Para saintis telah mencadangkan bahawa segala-galanya di alam semesta menjadi lebih kompleks dari semasa ke semasa, teori baharu yang mencabar pandangan tradisional evolusi dan mencadangkan bahawa kehidupan pintar mungkin ada di mana-mana.

Mengapa segala-galanya di alam semesta semakin rumit? Ia soalan yang menarik. Dalam 1950, ahli fizik Itali Enrico Fermi mencadangkan "paradoks Fermi" yang terkenal apabila membincangkan kehidupan luar angkasa dengan rakan-rakannya: jika terdapat tamadun pintar di alam semesta, mereka sepatutnya mempunyai masa yang cukup untuk merebak merentasi bintang-bintang, tetapi mengapa kita tidak dapat melihatnya? Terdapat spekulasi bahawa tamadun luar angkasa mungkin telah memusnahkan diri sendiri sebelum menjadi pengembara antara bintang. Tetapi ada penjelasan yang lebih mudah: kehidupan pintar sangat jarang berlaku, dan kita manusia hanyalah segelintir pengecualian di alam semesta.

Walau bagaimanapun, pasukan antara disiplin yang diketuai oleh ahli mineralogi Robert Hazen dan ahli astrofizik Michael Wong datang dengan pandangan yang sangat berbeza. Mereka percaya bahawa terdapat undang-undang semula jadi di alam semesta yang serupa dengan undang-undang kedua termodinamik, yang mendorong kerumitan segala-galanya meningkat dari semasa ke semasa. Jika teori ini benar, kehidupan yang kompleks, dan juga kehidupan pintar, mungkin jauh lebih biasa daripada yang kita fikirkan.

Idea itu berasal dari 2003, apabila ahli biologi Jack Szostak mencadangkan konsep "maklumat berfungsi" dalam usaha untuk mengukur kerumitan biomolekul seperti protein atau DNA. Beliau mendapati bahawa kunci untuk mengukur kerumitan bukanlah rawak jujukan molekul, tetapi fungsi yang boleh mereka lakukan. Sebagai contoh, sesetengah molekul RNA terikat kuat pada molekul sasaran tertentu, dan maklumat berfungsi mengukur berapa banyak molekul lain yang sama baik dalam melakukan kerja itu. Szostak telah terbukti secara eksperimen menunjukkan bahawa apabila molekul dioptimumkan secara berterusan, maklumat berfungsi akan meningkat secara beransur-ansur.

Hazen tertarik dengan idea itu. Dalam penyelidikannya tentang asal usul kehidupan, dia menyedari bahawa membezakan antara "kehidupan" dan "bukan kehidupan" mungkin merupakan cadangan yang salah. Tindak balas kimia berlaku pada permukaan mineral dan mungkin menjadi kunci kepada kelahiran kehidupan, manakala maklumat berfungsi boleh mendedahkan proses evolusi daripada mudah kepada kompleks. Dalam 2007, beliau bekerjasama dengan Szostak untuk mereka bentuk simulasi komputer, yang mengira fungsi melalui algoritma, dan sudah tentu, dia mendapati bahawa maklumat fungsi akan berkembang secara spontan dari semasa ke semasa.

Tetapi teori ini senyap selama bertahun-tahun, dan tidak sehingga Wong menyertai pasukan dalam 2021 barulah kedua-duanya menemui kejayaan. Wong telah kecewa dengan cara dia mencari kehidupan luar angkasa, dengan alasan bahawa definisi "kehidupan" kita terlalu sempit dan dia mungkin terlepas laluan evolusi yang sama sekali berbeza. Mereka menghimpunkan pakar daripada fizik, falsafah, biologi dan bidang lain untuk cuba melihat pertumbuhan kerumitan dari perspektif yang lebih luas.

Pada pandangan mereka, evolusi biologi hanyalah kes khas undang-undang sejagat alam semesta. Sama ada mineral, unsur kimia atau galaksi, kerumitan semakin meningkat. Dalam kes mineral, sejarah Bumi telah membentuk mineral yang semakin kompleks, dan pada bulan Zuhal Titan, persekitaran yang kaya dengan hidrokarbon mungkin telah melahirkan struktur kompleks seperti graphene. Selepas Big Bang, pada mulanya terdapat quark mudah, kemudian unsur ringan seperti hidrogen dan helium, sehingga pelakuran nuklear bintang menghasilkan unsur-unsur yang lebih kompleks seperti karbon dan oksigen, malah letupan supernova melahirkan logam berat - semuanya menunjuk ke satu arah: pengumpulan maklumat berfungsi.

Walau bagaimanapun, teori ini bukan tanpa kontroversi. Pengkritik berpendapat bahawa adalah keterlaluan untuk memperluaskan konsep "berfungsi" kepada sistem bukan hidup. Maklumat berfungsi bukan sahaja berbeza dari persekitaran ke persekitaran, tetapi juga sukar untuk dikira dengan tepat, jadi ada yang mempersoalkan sama ada teori ini boleh disahkan. Sebaliknya, evolusi Darwin, sambil menerangkan perubahan dalam organisma masa lalu, tidak dapat meramalkan masa depan, dan teori baru berusaha untuk mengisi jurang ini dengan menggariskan kemungkinan alam semesta masa depan.

Lebih merangsang pemikiran, pertumbuhan kerumitan tidak selalu rata. Dalam evolusi biologi, kemunculan nukleus, kelahiran organisma multiselular, letupan kehidupan Cambrian, pembentukan sistem saraf, dan juga kemunculan manusia adalah detik-detik kerumitan yang pesat. "Lompatan" ini seolah-olah membuka kemungkinan baharu, seperti yang digambarkan oleh Wong sebagai "naik ke tahap baharu". Sebagai contoh, pada permulaan kehidupan, molekul perlu stabil untuk masa yang lama, tetapi apabila molekul membentuk kitaran autokatalitik, kestabilan dinamik menggantikan kestabilan termodinamik, dan peraturan berubah sepenuhnya.

功能信息的獨特性在於其語境性。RNA分子綁定不同目標時，功能資訊會隨之變化。這與生物進化中“舊物新用”的邏輯不謀而合——羽毛最初並非為飛行而生。進化不斷創造新的可能性，而這些可能性在早期甚至無法想像。3億年前的單細胞生命汪洋中，絕無可能突然冒出一頭大象，複雜生命需要一系列特定的創新鋪墊。

Ahli fizik Paul Davies berhujah bahawa evolusi biologi tidak dapat diramalkan kerana ia merujuk sendiri: kemunculan spesies baharu mengubah persekitaran hidup spesies sedia ada, menimbulkan lebih banyak kemungkinan. Tidak seperti sistem fizikal, walaupun terdapat berbilion bintang di Bima Sakti, mereka tidak mengubah peraturan sendiri. Ahli biologi perkembangan tumbuhan Marcus Heisler menunjukkan bahawa peningkatan kerumitan membuka ruang untuk strategi baharu yang tidak boleh diakses oleh organisma mudah, dan keterbukaan ini adalah keajaiban kehidupan.

Hazen seterusnya membayangkan bahawa apabila kognisi kompleks ditambah kepadanya, kemungkinan sistem akan meningkat secara eksponen. Kemajuan teknologi telah membolehkan manusia melangkaui evolusi Darwin, dan jika pembuat jam tangan boleh "melihat", kecekapan membuat jam tangan akan jauh lebih besar daripada meraba-raba buta. Walau bagaimanapun, adakah peningkatan kerumitan yang tidak dapat dielakkan bermakna kehidupan, kesedaran, dan kecerdasan yang lebih tinggi tidak dapat dielakkan di alam semesta? Ahli biologi evolusi Ernst Mayr telah berhujah bahawa kecerdasan peringkat manusia sangat tidak mungkin muncul semula kerana ia hanya muncul sekali dalam sejarah kehidupan di Bumi. Tetapi pasukan Hazen percaya bahawa sebaik sahaja kehidupan muncul, lonjakan dalam kerumitan mungkin tidak dapat dielakkan, dan kebijaksanaan mungkin tidak luar biasa.

Untuk menguji teori ini, Wong mencadangkan untuk mencari petunjuk dalam astrobiologi. Kehidupan di Bumi cenderung untuk memilih molekul organik tertentu, seperti glukosa, dan bukannya dijana secara rawak, yang mungkin hasil daripada pemilihan semula jadi. Di planet lain, taburan molekul "bukan rawak" yang serupa boleh menjadi bukti kewujudan kehidupan. Di samping itu, Hazen melihat potensi teori dalam penyelidikan kanser, sains tanah, dan juga evolusi bahasa. Sebagai contoh, evolusi sel kanser lebih seperti pemilihan berfungsi daripada persaingan penyesuaian tradisional.

Walaupun maklumat fungsional sukar untuk diukur dengan tepat, Hazen percaya bahawa ini tidak menghalang kita daripada memahami konsep itu, sama seperti kita tidak boleh mengira dinamik tali pinggang asteroid dengan tepat namun berjaya menavigasi kapal angkasa. Sama ada maklumat berfungsi akhirnya menjadi kunci untuk menyelesaikan misteri kerumitan, pencarian saintis untuk evolusi, arah masa, dan nasib alam semesta telah membuat gelombang. Ini mengingatkan kepada permulaan termodinamik, daripada kecekapan enjin stim kepada pendedahan anak panah masa. Mungkin, kita berdiri di titik permulaan revolusi saintifik yang lain.

Artikel ini diterjemahkan daripada Majalah Quanta dan disunting oleh BALI.