How did life begin? သက်ရှိတွေ ဘယ်လို စ ဖြစ်လာတာလဲ? (From Physics perspective)

“သက်ရှိတွေ ဘယ်က စ ပေါ်လာ သလဲ?” ဆိုတဲ့ မေးခွန်းက လူတိုင်း တွေးမိကြတဲ့ မေးခွန်းပါ။ Life ဆိုတာကတော့ Biology နဲ့ အသက်ဆိုင် ဆုံးပေါ့။ ဒါပေမယ့် ဒီ article မှာတော့ သက်ရှိတွေ ဘယ်လို စပေါ်လာ သလဲ ဆိုတာကို Physics ရဲ့ ရှုထောင့် က နေ သုံးသပ် ကြည့်မှာ ဖြစ်ပါတယ်။

“Life” ကို နားလည်ဖို့ အတွက် Physics က “entropy” ဆိုတာကို နားလည်ဖို့ လိုပါတယ်။ Entropy ဟာ ဘာလဲ? Entropy ဆိုတာ “disorder” ပါ။

Second law of Thermodynamics အရ closed system တစ်ခုရဲ့ entropy က တိုးမြဲ တိုးနေပါတယ်။ (dS/dt ≥ 0)

ကော်ဖီ ပူပူ တစ်ခွက်ကို အခန်း အပူချိန်မှာ ဒီတိုင်း ထားထားရင် အချိန်တန်တဲ့ အခါ အေးသွားပါတယ်။
ရေခဲတုံး တစ်တုံးဟာ လည်း အခန်းအပူချိန်မှာ အရည်ပျော် သွားပါတယ်။
လောင်ကျွမ်းနေတဲ့ ကြယ်တွေ ဟာ သေဆုံး ရပါတယ်။
အသက်ရှိ နေတဲ့ သက်ရှိ တွေဟာလည်း အချိန်တန်ရင် သေဆုံးရပါတယ်။

ဆိုလိုတာက… universe ကြီးဟာ decay နဲ့ disorder ကို ဦးတည်နေပါတယ်။ အပူချိန် တွေဟာ thermal equilibrium ကို ရောက်ရပါတယ်။ Big bang နဲ့ စခဲ့တဲ့ universe ကြီး က expand ဖြစ်ကိုဖြစ် ရပါတယ်။ Second law of Thermodynamics အရ isolated system တစ်ခု ဟာ equilibrium ကိုသာ ဦးတည်ရပါတယ်။

သက်ရှိတွေ ရဲ့ အခြေခံ အကျဆုံး unit က cell တစ်လုံးပါ။ Cell ဆိုတာ က ordered ဖြစ်ပါတယ်။ ဆိုလိုတာက ပတ်ဝန်းကျင် နဲ့ အတူ equilibrium မှာ ရှိမနေ ပါဘူး။ သွေးက ရေထက် ပျစ်တယ်။ လူရဲ့ ကိုယ် အပူချိန်က အခန်း အပူချိန် က များတယ်။ Cell တစ်လုံး ရဲ့ လုပ်ငန်း ဆောင်တာတွေက ဗရမ်းဗတာ disorder ဖြစ်မနေဘဲ order ရှိပါတယ်။

ဒါဆိုရင် Life က second law of thermodynamics ကို ဖီဆန်နေ တာလား? ဒီ law ကို သွေဖယ် နေတာလား?

မဟုတ်ပါဘူး။ Physics ရဲ့ နိယာမ တွေကိုက Life ပေါ်ပေါက်လာဖို့ demand ဖြစ်နေတာပါ။ Life ဆိုတာလည်း death ကို ဦးတည် ရမှာပါပဲ။ သို့သော် … သက်ရှိတွေက အစာစားမယ် ၊ metabolism လုပ်မယ် စသဖြင့် survive လုပ်နိုင်အောင် နေပါတယ်။ Entropy တိုးနေတာကို delay ဖြစ်အောင် energy ကို သုံးရပါတယ်။ Order ကို စုပ်ယူစားသုံးပြီး disorder ကို ပြန်ပြီး eject လုပ်ပေးတာ Life ပါ။

Ludwig Boltzmann ကတော့ life ကို “struggle against entropy” လို့ ပြောခဲ့ပါတယ်။ အရည်ပျော်သွားတဲ့ ရေခဲတုံးကို ပြန်ခဲဖို့ ရေခဲသေတ္တာ လိုပါတယ်။ ရေခဲ သေတ္တာ က energy သုံးပါတယ်။ Life ဆိုတာကလည်း survive ဖြစ်ဖို့ ရုန်းကန် ရပါတယ်။ Entropy တိုး မလာအောင် ၊ order ပျက် မသွားအောင် energy ထုတ် ပြီး သုံးစွဲရပါတယ်။ ATP molecule ပေါ့။

သစ်ပင်တွေက နေရောင်ခြည်ကို သုံးပြီး photosynthesis နဲ့ အစာချက်ပါတယ်။ Infra-red radiation ပြန်ထွက်ပြီး heat energy အနေနဲ့ ပတ်ဝန်းကျင် ကို dissipate ဖြစ်ပါတယ်။ သတ္တဝါ တွေကလည်း အစာစားပြီး ရင် heat energy ထွက်ပါတယ်။ သက်ရှိတွေ ဟာ တော်တော် efficient ဖြစ်တဲ့ energy dissipator တွေ လို့တောင် ပြောလို့ရပါတယ်။

Quantum Physics ရဲ့ ဖခင် ဖြစ်တဲ့ Erwin Schrodinger ဟာ 1944 ခုနှစ်မှာ What is life? ဆိုတဲ့ စာအုပ်ကို ရေးခဲ့ပါတယ်။ သူ ဒီစာအုပ် ကို ရေးတဲ့ အချိန်မှာ DNA ကိုတောင် ရှာမတွေ့သေးပါဘူး။

သို့သော် ….. Physics ပညာရှင် ပီသစွာပဲ ၊ life ကို Physics ရဲ့ ရှုထောင့် က ကြည့်ပြီး entropy နဲ့ life ရဲ့ ဆက်သွယ်ချက်ကို သူ့စာအုပ်ထဲမှာ အကျယ် တဝင့် ရေးသားထားပါတယ်။ ကျွန်တော့် အနေနဲ့ ဒီ စာအုပ်ဖတ်ဖို့ recommend ပေး ပါရစေ။ ဒီ စာအုပ်ကို အောက်က link မှာ down ပါ။ https://bit.ly/3hnBcRo

ဆိုတော့ ….. Universe ကြီးက big bang က နေ စတင်ခဲ့တယ်။ ကြယ်တွေ ဖြစ်တယ် ၊ ဂြိုဟ်တွေ ပေါ်လာတယ်။ ကမ္ဘာပေါ်မှာ လည်း သက်ရှိတွေ ပေါ်လာတယ်။ ဘာကြောင့်လဲ ဆိုရင်တော့ Physics ရဲ့ နိယာမ ကိုယ်တိုင် ကို က demand ဖြစ်လို့ပါ။ Universe ကြီးရဲ့ entropy က ဆက်ပြီး increase ဖြစ်နေရမှာပါ။

ဒါကြောင့် ပန်းချီကားတွေ ၊ အနုပညာတွေကို ကျွန်တော်တို့ ကြိုက်နှစ်သက် ကြတာပါ။ Art ဆိုတာက အချိုးကျတယ် ၊ ဘက်ညီတယ် ၊ symmetric ဖြစ်တယ်။ Disorder ကို ဦးတည် နေတဲ့ universe ထဲမှာ အစီစဉ်ကျတဲ့ ဖြစ်ရပ်ဆိုတာ ရှားပါတယ်။ Art ဆိုတာ ဒါကြောင့် လှတာပါ။

“သက်ရှိတွေ ဘယ်လို စဖြစ်လာတာလဲ?” ဆိုတဲ့ မေးခွန်းကို ပြန်ကောက်ရင် second law of thermodynamics ကြောင့် ကို ဖြစ်လာတာပါ။ ဒါကတော့ Physics ရဲ့ ရှုထောင့်က ပေါ့။ Origin of life ကို ဒီထက် ပိုပြီး အသေးစိတ် သိချင်သေးရင်တော့ Biology perspective က ရေးတဲ့ နောက် article တစ်ပုဒ်မှာ ရှုစားပါ။

-Uranium-

References
https://jamesclear.com/entropy
https://youtu.be/GcfLZSL7YGw
Schrödinger, Erwin (1944). What is Life – the Physical Aspect of the Living Cell
Lehninger, Albert (1993). Principles of Biochemistry, 2nd Ed
https://en.wikipedia.org/wiki/Entropy_and_life
Boltzmann, Ludwig (1974). The second law of thermodynamics

အသိအမြင်၊ အတွေးအခေါ် အသစ်တစ်ခုခုရသွားလို့ လှူဒါန်းလိုပါက Science Nuts (Facebook Page) ကို ဆက်သွယ်လှူဒါန်းနိုင်ပါတယ်။
လှူသမျှငွေအကုန်လုံးကို လိုအပ်တဲ့နေရာတွေမှာ ပြန်လည်လှူဒါန်းပေးသွားမှာပါ။