(資料圖片)
研究主要作者Melvin Vopson博士來自該大學的數學和物理學院。他說:“在物理學中,有一些規律支配著宇宙中發生的一切,例如天體如何移動,能量如何流動等等。一切都建立在物理學規律之上。最強大的定律之一是熱力學第二定律,該定律規定,熵--衡量一個孤立系統中的無序程度--只能增加或保持不變,但永遠不會減少。”
這是一個與“時間之箭”有關的無可爭議的定律,它證明了時間只向一個方向移動。它只能朝一個方向流動,不能倒退。
他解釋說:“想象一下兩個透明的玻璃盒子。在左邊,你有紅色的氣體分子,你可以看到,像紅色的煙霧。在右邊,你有藍色的煙霧,在它們之間有一個屏障。如果你移開屏障,這兩種氣體將開始混合,顏色也會改變。這個系統沒有任何過程可以讓它自己再次分離出藍色和紅色。換句話說,你不能降低熵,也不能在不花費能量的情況下將系統組織成以前的樣子,因為熵只能保持不變或隨時間增加。”
Vopson博士是一位信息物理學家。他的研究重點是信息系統,其范圍可以從筆記本電腦的硬盤到生物體內的DNA和RNA。他與英國中央蘭開夏大學的Serban Lepadatu博士合作撰寫了這篇論文。
Vopson博士補充說:“如果熱力學第二定律規定,熵需要保持不變或隨時間增加,我想也許信息熵也會如此。但Lepadatu圖博士和我發現的情況正好相反--它隨時間推移而減少。信息動力學第二定律的作用與熱力學第二定律完全相反。”
根據Vopson博士的說法,這可能是生物體基因突變的原因。他解釋說:“全世界的共識是,突變是隨機發生的,然后自然選擇決定了突變對一個生物體是好是壞。如果突變對一個生物體有益,它將被保留下來。但是,如果有一個隱藏的過程來驅動這些突變呢?每當我們看到我們不理解的東西,我們就把它描述為 ‘隨機’或 ‘混沌 ’或‘超自然’,但這只是我們無法解釋的。如果我們能夠開始從決定論的角度來看待基因突變,我們就可以利用這個新的物理學規律來預測突變--或者突變的概率--在它們發生之前。”
Vopson博士及其同事分析了COVID-19(Sars-CoV-2)的基因組,發現它們的信息熵隨著時間而減少。“在短時間內經歷若干次突變的東西的最好例子是病毒。這場大流行為我們提供了理想的測試樣本,因為Sars-CoV-2變異成了如此多的變體,而現有的數據是令人難以置信的。”
他繼續說:“COVID的數據證實了信息動力學第二定律,該研究開啟了無限的可能性。想象一下,觀察一個特定的基因組,并在突變發生之前判斷它是否有益。這可能是改變游戲規則的技術,可用于遺傳療法、制藥業、進化生物學和大流行病研究。”
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