최소 작용의 원리로 생명을 설명하는 방법2

Question

안녕하세요, 보다 구체적인 설명에 다시 한번 감사드립니다.

개인적으로는 생명 내부의 최소 작용의 원리보다는 고립계(우주)의 관점(SUM 값)에서

생명의 존재가 최소 작용의 원리와 모순되지 않는 것인지가 보다 궁금했습니다.

전문가님의 설명에 기반하면 아래와 같이 정리할 수 있을 것 같습니다.

※ 우주의 관점에서 최소 작용 수준 [좌측에 위치할수록 Action이 적음]

(1) 탄생 이후(생명체 시스템 정상 작동 시) > 탄생 이전 상태

(2) 죽음 이후 > 죽음 이전(생명체 시스템 정상 작동 불가상태)

더불어, 최소 작용의 원리를 고려한다면 생명의 탄생이든, 죽음이든 이를 발생하게 하는 원동력은

물리적/화학적 안정성(최소 작용의 원리)를 향해 나아가고 하는 작용적 원리로 볼 수 있을 것 같기도 합니다.

그렇다면, 탄생 이전 상태 대비 탄생 이후의 상태가 우주의 관점에서 물리적/화학적으로 어떻게 안정적인지 알 수 있을까요? (생명 내부의 관점에서는 지난번 답변을 통해 설명주신 덕분에 이해할 수 있었습니다)

(우주의 관점에서 다시 질문드리게 되니 죽음은 댓글로 이해가 되었는데, 탄생이 반대로 궁금해졌습니다 ..)

해당 내용은 생물학 관점에서 기본적인 질문일 수도 있으나,

생물학/물리학 비전공자(경제학 전공자)의 입장에서 무지하여 드리는 질문임을 너그러이 이해해주시길 바랍니다.

Answer 1

안녕하세요.

생명의 탄생과 존재를 최소 작용의 원리(Principle of Least Action)와 연관 지어 고찰하는 것은 물리학과 생물학의 접점에서 흥미로운 시각을 제공합니다. 최소 작용의 원리는 물리 시스템이 경로를 선택할 때, 작용(action)의 총합을 최소화하는 경로를 선택한다고 설명합니다. 이 원리를 생명의 탄생과 발전에 적용할 때, 우리는 생명체가 에너지 사용의 효율성과 안정성 측면에서 어떻게 진화해 왔는지를 이해할 수 있습니다.
생명의 탄생이 우주의 관점에서 물리적 및 화학적 안정성을 어떻게 제공하는지 이해하려면, 우선 생명체의 기본적인 생화학적 과정을 고려해야 합니다. 생명의 기본 단위인 세포는 자체적인 복잡한 화학 반응 네트워크를 통해 에너지를 생성하고, 이 에너지를 사용하여 자신의 구조를 유지하고 복제합니다. 생명의 탄생과 초기 진화는 더 효율적인 에너지 사용과 정보의 안정적인 저장 및 복제 방법을 찾아가는 과정으로 볼 수 있습니다.
에너지의 관점에서 볼 때, 생명체는 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 전환하는데 필요한 경로를 최적화하여 에너지 소비를 최소화합니다. 이러한 과정은 ATP(아데노신 삼인산)와 같은 분자를 통해 체계적으로 이루어지며, 이는 생명체가 생존하고 번식하는데 필수적인 에너지를 효율적으로 관리하게 합니다. 또한, DNA와 RNA와 같은 핵산은 유전 정보를 저장하고 복제하는 메커니즘이며, 이는 정보의 안정성과 정확성을 최대화하는 방식으로 진화해 왔습니다.
이러한 생명체의 에너지 관리와 정보 저장의 효율성은 생명체가 더 낮은 에너지 상태로 유지될 수 있게 하며, 이는 물리적으로 안정된 상태를 의미합니다. 따라서, 생명의 탄생과 진화는 에너지와 정보의 안정적이고 효율적인 처리를 통해 우주의 관점에서 물리적 및 화학적 안정성을 추구하는 과정으로 볼 수 있습니다. 이는 생명이 자체적으로 복잡성을 증가시키면서도 전체적으로는 에너지 최소화 경향을 따른다는 점에서 최소 작용의 원리와 모순되지 않습니다.

결론적으로, 생명의 탄생과 진화는 우주의 관점에서 볼 때, 물리적 및 화학적 안정성을 향한 자연스러운 경로를 따르는 것으로 해석될 수 있습니다. 이러한 과정은 생명체 내부에서 일어나는 에너지와 정보 처리의 최적화를 통해 구현됩니다.