«Открытие демонстрирует, что эволюция применима не только к биологическим объектам, но и к любой движущейся физической системе», – говорит Адриан Бежан.А. Джонс профессор машиностроения в Duke.
Десять лет назад Беджан разработал физический закон, называемый законом конструкции, который гласит, что любая текущая система, которой разрешено свободно меняться с течением времени, будет иметь тенденцию к более простой текущей архитектуре. Для рек, корней и сосудистых систем это означает, что несколько крупных каналов несут массивные потоки к многочисленным меньшим рукавам для рассеивания. Точно так же в отношении животных несколько крупных видов, оказывающих обширное и долгосрочное воздействие на окружающую среду, действуют вместе со многими более мелкими видами, поражающими меньшие регионы, но в большем количестве.
В статье, опубликованной 17 февраля 2016 г. в журнале Scientific Reports, Беджан показывает, что эту идею можно обобщить еще больше. Он утверждает, что самые основные процессы, которые формировали ландшафт планеты на протяжении миллиардов лет – катящиеся камни и турбулентные потоки воды – также подчиняются этим физическим законам.
«Я определяю эволюцию буквально как то, что подразумевает это слово, а именно: непрерывные изменения в заметном направлении с течением времени», – сказал Беджан. "Это фильм. То, что Дарвин вообразил для животных и назвал “ эволюцией ”, на самом деле является физическим описанием, и это применимо ко всему остальному, что свободно трансформируется во время течения, независимо от того, является ли оно биологическим или нет.
Итак, мое “ ага ” заключается в том, что эволюция – это все, потому что все находится в движении и может свободно меняться во время движения."
В своем мысленном эксперименте Беджан провел серию простых физических уравнений, показывающих, что и время, проведенное в движении, и пройденное расстояние катящегося камня должны увеличиваться с его массой. Затем он продемонстрировал, что завихрение турбулентности можно представить как жидкий глаз, вращающийся в гнезде для жидкости, и что его срок службы и расстояние перемещения также увеличиваются с его размером.
Оба процесса несут ответственность за перемещение объектов по поверхности Земли на протяжении миллиардов лет. Беджан также отмечает, что катящиеся камни эволюционируют, чтобы иметь меньшее трение, чтобы они могли путешествовать дальше. То есть со временем они становятся круглее.
«Все транспортные средства – как одушевленные, так и неодушевленные – подчиняются одним и тем же правилам продолжительности жизни и жизненных путешествий», – сказал Беджан. "Ранее я показал, что это верно для всего, от речных бассейнов до клубов дыма.
Но если это было недостаточно мыслить “ за пределами биологической коробки ”, это еще более простые и гораздо более очевидные вещи, которые демонстрируют тот же эффект размера."
В своей предыдущей работе по размеру животных, продолжительности жизни и пройденному расстоянию Беджан также продемонстрировал, что, несмотря на их различия, у всех животных должно быть примерно одинаковое количество вдохов за всю жизнь. Во многом таким же образом Бежан показывает в своей новой работе, что при прочих равных все катящиеся камни и водовороты совершают одинаковое количество оборотов, прежде чем их энергия рассеется за счет трения.
«Эти три характеристики – продолжительность жизни, жизненные путешествия и постоянство количества вдохов или оборотов тел, перемещающих массу, – объединяют животное, водоворот и катящийся камень», – сказал Беджан. "Традиционные лагеря верят, что эволюция носит исключительно биологический характер и уже объяснена до конца. Я показываю, что эволюция на самом деле основана на физике и что это просто изменение дизайна с течением времени. К происхождению жизни в неживой материи абиогенез, катящиеся камни и турбулентность добавляют физику эволюции."