？
それはまだ多くの疑問がある非常に新しいアイデアのようで、それが刺激的です。
私はそれで働くのが好きです。UFOやバイオシグネチャーの点に戻ります。私にとって、このようなフロンティア問題での健全な科学は、全く新しい思考方法を開き、全く新しい研究領域を開くものです。
特に本当に長い間同じ問題で行き詰まっている分野では、それが望むものです。通常、進歩を遂げるために同じ質問を何度も同じ方法で問うのではなく、異なる質問を異なる方法で問いたいのです。
私はそれが大好きです。それと同じ頃か1、2年前だったと思いますが、ジェイソン・ライトという同僚がいて、彼はテクノシグネチャーをしていて、論文で光度曲線について考えていたのを覚えています。タビーズ・スターとも呼ばれる有名なKIC 8462852システムがあり、非常に奇妙な光度曲線で、あらゆる種類の奇妙な低下と点滅があって、非常に複雑でした。
それはしばらくテクノシグネチャーとして興味深かったのですが、ジェイソンは光度曲線に符号化された情報量を定量化できるかもしれないというアイデアを掴み、それが何らかの閾値を超えるなら…彼は閾値を計算したり、それよりもずっと遠くに行くことはできませんでしたが、多くの人々が境界を引く何かについての複雑性について同じ種類の宝石のアイデアを持っていたと思います。テクノシグネチャーでもバイオシグネチャーでも構いませんが、境界を引く他の方法と同じくらい良い方法のようです。
完全に同意します。組み立て理論の文脈でSETI信号についても多く考えていますが、そこではシグナル処理に組み立て理論の構造を埋め込み、これらのものを検出する実際の測定スキームが問題になります。
これも新しい基質に組み立て理論を構築することの非自明性に戻ります。組み立て理論の原理はかなり簡単です。組み立て指数を測定し、コピー数を測定します。しかし、基質の物理原理に基づいて組み立て空間を構築し、宇宙が実際にその種の構造をどのように構築するかを考え、コピー数を行うことについて考え、それを測定スキームに入れることは非常に困難です。
私がそれにアプローチする方法は、二つの視点があることです。一つは、シグナル処理について考え、シグナルがどのように埋め込まれるかを考えなければならないことです。それから言語の構造について考え、シグナルが実際に知的システムからのものであることをどのように検出するかを考えなければなりません。だから、これらの組み立て空間の両方を構築してから重ね合わせる必要があると思います。
しばらくこれについて考えています。忘れましたが名前を忘れました、誰かドイルという論文があったと思います。彼はイルカのコミュニケーションを研究していて、イルカのクリックとすべての人間言語にジップス法則が適用されることを発見しました。
それは非常に一般的ですが、実際にそれを生成することができるからです。
はい、言語とは何の関係もない非常に単純な動力学的モデルによってそれを生成できますが、他の言語があることを取るのは興味深いです。なぜなら、それが私たちが持っているすべてだからです。イルカのクリックのようなものです。
だから、それはどこかに到達するかもしれません。この複雑性と生命についての議論全体について聞きたい質問があります。それは、物理学的背景を持つ多くの人々にとって、複雑性がなぜ存在するかは実際に驚きまたは直感に反するかもしれないことです。
なぜなら、宇宙は無秩序の状態に向かう傾向、性向を持つとエントロピーで通常教えられているからで、それは複雑性を一掃するように見えるでしょう。明らかにそれは閉鎖システムについて考えています。私は頭の中に答えがあると思いますが、あなたはずっと良い答えを持っていると思います。
これはパラドックスでしょうか？実際にはパラドックスではないと思いますが、生物学的進化の性質がますます複雑な生物を生産することと、エントロピーが一見対立しているという、いわゆるパラドックスにどのように対処しますか？
その質問に私が与えることができる約15の答えがあると思います。
いろいろな側面を扱うでしょう。
これらの本当に困難な問題に来るとき、私にとって通常の知的プロセスは、一致がどこにあるかを見るために複数の角度から来ることです。
この点で、物理学の理論について話す方法に大規模な行き過ぎがあると思います。熱力学の第二法則を使って日常生活についてどう考えるかを決める人々を知っているほどです。すべてが熱死に向かっているので、無意味主義的宇宙に住んでいるような。
エントロピーの場合では、エントロピーはメモリと因果制約を持たないシステムで非常によく働く概念だと思います。なぜなら、エロティックに全体空間を探索できるからです。しかし、宇宙はエロティックシステムではありません。宇宙の一部はエロティックシステムです。なぜなら、組み合わせ空間を十分小さく制約したので、いくつかのガスが入った箱のように、ほとんどの可能性を探索することが可能だからです。
生命がある惑星が惑星上で現れる可能性のあるすべての物理構造のすべての可能性を探索することは不可能です。あまりにも多すぎます。だから、エントロピーは生命が存在する組み合わせシステムの規模には実際に適用されないと思います。なぜなら、実際に数学的計算を行う方法に非物理的可能性を導入するからです。
これは、数学が物理学になると仮定するため、ほとんどの実践物理学者には非常に直感的ではないと思います。だから、宇宙が無限であることについて話し、すべての組み合わせ可能性を探索することについて話します。だから、それ自体が物理的に可能ではなく、測定できないものである私たちの物理学に人工物を導入します。
すべての物理学理論には根底にある哲学があるので、それは哲学として良いのです。しかし、そのような構造は、生命の問題に取り組み始め、宇宙を構築されている過程として本当に考え始めなければならないとき、信じられないほど制約的になります。そして、本当に物理的に実現された可能性は、想像できるすべての可能性とは非常に異なります。
それを物理学の根本的仮定として導入しなければなりません。だから、これは物理学の哲学で実数を物理学の法則に導入すべきかどうかについての多くのものがあります。なぜなら、それらは計算可能ではなく、あらゆる種類のものだからです。
エントロピーを置いておいても、なぜ進化がより大きな複雑性に向かう傾向があるのでしょうか？
実際に…だから、人々が熱力学の第二法則をそれほど信じる理由は、物理学の代わりに本当に堅実な統計的議論だからです。しかし、状態に置いているラベルを理解しなければなりません。ラベルは通常人間派生か、測定スキームへの参照です。
私が起こっていると思うことは、組み合わせ空間が非常に大きいので、生物圏は実際に第二法則のようなことをしていますが、空間の小さな体積に可能な限り多くの可能性を圧縮しようとしています。
これは非常に抽象的ですが、巨大な可能性の組み合わせ空間があると想像するなら、組織化されていれば、単なる原子の山よりも生成でき、宇宙が行うことができるようになることへのはるかに多くのアクセスがあります。第二法則とエントロピー的な探索感覚で。
だから私は、宇宙が時間の関数としてより多くの可能なもの、より多くの可能性を生成していると実際に思います。そして、生命はそれを行う物理学です。生命は、いくつかのものが存在することを可能にする物理学です。
だから、宇宙がそれ自体に可能な限り多くの存在を詰め込もうとしているという推進力、複雑化推進力が実際にあります。これは擬人的です。それは試みているのではありませんが、それを促進する何かがあります。宇宙に可能な限り多くの存在を詰め込む。
つまり、これは他の場所で起こると仮定する普遍的過程ですね。
はい。この質問に対する単純な答えを明確にするのは困難ですが、それは深遠な質問です。
私たちは長い間生物学と格闘してきたような感じがします。
そうです。「なぜ生命が」は「生命とは何か」よりも興味深いです。なぜなら、宇宙では、「なぜ何かがあるのか」のように通常考えるからです。何もないことは何かよりもはるかに単純です。だから、宇宙がなぜそもそも存在するのでしょうか？
生命でも同様に、なぜ宇宙はどこでもほこりやほこりを持つのではなく、これらの複雑なシステムを作ることを選ぶのでしょうか？
しかし、そうであっても、これは私たちの人間中心的…発音できません…擬人化？
はい。これらすべての楽しい言葉で、発音するのが困難です。私たちは有利な地点を持っているからです。何も存在できないという概念があるが、何もないことは人間の心に存在する概念です。そこにある物事ではありません。
時々それら二つのことを解きほぐすのに苦労していると思いますが、言葉の使い方と存在するものとの関係で本当に明示的であることは、これらの空間で非常に重要だと思います。
これが私が言葉の意味で遊ぶのが好きな理由でもあります。なぜなら、人間がその言葉を使うときに実際に何を意味しているかを理解するために、あらゆる側面から言葉の意味を見なければならないと思うからです。
無限についても同様に感じますよね？オフラインで話したことですが、組み立て理論には大きな問題を提起するようです。無限の宇宙や無限の時間があれば、サルがタイプライターでシェイクスピアの作品を素朴に現すでしょう。
だから、それは偽陽性を与えるように見えるでしょう。どこか他の場所で非常に多数の複雑なものが自然に生産されるでしょう。実際、無限の宇宙では現れている複雑なものの無限数があるでしょう。
無限は人間の概念の一種だと思いますが、無限を取り除くことも有用でしょうか？なぜなら、それは世界に本当にレンチを投げ込むからです。
ああ、確実に。私は無限をそれに向かって計算できる漸近線のようにいつも考えています。しかし、それは物理的に実在ではありません。完全な円のようなものです。完全な円のようなものはありませんが、構成的過程としてますます完璧な円を作ろうとすることができます。
だから、それは物理的過程の漸近線のようなものです。組み立て理論が複雑なものの構成的性質について言うことと非常に一致していると思います。
しかし、宇宙が無限だとは思いません。無限は、話す方法を知らない、数学的に形式化する方法を知らないものを記述するために方程式で使うプレースホルダーだと思います。数学は生物圏の進化した産物だと思います。あなたの質問に直接答えていませんが。
直接答えがあるかどうかわからないし、それは無意味な質問のようなものです。私たちはそれにアクセスできないからです。
いいえ、しかしこれらの質問のいくつかは、哲学的質問を科学実験に変えることができるところで本当に重要だと思います。それが私が本当に操作するのが好きな科学の境界の種類です。
だから、これらの種類の質問について実際に具体的に考えようとするのが好きです。しかし、組み立ては…つまり、今科学文献にある理論としての理論と、組み立て理論に取り組んでいる科学者として時間をかけて理論に構築されているアイデアの集合があります。
組み立て理論と言うとき、発表された文献に必ずしもあるものではなく、取り組んでいるこの概念的枠組みを意味します。組み立て理論で時間について考える方法は、組み立て空間の根底にあるこの因果関係にはそれへの方向性があるということです。時間は実際に根本的メカニズムです。組み立て物理学で根本的で、無限ではありません。
それは有限で、宇宙は自己構築システムです。だから、それらのことは、宇宙が無限であることに対して非常に強い声明を持っています。
残り時間がわずかで、今日多くの人があなたに会いたがっているので、あなたの時間を尊重したいと思います。今日ゲスト講義をされるのですね。非常に人気で需要が高いです。
私には実用的なアドバイスが必要で、天文学の明るい未来について考えています。天文学者として生命を検出するために組み立て理論をどのように使えばよいでしょうか？
JWSTで今いくつかの観測があると想像します。惑星大気のスペクトルを得て、そのスペクトルからメタンや一酸化炭素や水を当てはめることができます。見る下がりやうねりを説明できると思うもののいくつかの推測を提案でき、おそらく最も単純な分子から始めるでしょう。
しかし、生命の検出を得るには、実際に非常に複雑な分子に到達するまで複雑性のはしごを上がらなければならないと思いますが…
実際にそれが大気でそれを行う方法だとは思いません。なぜなら、本当に複雑な分子が揮発性である可能性は非常に低いからです。組み立てを通過するものは検出しないでしょう。
実際にそれを行う方法と、私のPhD学生の一人が今取り組んでいることで、彼女は非常に才能があり、数年間惑星大気の組み立て理論を開発していて、信じられないほどの進歩を遂げたと思います。
一つは、赤外線で見たいということです。これは通常の方法ではありません。ほとんどの望遠鏡がUVや酸素のようなものを標的にしています。だから、実際に多くの分子結合を調査したいからです。
実際に、赤外線を使って組み立て指数を推定する技術が実験室実験にあります。だから、私たちが考えようとしていることの一部は、研究室でするように、スペクトルから組み立て指数に直接どのように行けるかです。それが開発しようとしている一部です。
その他の部分は、豊富さ閾値以上で検出するすべての分子について考えるなら、個々の分子ではなく、分子の全体集合の組み立て空間を構築できるということです。
これは私たちが共同組み立てと呼ぶ理論構造です。物体の構成があり、全体化学ネットワークのための全体化学ネットワークが欲しいのです。だから、反応ネットワークをしているのではなく、最小因果関係と実際にこれらの分子が大気で共存するための制約についての組み立て理論ネットワークをしています。
異なる惑星大気でそれを構築すると、地球は本当に際立つことが判明します。同じ結合を持つが多くの異なる分子である高い豊富さで高い分子多様性を持っているからです。木星のような大気では、化合物の多様性はたくさんありますが、異なる結合で作られるでしょう。
だから、結合と分子の再利用と構造が行く方法について何かがあり、平坦なものではなく空間の深さのために高組み立て大気だったと実際に言うことができます。惑星大気で高い構成多様性を持っていたからです。
実際の地球データと木星データでこれを試したのですね。
素晴らしい。後で今日プロットを見せます。
素晴らしい。その論文は進んでいますが、IR部分もしようとしていて、これを推測できることを実証するだけです。惑星大気では少し興味深いことがあります。
鉱物や分子の場合、組み立て閾値は非常に急激です。組み合わせ空間の構造のためですが、大気は非常に浅い組み立て空間を持ちます。分子が非常に単純だからです。
だから、複雑性閾値を見ると、生きている世界と生きていない世界の間の鋭い境界ではないと思います。これが、似たようなスペクトル シグネチャーを持つ多くの惑星について組み立てる議論が重要になるところだと思います。
地球とこのものがあり、それから地球のコピーがあったなら、それは本当に異なるメカニズムになります。だから、そこには本当に興味深いアイデアの集合があると思います。
うまくいけばそこに到達するでしょう。刺激的な未来です。実際にこれらの実験を行う能力があり、あなたの研究は何を探すべきかの感覚を持つのに本当に役立っています。今日私に参加してくださって本当にありがとうございました。本当に楽しかったです。
ありがとうございます。本当に楽しかったです。
それがサラ・イマラ・ウォーカー、アストロバイオロジストとの私の会話でした。私がしたのと同じくらい楽しんでいただけたことを願います。
アストロバイオロジーは独特に挑戦的な分野であることを言わなければなりません。なぜなら、生命が他の惑星、月、宇宙の他の何でどのように発達し現れるかの普遍的ルールを推測しようとしているからです。そして、その知識を導く単一の例しか持っていません。それはもちろん地球上の生命です。
しかし、地球上の生命は宇宙他の場所の生命に対してかなり稀またはかなり普通でないかもしれません。私たちは宇宙の異端かもしれず、そこのすべての生命が行動する方法とは非常に異なることをしているかもしれません。
私がこのチャンネルでしばしば言ったように、私はそのアイデアに開放的です。可能性よりもわずかに低いと思いますが、私たちが全宇宙で生命の唯一の例であることは可能だと思います。私たちが知る限り、生命が他の惑星や月で発達しなければならない根本的理由はありません。
私たちは信じられないほど珍しい出来事かもしれず、その時アストロバイオロジーの全分野は実際にその時点で仮説を扱っているのです。決して起こらなかった生命がどのようなものかについての純粋な推測です。
それがおそらくそうではないと思います。単純な生命は他の場所で発達すると疑っていますが、確実に高度に知的な生命、技術といえばテクノスフィアは、少なくとも宇宙の現在の観測に基づいてそれほど一般的ではないかもしれません。
これはもちろんフェルミのパラドックス問題全体に戻り、チャンネルで何度も話してきました。地球の歴史の非常に早いスタートを考えると、生命が現れる確率のベイジアンオッズ分析を見た最新のビデオがあります。チェックしてみてください。
しかし、ただ一つのデータポイント、地球の歴史しか持たず、他の場所での生命について何かを逆算しようとすることの良い例です。それは常に非常に不安定な状況ですが、他に何ができるでしょうか？それは情報がないわけではありません。いくらかの情報ですが、頼りにするには多くありません。
この組み立て理論のアイデアには多くの賞賛があります。これは、アストロバイオロジーでより一般的に言えば系外惑星大気検出で格闘してきた問題をうまくいけば解決していると思います。生命が外でしていることの明確なシグネチャー、明確でない署名をどのように持つかです。
何かを見て、それは生命でなければならないと言うことができるでしょうか？それを引き起こすことができる他に何もありません。これは非常にタイムリーです。なぜなら、もちろん最近ではK2-18bの大気でジメチル硫化物が主張されています。金星の大気でホスフィンが主張されています。火星の大気でさえメタンがありました。
これら三つすべてが私たちがバイオマーカーガスと呼ぶ潜在的なものです。確実に生命はそれらのガスを生産できます。しかし、本当の問題は、それが生命でなければならず、他の何でもありえないと絶対に確信できるほど十分明確かということです。
リー・クロニンとサラ・マーカスが推し進めてきた組み立て理論のアイデアを本当に買い込むなら、それらは必ずしもバイオシグネチャーだと信じるほど十分複雑ではないと思うでしょう。それらを生産している未知の地質学的過程があるかもしれません。
例えばDMSの場合、彗星でDMSを見つけます。だから、それが惑星の大気にあるという事実は、生命から来ているということを意味しません。答えるのが非常に困難な問題です。
私たちにサラのような輝かしく聡明な人々がこれに取り組んでいることを本当に嬉しく思います。これを楽しんで、宇宙の生命の探索についてもっと会話を見たいなら、何をすべきかわかりますね。
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もちろん、本当に財政的能力があり、私たちがそれに値すると思うなら、いつもそれを前提にしたいのですが、私たちを助ける最良の方法は正直に言って、私たちが行う研究チームをサポートすることです。
クール・ワールド研究室では、これらの種類の質問、特にこれらの異なる可能性のオッズをどのように重み付けするか、どのようにその種の明確なシグナルを得るかの統計的意味でまさに問いかけています。それは今私の研究室で本当に一生懸命考えていることです。
私たちをサポートする最良の方法は、coolworldslab.com/supportです。もう一度、それはcoolworldslab.com/supportです。それは私の研究チームをサポートします。私の研究チームをサポートすることで、より少ない提案、より少ない助成金申請を書かなければならないので、私を解放してくれます。
より多くのこの種の会話をし、もちろんメインチャンネルでより多くのビデオをするために私を解放してくれます。だから、それがチェックアウトする最良のことです。coolworldslab.com/support。
ありがとうございます、皆さん。次回お会いしましょう。
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