معرفی کتاب: شبح در ماشین، چگونه شبکه‌های پنهانی اطلاعات راز زندگی را آشکار می‌کنند، نوشته پل دیویس
کنجکاوی باقی است… برای دست یافتن به درکی روشن‌تر از اینکه چگونه ماده‌ای که در فیزیک و شیمی، منظم و قابل بازسازی می‌نماید و خواص نسبتا ساده‌ای دارد، به محض رانده شدن به مدار ارگانیسم زنده، خود را به حیرت‌آور‌ترین شیوه‌ی ممکن سازمند می‌کند. هر چه از نزدیک‌تر به عملکرد ماده در ارگانیسم‌های زنده نگاه کنیم نمایش باشکوه‌تر می‌شود. ناچیز‌ترین سلول زنده به جعبه‌ای از معماهای جادویی بدل می‌شود که سرشار از مولکولهای پیچیده و متغیر است ….
ماکس دلبروک
درباره‌ی آنچه که حیات انجام می‌دهد کتابهای زیادی وجود دارند. کتاب شبح در ماشین، چگونه شبکه‌های پنهانی اطلاعات راز زندگی را آشکار می‌کنند، نوشته پل دیویس، درباره چیستی حیات است.
نویسنده کتاب در مقدمه کتاب می‌نویسد:
من شیفته‌ی چیزی هستم که ارگانیسم‌ها را متمایز می‌کند، چیزی که ماده‌ی زنده را قادر به انجام کارهایی می‌کند که دور از دسترس ماده‌ی غیر زنده است. تفاوت از کجا می‌آید؟ حتی یک باکتری پست، رفتارهایی آن چنان شگفت و خیره‌کننده دارد که هیچ مهندس انسانی را یارای مقابله با آن نیست. حیات به معجزه می‌ماند و رازهای آن زیر لفافه‌ای از پیچیدگی غیر قابل نفوذپوشانده شده است. پیشرفت‌های عظیم زیست‌شناسی در دهه‌های اخیر فقط به عمق اسرار آن افزوده است. چه چیزی به موجودات زنده این شور و حرارت را می‌بخشد که آن‌ها را به گونه‌ای چشمگیر و خاص از دیگر سیستم‌های فیزیکی جدا کند؟ و خاستگاه تمام این ویژگی‌ها کجاست؟
اینها پرسش‌های زیادی هستند و همین طور پرسش‌هایی بزرگ. من بیشتر زندگی حرفه‌ای خود را مشغول این پرسش‌ها بوده‌ام. من زیست‌شناس نیستم، بلکه فیزیکدان و کیهان شناسم، بنابراین، رهیافت من در مواجهه با پرسش‌های بزرگ، احتراز از بیشتر پیچیدگی‌های فنی و دنبال کردن اصول اساسی است و این چیزی است که در کتاب حاضر انجام می‌دهم.
سعی کرده‌ام روی معماها و مفاهیمی تمرکز کنم که در تلاش برای پاسخ دادن به این پرسش سوزان اهمیت دارند: حیات چیست؟ به هیچ وجه من نخستین فیزیکدانی نیستم که آن را می‌پرسد؛ من نقطه‌ی آغاز خود را مابین مجموعه‌ای از بحث‌های مشهور تحت عنوان حیات چیست؟ اروین شرودینگر، فیزیکدان کوانتومی بزرگ قرار می‌دهم که سه نسل پیش به پرسشی پرداخت که داروین از آن طفره رفته بود. اما تصور می‌کنم که ما اکنون در آستانه‌ی پاسخ دادن به پرسش شرودینگر هستیم و پاسخ در دورهی تماما جدیدی از علم به دست می‌آید.
شکاف بزرگی که فیزیک و زیست‌شناسی را از هم جدا می‌کند – قلمرو اتمها و مولکول‌ها را از ارگانیسم‌های زنده – بدون مفاهیم بنیادین جدید، قابل پل زدن نیست. ارگانیسم‌های زنده هدف و مقصود دارند – محصول میلیاردها سال تکامل – در حالی که اتمها و مولکول‌ها، کورکورانه از قوانین فیزیک تبعیت می‌کنند. اما حیات باید نتیجه‌ی نوعی نظم باشد. هرچند نیاز به مفهوم‌سازی مجدد از حیات به منزله‌ی پدیده‌ای فیزیکی مورد توجه گستردهی جامعه‌ی علمی قرار گرفته، اما دانشمندان گاهی این واقعیت را که درک کامل ماهیت و منشأ حیات چقدر می‌تواند چالش برانگیز باشد، دست کم می‌گیرند.
جستجو برای «حلقه‌ی مفقودهای» که بتواند زنده و غیر زنده را در چارچوبی واحد به هم پیوند دهد به زمینه‌ی علمی کاملا نوینی در حد واسط زیست‌شناسی، فیزیک، محاسبات و ریاضیات، منجر شده است. این زمینه‌ی علمی نه تنها در ایجاد امید برای توضیح کامل حیات موفق بوده بلکه در گشودن راهی برای کاربردهایی که به همراه متحول کردن فناوری نانو، به پیشرفت‌های تعیین‌کننده در پزشکی منتهی خواهد شد، به بلوغ رسیده است.
دانشمندان برای پی بردن به قدرت اطلاعات به منزله‌ی علتی که واقعا می‌تواند در جهان تفاوت ایجاد کند، در آغاز راه هستند. طی چند سال اخیر، قوانینی که اطلاعات، انرژی، گرما و کار را به هم پیوند می‌دهند، در مورد ارگانیسم‌های زنده، از سطح DNA و از طریق سازوکارهای سلولی تا علوم اعصاب و سازمان اجتماعی که حتی تا مقیاس سیاره‌ای گسترش می‌یابد، به کار گرفته شده‌اند. با نگاه از ذره بین نظریه‌ی اطلاعات، تصویری که از حیات نمایان می‌شود، بسیار فراتر از دلالت زیست‌شناسی سنتی است که عمدتا روی آناتومی و فیزیولوژی تأکید دارد.
مسئله‌ی آزاردهنده‌ی سنجش
حکمی در علم هست با این مضمون که اگر چیزی واقعی باشد باید بتوانیم آن را اندازه‌گیری کنیم (حتی اگر پرزحمت باشد). آیا می‌توانیم حیات را یا «درجه‌ی زنده بودن» را اندازه‌گیری کنیم؟ شاید این پرسش انتزاعی به نظر برسد اما اخیرا فوریت خاصی پیدا کرده است. در سال ۱۹۹۷، آژانس‌های فضایی ایالات متحده و اروپا، فضاپیمای کاسینی را به طور مشترک به سمت زحل و سیاره‌های آن فرستادند. توجه ویژه به قمر تایتان بود که بزرگترین در منظومه‌ی شمسی است. تایتان را در سال ۱۶۵۵ کریستین هویگنس کشف کرد. این قمر نه تنها به دلیل اندازه‌ی آن بلکه به خاطر کشف شدنش در هاله‌ای از ابر، مدت‌ها مورد کنجکاوی ستاره‌شناسان بوده است. تا زمان مأموریت کاسینی، آنچه که آن پایین بود در پرده‌ای از اسرار پیچیده شده بود. فضاپیمای کاسینی نمونه بردار کوچکی به نام هویگنس را حمل می‌کرد که از فراز ابرهای تایتان رها شد تا به طور ایمن بر سطح سیاره فرود آید. هویگنس چشم اندازی از اقیانوس‌ها و سواحل را آشکار کرد، اما اقیانوس‌ها از اتان و متان مایع و صخره‌ها از آب منجمد ساخته شده بودند. تایتان بسیار سرد و دمای متوسط آن ۱۸۰- درجه سلسیوس است.
زیست‌شناسان ستارهای علاقه‌ی خاصی به مأموریت کاسینی نشان دادند. قبلا معلوم شده بود که جو تایتان از لایه‌ی ضخیمی از مهدود پتروشیمیایی تشکیل شده و مملو از مولکولهای آلی است. اما به دلیل سرمای شدید، این بدنه نمی‌تواند حیات را به گونه‌ای که ما می‌شناسیم در خود نگه دارد. گمانه زنی‌هایی مبنی بر این وجود داشته است که شکل نامتعارفی از حیات می‌تواند از متان مایع به عنوان جایگزینی برای آب استفاده کند، گرچه بسیاری از زیست‌شناسان ستارهای آن را محتمل نمی‌دانند. به هر حال، حتی اگر تایتان کاملا فاقد حیات باشد، باز هم برای معمای حیات، مکان مهمی است. این سیاره یک آزمایشگاه شیمی طبیعی است که به طور پایدار مولکولهای پیچیده‌ی آلى خود را برای 4.5 میلیارد سال حفظ کرده است. به بیانی پر آب و رنگ تر، تایتان نوعی آزمایش شکست خوردهی زیست‌شناسی غول آساست که ما را درست به قلب مسئله‌ی «حیات چیست؟ » می‌برد. اگر تایتان به مفهوم شیمیایی آن، سفر می‌کرد و مسیر آن با زمین که از نظر حیات به اوج خود رسیده است، درهم می‌پیچید، تا چه اندازه به خط پایان «آغاز زیست‌شناسی» نزدیک می‌شد؟ آیا می‌توان گفت که از یک لحاظ، تایتان به دورهی نهفتگی و تکوین حیات نزدیک است؟ آیا چیزی مانند «حیات تقریبی» وجود دارد که بتوانیم آن را با کمین کردن در ابرهای تیره‌ی تایتان کشف کنیم؟
به عبارت دیگر، آیا می‌شود نوعی حیات سنج بسازیم که بتواند با نمونه‌گیری از جو تایتان عددی را برای ما مشخص کند؟ تصور کنید که مأموریت بعدی با این اعلامیه از تیم علمی دنبال شود: «پس از یک دوره 4.5 میلیارد ساله، ابرهای تایتان، 87.3 درصد از مسیر رسیدن به حیات را طی کرده‌اند.» یا شاید تایتان فقط توانسته است ۴ درصد از راه رسیدن از سنگ بناهای آلی به حیات ابتدایی را طی کند. این گزاره‌ها مضحک به نظر می‌آیند، اما چرا؟
البته ما هیچ حیات سنجی در اختیار نداریم. گذشته از این معلوم نیست چنین اسبابی اصولا چگونه باید کار کند. دقیقا چه چیزی را باید اندازه بگیریم؟…
در سال ۱۹۷۶ با فرود دو فضاپیمای وایکینگ ناسا روی مریخ، درس مفیدی از خطرات تعریف پیشاپیش حیات گرفته شد. این نخستین و واپسین باری بود که آژانس فضایی ایالات متحده سعی کرد به جای بررسی صرف شرایط وجود حیات در سیاره‌ای دیگر، آزمایش‌های واقعی زیست‌شناختی انجام دهد. یکی از آزمایش‌های وایکینگ را مهندس گیل لوین، که اکنون استاد دستیار در ASU است، طراحی کرد. آزمایش با ریختن محیط کشتی مغذی روی خاک مریخ و دیدن اینکه آیا این سوپ توسط میکروب‌های مقیم مصرف و به دی اکسید کربن تبدیل می‌شوند، انجام شد. کربن موجود در سوپ رادیو اکتیو بود و اگر به صورت دیواکسید رها می‌شد، قابل ردیابی بود. و در حقیقت این اتفاق افتاد. از این گذشته وقتی محصول پخته شد واکنش متوقف شد که در صورت کشته شدن میکروب‌های مریخ توسط گرما، باید این اتفاق می‌افتاد. همان نتایج در مکان دیگری از مریخ با وایکینگ دیگر و با تکرار آزمایش‌ها به دست آمد. گیل هنوز هم ادعا می‌کند که حیات را روی مریخ آشکارسازی کرده است و تاریخ سرانجام درستی ادعای او را اثبات خواهد کرد. در مقابل، اظهار نظر رسمی ناسا این بود که وایکینگ بر سطح مریخ حیات نیافته است و نتیجه‌ی آزمایش گیل ناشی از شرایط غیر عادی خاک بوده است. شاید به همین دلیل بود که آژانس دیگر هرگز علاقه‌ای به تکرار آزمایش نشان نداد…
PAUL DAVIES
The Demon in the Machine How Hidden Webs of Information Are Solving the Mystery of Life
شبح در ماشین
چگونه شبکه‌های پنهانی اطلاعات، راز زندگی را آشکار می‌کنند
نویسنده: پل دیویس
مترجم: تورج حوری
انتشارات مازیار
