NATURE’S FRACTAL PATTERN: PART I

JOHN A. GOWAN Aug., 2010
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(Je recommande au lecteur de consulter la « préface » ou le « guide » de cet article, qui peut être consulté dans « À propos des articles: une introduction » (section III))

Abstrait
(Voir: Organisation fractale de la nature (tableau)) (également au bas de cet article)

Un modèle de système général de l’univers est présenté, basé sur un paradigme fractal. Un algorithme « métrique » ou fractal 4×3 est proposé comme principe organisateur des royaumes microphysique, biophysique, astrophysique et métaphysique. L’algorithme s’exprime à travers les lois de conservation et les forces de la physique, la rupture de symétrie et la création de matière pendant le « Big Bang », les dimensions de l’espace-temps, les règles quantiques de l’ordre atomique, les familles de particules élémentaires, la structure des baryons , particules alpha, atomes de carbone, liaisons moléculaires et cristallines du carbone, ADN, code génétique, voie nucléosynthétique des étoiles, gravitation, etc. L’esprit humain a découvert cet ordre de manière intuitive et rationnelle, où il trouve son expression dans le 4×3 (et 4×4) modèles de « systèmes » et de cosmologies mythologiques, occultes, religieux, philosophiques et scientifiques.

Un modèle de la théorie de champ unifié est présenté à titre d’exemple de l’utilisation de l’algorithme fractal dans la modélisation de système. Dans sa forme la plus générale, l’algorithme en 4 parties consiste en une entrée d’énergie, suivie de deux modes de conservation complémentaires, se terminant par une force de restauration qui rétablit le système dans son état initial ou l’élève à un «teint harmonique». « ou analogue de résonance de l’état original.

Introduction

Le concept d’ordre hiérarchique est fondamental dans la théorie des systèmes généraux (Bertalanffy, 1968). L’exposition sur la géométrie fractale (Mandelbrot, 1983) a posé un nouveau paradigme d’ordre naturel qui offre une base théorique et mathématique aux systèmes en général et à leurs caractéristiques hiérarchiques en particulier: c’est la nature fractale de l’Univers que nous voyons dans sa structure hiérarchique, son caractère systémique, et connectivité organique. La réplication auto-similaire et la résonance harmonique sont des caractéristiques naturelles de la structure et de l’organisation des fractales.

Le tableau 1 présente les preuves matérielles du fonctionnement d’un algorithme universel de fractales 4×3 produisant un ordre cosmique résonant.Il s’agit d’un arrangement hiérarchique qui englobe 4 domaines: microphysique, biophysique, astrophysique et métaphysique (conceptuel humain). L’algorithme fractal qui produit cette hiérarchie est un lecteur complexe 4×3 créé par l’énergie libre (lumière) selon trois modes de conservation: Entropie (dimensionnalité, mouvement intrinsèque et gravitation), Énergie brute (matière et moment) et Symétrie (charge, rotation inertie et gravitation (encore)). Les propriétés émergentes de ce système en fonctionnement nécessitent souvent une représentation 4×4. (Voir: « Formulaire simple de table de champs unifiés « .)

Chaque domaine de la hiérarchie est caractérisé par un centre de masse, d’énergie ou d’informations bien en évidence, site de l’algorithme fractal 4×3 ou modèle d’énergie qui organise la structure générale du domaine. Dans le domaine microphysique, ce centre est le noyau atomique; dans le domaine biophysique, il s’agit du noyau de la cellule; dans le royaume astrophysique, c’est le noyau galactique; dans le royaume métaphysique, il s’agit du cerveau humain contemplant le corps / l’esprit (mode intuitif) ou des théories unifiées de la matière / de l’énergie (mode rationnel). Les niveaux individuels dans chaque domaine ont leurs propres centres de structure, de dynamique et / ou d’information.

Un tel schéma universel ne peut avoir que les caractéristiques les plus générales. J’ai désigné sa structure horizontale à 4 composantes en termes structurels comme suit: unité, paire, groupe, nouvelle unité émergente; la catégorie de groupe est le lieu du modèle d’énergie 4×3 qui produit la nouvelle unité Emergent. Cette nouvelle unité devient alors la base du niveau suivant de la hiérarchie. George Land (1973) et August Jaccaci (1980) ont caractérisé cette série structurelle en termes dynamiques: Accretive, Replicative, Mutualistic (Land) ou: Gather, Repeat, Share, Transform (Jaccaci). La composante verticale à 3 composantes de la matrice (plus son 4ème niveau émergent) Jaccaci s’identifie comme une simple répétition de la série horizontale. Sous leur forme la plus complète (« World Systems »), ces paramètres se résolvent en: 1) une entrée d’énergie libre suivie d’une suppression de symétrie, établissant un domaine de conservation dimensionnel commun (espace-temps) pour la lumière et la matière; 2, 3) deux modes de conservation complémentaires: 2) la conservation de l’énergie brute, y compris l’entropie (masse, quantité de mouvement, énergie cinétique et potentielle et gravitation à basse énergie); 3) conservation de la symétrie (charge, rotation, inertie, mouvement intrinsèque et gravitation à haute énergie); 4) des forces réparatrices, transformatives ou évolutives (les 4 forces de la physique) qui ramènent le système à son état initial immédiatement (comme dans les annihilations matière-antimatière) ou à travers le temps (« rayonnement quantique » de trous noirs, désintégration du proton) , ou développez un analogue résonant de l’état initial (les différents niveaux matériels de la hiérarchie – entropie, symétrie et « complexification harmonique » entraînée par la gravité).

Les lecteurs familiarisés avec la théorie du « chaos » peuvent reconnaître un motif familier dans le modèle: commençant par une entrée « linéaire » ou simple (cellule 1), passant à une étape de bifurcation (cellule 2), passant à une étape de plus grande complexité y compris les bifurcations secondaires (cellule 3), et enfin un stade « chaotique » (cellule 4) qui s’installe de manière prévisible dans le « bassin fractal » d’un « attracteur étrange » 4×3 (ou 4×4) (la nature physique précise de l’attracteur, cependant, est imprévisible). Comme un véritable algorithme fractal, la sortie d’un niveau devient l’entrée du suivant, les itérations auto-alimentées produisant de nouvelles expressions auto-similaires à des niveaux toujours plus élevés d’informations et de complexité système. Le modèle est invariant en échelle, non seulement verticalement avec chaque ligne, mais également par rapport aux quatre royaumes principaux. (Voir: « Chaos: Créer une nouvelle science » de James Gleick, Viking Penguin Inc., 1987)

(Voir aussi: « L’organisation fractale de la nature« ; « La voie de l’information« ; « Teilhard de Chardin: prophète de l’ère de l’information« ).

Le domaine microphysique
(matière nucléaire, organisation nucléaire et chimie: 3 particules (protons, neutrons, électrons) x 4 nombres quantiques (n, l, m, s)
(Voir: « Tableau N ° 1« )

Niveau 1: Particules élémentaires
(3 « familles » d’énergie chacune de 4 particules élémentaires)

Nous commençons la hiérarchie par un événement déterminant, la production de particules élémentaires dans le « Big Bang » (rangée 1). Bien que nous connaissions les produits de ce premier niveau, nous ne savons pas vraiment comment l’initier. Que plaçons-nous dans la première cellule de la première rangée en tant qu’unité primordiale d’énergie et d’organisation à partir de laquelle tout le reste évolue? Nous pouvons bien sûr simplement mettre le Big Bang ou la Première Cause dans cette première cellule, réclamer une intervention divine, confesser notre ignorance et en rester là. Personnellement, je ne suis pas fondamentalement opposé à cette solution; nous ne saurons jamais tout et un aveu franc de ce fait dès le départ est intellectuellement sain et honnête. Néanmoins, à la lumière des connaissances actuelles, il est possible de remplir la première ligne horizontale de la hiérarchie en termes sensibles et physiques sans présumer que la réalité physique est la seule réalité, et que nous n’avons rien fait de plus que de résoudre un puzzle mécanique ou que nous savons ou pouvons savoir quoi que ce soit sur les origines fondamentales de l’énergie libre (lumière) elle-même. (Voir aussi: « Le boson de Higgs et les IVB de force faible« , pour étendre la hiérarchie (ou les détails de la première cellule) à des énergies encore plus élevées et plus anciennes.)

Avec ces excuses, dans la première cellule du niveau 1, je place un rayonnement électromagnétique sans lumière à haute énergie – la forme d’énergie la plus symétrique et donc la plus primitive que nous connaissions. Dans la deuxième cellule de la première rangée, qui correspond à la position de la fonction d’appariement, je place l’espace-temps, le domaine de conservation et la métrique de la lumière, créés par le propre mouvement intrinsèque ou par le moteur d’entropie de la lumière, mesuré par la « vitesse c ». Outre l’espace-temps dans la deuxième cellule, plusieurs autres combinaisons possibles sont possibles: matière-antimatière et dualité lumière-onde particule-onde. Nous pouvons considérer l’espace-temps comme le produit symétrique de la forme d’onde de la lumière et le champ matière-antimatière comme le produit symétrique de la forme des particules de la lumière. Tant que le champ matière-antimatière reste symétrique, il n’apparaîtra que comme une lumière; une fois que sa symétrie est brisée, cependant, il se manifestera sous forme de particules. Les dualités sont fondamentales dans la nature; Parmi les autres dualités présentées par la lumière, on peut citer ses champs d’énergie électrique et magnétique oscillants, ainsi que la caractérisation «fréquence vs longueur d’onde» de sa structure d’onde physique. (Fréquence x longueur d’onde = c, la constante électromagnétique ou la « vitesse de la lumière ».)

L’espace-temps est régulé par une combinaison d’énergie « inertielle » conservant l’énergie et la symétrie, ainsi que par un certain nombre de constantes « de jauge » qui régulent divers paramètres de conservation (c, G, e, h, etc.). En réalité, l’espace-temps est créé par l’entropie de l’énergie libre, qui se manifeste par le mouvement intrinsèque de la lumière. L’espace-temps est le domaine de conservation de la lumière entropique de la lumière et contient un ordre « métrique » ou structurel qui renforce le rôle de conservation de l’espace-temps (la source des forces « inertielles »). Cette métrique détermine ou « jauge » la valeur de c, la vitesse de la lumière, et fixe ainsi l’équivalence mesurée et énergétique entre chacune des quatre dimensions. (Sans la métrique, chaque photon pourrait être une « loi en soi » avec une vitesse « personnelle » unique.) Ainsi, la lumière et l’espace-temps eux-mêmes, loin d’être simplement une forme d’onde amorphe d’énergie, possèdent dès le début un ordre structurel interne, ordre requis par la conservation de l’énergie. Cet ordre implicite a également une forme alternative, bien définie, régulée et également symétrique, les paires de particules de matière-antimatière qui peuplent la « mer de particules virtuelle » du « vide ». Ces paires de particules sont présentes dans un nombre relativement petit de formes quantifiées appartenant aux familles des quarks et des lepton. Les particules virtuelles (cellule 3) deviennent réelles lorsque la force faible rompt la symétrie des paires de particules de matière-antimatière pendant les moments initiaux du « Big Bang » (cellule 4).

La particule virtuelle « zoo » est ici interprétée comme le produit naturel de l’interaction de l’énergie de la lumière avec sa propre métrique d’espace-temps structurelle. Ainsi, la « métrique de particule » porte une empreinte structurelle de la métrique espace-temps. Dans le « modèle standard » de la physique des particules, le « boson de Higgs » ou « champ de Higgs » est la source présumée (régulateur) de la masse des particules élémentaires. Dans la vue (similaire) présentée ici, la métrique espace-temps détermine les formes possibles que peuvent prendre les particules, tandis que le boson de Higgs détermine le niveau d’énergie (environnement) dans lequel la création et / ou la transformation de particules élémentaires « singlet » peut se produire. (Voir: Le Boson « Higgs » et les IVB Weak Force: Première partie pour une explication détaillée.)

Dans la troisième cellule de la rangée 1, qui est la cellule d’interaction « groupe » (le « partage des différences » de Jaccaci, la cellule « mutualiste » de Land), nous pouvons placer, pour simplifier la représentation, un couple matière-antimatière « leptoquark » virtuel, qui représente l’interaction entre le champ de masse de masse de la charge « couleur » à force forte et le champ leptonique porteur de la charge « identité » à force faible. Dans cette troisième cellule, nous trouvons généralement une expression de l’algorithme fractal 4×3 de Nature; dans cette première rangée, nous trouvons trois familles de quatre particules (six leptons et six quarks), qui se désintègrent (dans la cellule 4) en leurs états fondamentaux en tant que neutrinos proton, électron et électron (un leptoquark antineutrino est vraisemblablement également produit pour équilibrer le proton « nombre de baryons »).

Dans la cellule quatre, les interactions entre et entre les quarks et les leptons sont médiées par la force faible «bosons de vecteur intermédiaires» (IVB), le W +, le W et le Z, tandis que la décroissance de leptoquark est médiée par un facteur similaire (mais hypothétique) beaucoup plus lourd. « X » boson (voir « Le tableau des particules« ). Le produit final de la désintégration asymétrique du leptoquark est une particule de matière, l’humble baryon, proton ou noyau de l’atome d’hydrogène. Ce baryon, qui est littéralement la pierre angulaire de l’univers matériel, est également une expression 4×3 de l’algorithme fractal universel: 3 quarks portant 4 charges (charges pertinentes pour le domaine microphysique, à l’exclusion de la gravité) – électrique, couleur, saveur et spin. . La première ligne horizontale de la hiérarchie récapitule essentiellement l’équation de réaction pour la formation de la matière dans le « Big Bang ». (Voir: « L’origine de la matière et de l’information« .)

Dans la première ligne, nous avons créé à partir de l’ordre et de l’énergie inhérents à l’espace-temps et à la lumière, l’ordre et l’énergie du domaine particulaire de la matière, en passant d’un état initial symétrique d’énergie électromagnétique libre, qui ne contenait que des informations potentielles et une structure métrique, à un état final asymétrique d’énergie électromagnétique liée, qui réalise cette information et exprime cette structure sous une forme manifeste, particulaire, conservée et ordonnée: les baryons et leurs porteurs de charge alternatifs, les leptons. Bien que nous ne comprenions pas les détails de ce processus, ce que nous comprenons, c’est que les contenus d’énergie, d’ordre et d’information de la lumière et de l’espace-temps ont été transformés, extraits ou projetés depuis un potentiel symétrique vers une réalité asymétrique. Le contenu en masse, en ordre et en information des particules ne vient pas de nulle part; cela vient de la métrique d’espace-temps et de l’énergie de la lumière. (Remarque: les leptoquarks et le boson X (et les « Higgs ») restent au-delà de la plage d’énergie de nos accélérateurs les plus puissants, et sont donc toujours hypothétiques. Je les inclut car ils (ou leurs analogues) devraient exister si nous voulons sens des autres éléments confirmés de la théorie).

Le baryon, dont l’état fondamental est le proton, est le produit matériel essentiel, massif et asymétrique du Big Bang. Les baryons sont composés de trois quarks, porteurs massifs de la matière. L’existence de la matière dépend de l’existence et de la stabilité du baryon. Le baryon, avec ses 3 quarks, ses 4 charges et ses 8 gluons en interaction (chacun composé d’une charge couleur-anti-couleur), échangeant des charges de couleur entre quarks à la vitesse de la lumière, est une particule d’une incroyable complexité interne. Dans son invariant cœur de « lumière collante », réside le mystère de l’énergie électromagnétique liée (la matière), et sur sa stabilité repose chaque structure supérieure de l’Univers manifeste.

On pense que la matière est produite par la décroissance asymétrique de la force faible de couples leptoquark-antileptoquark électriquement neutres, décroissance éventuellement induite par le « X » IVB (hypothétique). Les paires particules / antiparticules chargées électriquement ne peuvent pas se désintégrer de manière asymétrique – elles ne peuvent que s’annuler. Puisque la matière ne peut être produite que par la désintégration asymétrique d’une particule électriquement neutre, les leptoquarks et les baryons doivent être des particules composites dont les composants internes peuvent résumer en une neutralité électrique (comme un neutron). C’est la raison fondamentale de l’existence des quarks sous-élémentaires et de leurs charges électriques fractionnaires. (Voir: « La formation de la matière et l’origine de l’information« .)

Selon une logique similaire, la matière ne pourrait pas exister sans le service essentiel fourni aux baryons par le champ leptonique des porteurs de charge alternatifs – des leptons massifs pour transporter des charges électriques (l’électron et ses parents), des neutrinos sans masse (ou presque sans masse) pour porter l’identité les charges (le neutrino électronique et ses parents, y compris le neutrino leptoquark) (les mésons servent également de porteurs alternatifs de charges fractionnaires de quark – saveur, couleur, spin et charge électrique – facilitant les transformations du baryon). (Voir: « Le » W « IVB et le mécanisme de force faible« .) Sans le champ leptonique des porteurs de charge alternatifs, le champ des quarks resterait piégé sous forme de paires symétriques, annulant mutuellement, particules-antiparticules. C’est pourquoi la matière est constituée de deux champs, les quarks sous-élémentaires porteurs de masse, ou hadrons composites, et les particules élémentaires alternativement porteurs de charge, ou leptons (voir: « La force faible: charge d’identité ou de nombre« ). Le leptoquark (hypothétique), qui est essentiellement un lepton élémentaire fracturé intérieurement en trois parties, est l’ancêtre des hadrons et des leptons, ce qui explique pourquoi ces deux champs interagissent de manière si transparente. Enfin, il subsiste une asymétrie d’origine inconnue dans l’interaction de la force faible IVB avec la matière vs l’antimatière, telle que, par exemple, les antileptoquarques neutres se désintègrent à un rythme légèrement plus rapide que les leptoquarks neutres, produisant le résidu de matière qui compose notre monde matériel. (une asymétrie minime de (environ) une partie par dix milliards).

La lumière et les particules (formes d’énergie électromagnétique libres et liées) constituent une dualité parfaitement intégrée dans laquelle l’énergie de masse des particules est dérivée de l’énergie libre de la lumière (E = mcc), tandis que le contenu en informations des particules est dérivé de l’information implicite. dans la structure métrique et les paramètres de conservation de l’espace-temps. Puisque la lumière crée un espace-temps (via le mouvement intrinsèque de la lumière ou un entraînement par entropie spatiale) ainsi que la masse de particules (via le contenu énergétique de la lumière), nous voyons que la matière est à bien des égards une simple forme de lumière alternative. C’est également le message de « particules virtuelles » de Heisenberg / Dirac, formant, annihilant et reformant à l’infini dans le « vide » de l’espace-temps. Nous pouvons donc nous attendre à trouver des échos d’espace-temps et de lumière dans le domaine de la matière. Celles-ci ont été découvertes dans les fameuses relations d’Einstein entre la matière, l’énergie, la gravité et l’espace-temps (les théories de la relativité spéciale et générale), et s’étendent également à d’autres phénomènes: les ondes de masse de DeBroglie, pour prendre un exemple du domaine quantique. Parmi les autres exemples de cette dualité, citons: les formes d’énergie locales massives et non locales sans masse; un domaine entropique historique et conservé pour l’énergie liée, produit par le mouvement intrinsèque du temps, qui est l’analogue du domaine entropique spatial et conservé pour l’énergie libre produite par le mouvement intrinsèque de la lumière; formes négatives et contractiles d’énergie gravitationnelle et d’entropie par opposition aux formes positives et expansives d’énergie lumineuse et d’entropie; l’invariance de la vitesse c vs l’invariance de la charge. Les paramètres de symétrie transformés de la lumière en matière peuvent être vus dans les termes de conservation du « théorème de Noether »: les charges de la matière sont les dettes de symétrie de la lumière. Cette union intime entre la lumière et la matière est à la base de la théorie du champ unifié présentée sur mon site Web. (Voir: « Un cours court dans la théorie du champ unifié« , et y est discuté plus correctement et plus complètement.

Le grand message du royaume de l’atome est celui de l’ordre – un message intuitivement reconnu dans les cristaux depuis les temps anciens. La vie, expression la plus complexe de la matière, n’aurait pu naître spontanément que d’un substrat aussi ordonné. Plus récemment, en commençant par Planck et Einstein, nous nous sommes rendus compte que l’ordre dans les cristaux et le royaume atomique, y compris l’ordre quantique, tire son origine de l’ordre inhérent à la lumière et à l’espace-temps – plus précisément dans les quatre lois de conservation de l’énergie, entropie, symétrie. , et causalité (voir: « Le modèle tétraèdre« . Le royaume atomique de la matière et du temps n’est qu’une alternative, expression secondaire du royaume métrique de la lumière et de l’espace. Les deux domaines sont strictement conservés et les transformations entre eux sont strictement régulées. nous progressons à travers les niveaux de la hiérarchie naturelle ci-dessous, rappelez-vous que l’ordre que nous observons dans ces domaines matériels tire son origine de la lumière.

(Voir: « La cascade de Higgs et les IVB Weak Force« , extension de la rangée 1 dans un modèle 4×4 du « Big Bang ».) (Voir aussi: « L’origine de la matière et de l’information« .)

Niveau deux: atomes, éléments; Fission / Fusion Nucléaire
(la particule alpha: 4 nucléons chacun de 3 quarks)

Le noyau atomique et sa coque électronique

Le baryon (proton) est le produit principal du « Big Bang » et le premier échelon de l’échelle hiérarchique structurelle. C’est l’unité fondamentale de la deuxième étape et la pierre angulaire sur laquelle est construit tout le domaine de la matière. Les baryons sont la classe de particules qui contient 3 quarks, dont le proton et le neutron sont des exemples familiers. Le baryon est une merveille de construction, composé de trois quarks portant des charges « de couleur » qui sont échangés via un champ interne de 8 gluons. Les gluons portent des charges de couleur anticolor (dans n’importe quelle combinaison), sont dépourvus de masse et se déplacent à la vitesse C. Les gluons ont été comparés à la « lumière collante ». L’échange « circulaire » des charges de couleur entre les quarks constitue la force puissante qui maintient les quarks en permanence dans les baryons et dont la présence conservée empêche également la « désintégration du proton », la désintégration complète d’un baryon via une désintégration leptonique (force faible) éventuellement médiée par le (hypothétique) « X » IVB.

Les quarks existent en six espèces, ou « saveurs », dont les quarks u (haut) et d (bas) sont le « sol » ou les états de plus basse énergie. La composition en quark du proton chargé positivement est (uud) +, celle du neutron électriquement neutre (udd). Ce sont les « nucléons » familiers. Les baryons exotiques contenant des arômes plus prononcés sont appelés « hyperons ». (Voir: « La table des particules« .) Les arômes de quarks peuvent se transformer les uns en les autres s’il y a suffisamment d’énergie et si un autre porteur de charge leptonique (et / ou méson) peut être produit par le « W » IVB de la force faible. Les baryons contiennent beaucoup d’informations avec leurs trois quarks, leurs deux saveurs, leurs différentes orientations de spin, leurs multiples couleurs et charges électriques, ainsi que leur champ de gluons interne. Il s’agit d’une unité de masse hautement énergétique, très organisée, liée de manière permanente, extrêmement stable et de haute teneur en informations internes – et elle interagira avec d’autres de son genre pour produire des noyaux composés extrêmement complexes (dans la nature, jusqu’à 238 nucléons dans l’uranium atome). C’est en effet une particule fondamentale très prometteuse sur laquelle construire le chemin d’information.

Dans la deuxième cellule de la rangée 2, pour la fonction d’appariement du baryon, nous avons la paire de quarks haut, bas (u, d) et toutes les paires de gluons; Les paires de mésons appartiennent également à ce niveau. (Les gluons sont composés de charges couleur-anticolor, et portent des charges couleur entre quarks. Les mésons sont composés de paires quark-antiquark et (entre autres services) portent des charges aromatiques, électriques, de spin et de couleur fractionnelles entre quarks, en particulier dans les secteurs faibles. transformations de force des baryons). Au niveau de tout l’atome, nous avons la paire de charge électron-proton; dans la couche d’électrons, nous avons les paires magnétiques nord-sud des électrons sur leurs orbites communes (spin up / down). Le niveau de particules est particulièrement riche en appariements; nous pourrions en nommer plus. Le plus important de ces nombreux couplages est peut-être celui entre les leptons (porteurs de charge alternatifs) et les hadrons (porteurs massifs), illustré ici par l’électron et le proton.

Dans le couple proton-électron, ou atome d’hydrogène, la charge électrique négative de l’électron équilibre la charge électrique positive du proton. L’électron de la rangée 2 remplit pour le proton la même fonction électrique que l’antiparticule de la rangée 1, mais l’électron n’est bien sûr pas l’antiparticule du proton. Cette différence souligne l’asymétrie essentielle de la matière et le rôle des leptons en tant que porteurs alternatifs de la charge pour les baryons – une alternative en ce sens qu’ils ne sont pas des antiparticules mais portent néanmoins (en partie) les charges d’antiparticules. La fonction des porteurs de charge alternatifs (qui incluent les mésons et les neutrinos presque sans masse ainsi que les leptons massifs) est cruciale en ce sens qu’elle permet la possibilité d’un équilibrage de charge et d’une conservation sans les réactions d’annihilation des antiparticules. Sans les porteurs de charge alternatifs leptoniques, le champ de masse des quarks ne pourrait jamais briser la symétrie des paires leptoquark matière-antimatière; sans le champ de mésons, les baryons, une fois formés, ne pourraient être transformés. (Voir: « L’origine de la matière et de l’information« ); (Voir: « Le ‘W’ IVB et le mécanisme de la force faible« .)

Au niveau du noyau composé, nous trouvons le couple proton-neutron; l’échange de mésons virtuels entre protons et neutrons (producteurs de « nucléons ») est responsable de la forte liaison de force des noyaux atomiques composés. La liaison des nucléons dans les noyaux lourds est une autre fonction d’appariement, expression de la force puissante « Yukawa » impliquant un échange de charge « arôme » entre les baryons (via des vecteurs de champ méson), plutôt que de la force puissante « Gell-Mann » impliquant une « couleur » échange de charge entre quarks (via des vecteurs de champ de gluon). (Voir: « La force puissante: deux expressions« .)

Dans la troisième cellule de la rangée 2 (fonction « groupe »), nous avons le noyau d’hélium (communément appelé particule « alpha »), produit de la fusion nucléaire de 2 protons et de 2 neutrons. L’hélium est le deuxième élément du tableau périodique et son noyau ou particule alpha, en raison de son extrême stabilité, devient l’élément constitutif ou la « brique » préférée de la voie nucléosynthétique dans les étoiles. Ce circuit, à l’aide d’explosions de supernova, construit le reste des 92 éléments du tableau périodique. Étant donné que la « brique » de particules alpha est le bloc constitutif de la nucléosynthèse privilégié sur le plan énergétique, les éléments avec des nombres atomiques pairs (nombres de protons) sont généralement plus abondants que les éléments avec des nombres atomiques impairs.

Le carbone est le deuxième produit majeur de la voie nucléosynthétique après l’hélium. L’hélium et le carbone sont des résonances nucléaires parfaites du modèle fractal 4×3. L’hélium est composé de 4 nucléons chacun de 3 quarks; Le carbone est composé de 3 particules alpha (noyaux d’hélium), chacune de 4 nucléons. Le noyau de carbone est donc une triple résonance 4×3 (le baron lui-même est la première résonance), unique parmi les atomes du tableau périodique. La couche électronique de carbone contient encore une autre résonance 4×3, avec quatre électrons de valence dans sa troisième couche, le seul atome possédant à la fois une résonance nucléaire et une structure 4×3 de la couche électronique. Nous discuterons des résonances du carbone 4×3 remarquables et prodigieuses dans les deux prochains niveaux.

Les protons et les neutrons peuvent se rejoindre lors de réactions de fusion à haute énergie au centre des étoiles, initiant la voie nucléosynthétique, construisant les noyaux composés des éléments lourds. Au fur et à mesure que chaque proton est ajouté au noyau, un électron compensateur est ajouté à la couche d’électrons, équilibrant la charge électrique globale de l’atome. Le noyau lourd, de haute énergie, stable et « conservateur » maintient l’atome ensemble, en préservant son identité et son intégrité, tandis que la couche d’électrons légers, à basse énergie, modifiables et « sociaux » permet des interactions temporaires avec d’autres atomes. C’est cette combinaison particulière de stabilité nucléaire et de flexibilité chimique qui confère à notre monde macroscopique à la fois diversité et activité, tout en maintenant un certain degré de solidité et de fiabilité.

La couche d’électrons fournit une voie à faible énergie permettant aux atomes d’interagir; Les interactions nucléaires sont au moins un million de fois plus énergétiques que celles de la couche d’électrons, avec une barrière d’énergie correspondante qu’il faut surmonter pour les initier (la fusion ne se produit donc naturellement que dans le « Big Bang », les supernovas et l’intérieur des étoiles ). En règle générale, dans toute la nature, réduire la barrière d’énergie à l’interaction catalise la construction d’informations.

Les 92 éléments naturels du tableau périodique sont le produit de la rangée 2. Parmi ceux-ci, au moins 25 sont réputés être nécessaires aux formes de vie biologiques, et chacun trouve sans aucun doute une utilisation quelque part dans la Nature – notamment en fournissant un environnement planétaire, stellaire approprié. et environnement galactique pour la vie.

Niveau trois – Molécules, Chimie, Polymères Organiques, Cristaux
(l’atome de carbone: 4 sites de liaison dans la 3ème couche d’électrons)

La troisième étape est le domaine de la chimie, inorganique et organique; la formation de composés, de cristaux et de polymères; et chaque type d’interaction entre les couches d’électrons d’atomes. L’atome avec sa couche d’électrons est l’unité de la première cellule de niveau 3.

La couche électronique se développe comme une série d ‘ »orbites » concentriques de géométrie complexe, et seules les orbites extérieures peuvent généralement interagir avec celles d’un autre atome. Ces interactions ne peuvent avoir lieu que s’il existe des positions vacantes dans les orbitales extérieures pouvant être pourvues en partageant des électrons avec un autre atome qui possède également des positions vacantes. Ce type de liaison est appelé « covalent », en référence à la relation orbitale partagée, et fournit une liaison forte et stable, qui est décrite dans la deuxième cellule de la rangée 3. Les autres paires à ce niveau incluent les paires atomiques communes, telles que H2, O2 et N2 et le caractère électrique / magnétique dipolaire des liaisons chimiques en général.

Nous plaçons l’atome de carbone dans la troisième cellule de la rangée 3. Étonnamment, en plus du motif de résonance triple nucléaire 4×3 du carbone, il contient également une résonance 4×3 dans sa couche d’électrons, avec 4 sites de liaison dans la troisième couche (1S2, 2S2, 2P2 ). Le carbone est le seul atome du tableau périodique à présenter une résonance 4×3 à la fois nucléaire et électronique. La structure de liaison tétraédrique moléculaire de Carbon crée une autre résonance 4×3, un tétraèdre étant composé de 4 triangles. Ainsi, le carbone contient cinq résonances 4×3 complètes, trois dans son noyau, une dans sa couche d’électrons et une dans son modèle de liaison moléculaire (par exemple, le diamant), un atome extrêmement remarquable et unique, doté d’un potentiel extrêmement remarquable et unique.

Dans la quatrième cellule de la rangée 3, nous avons des cristaux, en particulier des polymères organiques du carbone. C’est bien sûr la capacité de l’atome de carbone, avec ses quatre sites de liaison, de se lier avec lui-même en tétraèdres, chaînes, chaînes de ramification, anneaux, spirales et bien d’autres formes de grande longueur, poids moléculaire et variété apparemment infinie dans leur des combinaisons, des permutations, des réflexions, des polymères et des isomères, qui ouvrent la voie à l’explosion d’informations de la chimie «organique» ou du carbone, base moléculaire des systèmes d’information complexes de la vie. Par exemple, la fusion nucléaire de l’hydrogène avec du carbone ne peut produire que l’élément azote avec un ou deux isotopes; les combinaisons chimiques entre les couches d’électrons d’hydrogène et de carbone produisent cependant l’immense classe des hydrocarbures, avec des milliards d’isomères chimiquement distincts. C’est un exemple particulièrement frappant de la façon dont, en abaissant le niveau d’énergie et la barrière d’interaction, les possibilités de construction de l’information sont énormément amplifiées.

Niveau quatre – Systèmes chimiques fonctionnels cycliques; ARN-ADN
(ARN-ADN: 4 nucléotides x 3 groupes fonctionnels)

Dans la rangée 4, nous entrons dans le domaine complexe des systèmes chimiques fonctionnels et cycliques, de la chimie prébiotique, y compris la molécule de réplication de l’ARN. La chimie organique est caractérisée par une liaison covalente (« liaisons dures ») entre des atomes de carbone qui forment des chaînes ou des structures squelettiques fortes et stables; ces chaînes fournissent des points d’ancrage pour les groupes chimiques fonctionnels qui interagissent les uns avec les autres par le biais de liaisons plus faibles (« douces »). Les liaisons « douces » sont davantage des interactions électriques attractives et répulsives entre molécules que des liaisons orbitales. Les liaisons « douces » comprennent les liaisons hydrogène, les liaisons ioniques, les liaisons dues aux forces de Van der Waals et les interactions hydrophiles / hydrophobes. La géométrie, la forme, la taille, la symétrie et la configuration des molécules sont cruciales pour leurs propriétés organiques / biologiques, et ces faibles forces de liaison sont d’une importance cruciale pour ce niveau de construction de l’information. Là encore, la réduction du seuil d’interaction énergétique est très importante pour la diversité des interactions possibles et, partant, pour la construction du contenu en informations des systèmes que ces interactions peuvent produire. Ces liaisons moléculaires « douces » et flexibles, cruciales pour les formes complexes de la chimie organique et de la biochimie, sont placées dans la cellule 2. Ici aussi, nous plaçons les paires de bases des 4 nucléotides de l’ARN (AU, CG) (adénine, uracile, cytosine guanine).

La réplication est la traduction de la capacité des atomes de carbone de se lier avec leur propre espèce (y compris le phénomène général de formation et de croissance de cristaux) en capacité des macromolécules à base de carbone de se lier avec une réplique de leur propre espèce. Ce qui produit la croissance cristalline à un niveau entraîne la réplication au niveau suivant. Il s’agit d’une transition par étapes vers un niveau plus élevé d’organisation et d’information, ainsi que par la projection directe de modèles de liaisons nucléaires, de couches électroniques et de cristaux dans le domaine des interactions macromoléculaires. La voie passe directement par la structure 4×3 du carbone qui, comme nous l’avons vu, contient une résonance 4×3 dans son noyau, sa couche d’électrons et son modèle de liaison moléculaire. La liaison covalente du carbone avec lui-même dans des chaînes de ramification stables et des structures cycliques fournit des points de fixation pour des groupes fonctionnels impliquant d’autres éléments. Celles-ci peuvent à leur tour former des liaisons hydrogènes « douces » les unes avec les autres, produisant des chaînes macromoléculaires à caractère cyclique ou périodique, conduisant directement à la structure résonante 4×3 de l’ARN. L’eau elle-même, le « solvant universel », produit également une liaison moléculaire tétraédrique; la combinaison de l’eau et de la chimie organique est littéralement enceinte du potentiel de structures moléculaires à réplication 4×3 qui mèneront éventuellement à des formes vivantes compétitives « intéressées ».

Dans l’ARN, nous retrouvons une expression structurelle de la fractale 4×3 « métrique ». L’ARN est composé de 4 nucléotides (adénine, guanine, uracile, cytosine) composés chacun de 3 groupes fonctionnels: une base azotée, un sucre et un groupe phosphate (dans l’ADN, l’uracile est remplacé par la thymine). C’est cette structure 4×3 d’ARN qui constitue la pièce maîtresse de la rangée 4, cellule 3.

La quatrième rangée représente le seuil chimique de la vie. Nous trouvons ici que le carbone interagit avec divers autres éléments pour former des molécules complexes capables de jouer un rôle dans les systèmes vivants de demain. La particularité de ces molécules est qu’elles ne se lient pas simplement en combinaisons cristallines inertes, elles effectuent en fait un travail quelconque, tel que la capture et le traitement de l’énergie, la réplication, la formation de périmètres défensifs, etc. Pourquoi? Ce type d’activité chimique devrait être un mystère: il ya peut-être un avantage à gagner, sur le plan de la concurrence moléculaire, par des systèmes capables de traiter l’énergie diurne, mais aussi de survivre toute la nuit. Cette fonction de survie peut inclure la réplication comme une sorte de stockage énergie plus mémoire.

L’origine de la vie est peut-être plus compréhensible si l’on considère 1) l’incroyable variété de molécules organiques et leurs combinaisons, permutations et interactions possibles; 2) le nombre incroyable de ces molécules dans les océans primitifs de la Terre; 3) l’immense durée disponible pour l’exploration des possibilités; 4) les cycles d’énergie constante du jour et de la nuit, l’action mélangée du vent, des vagues et des marées, l’alternance de conditions sèches et humides, les cycles rythmiques du Soleil et de la Lune agitant le navire de réaction des océans de la Terre – dans ces circonstances, improbable devient le très probable. C’est comme si une personne pouvait acheter tous les billets pour la loterie. Nous envisageons le cycle énergétique diurne solaire comme une sorte de « RCP » ou de « respiration artificielle » appliquée sans relâche à la Terre apparemment morte par le Soleil jusqu’à ce que l’étincelle de la vie s’allume.

Cependant, il y a plus d’ordre dans ce système chimique que de hasard. Cela n’est pas analogue à la situation de millions de singes tapant sur des machines à écrire jusqu’à ce que, par chance, l’un d’eux produise un sonnet shakespearien. L’ingrédient clé de la vie est la réplication de systèmes moléculaires contenant des informations. Sans la capacité de réplication, toute avancée dans le contenu de l’information d’un système est perdue, même si sophistiquée soit-elle, elle finira par se dégrader et un nouveau départ devra être fait. Avec la réplication, cependant, les informations peuvent être stockées, récupérées et, grâce au processus évolutif, avancées. Nous n’avons vraiment pas à nous préoccuper de rien d’autre que de l’évolution d’une molécule réplicative qui peut également conserver des informations, car une fois que cela sera réalisé, cette molécule entrera en concurrence avec ses propres copies pour les ressources, la sélection naturelle et l’évolution (même au premier plan). niveau moléculaire) générera tout le reste de la complexité nécessaire. En d’autres termes, nous avons dans l’ARN / ADN une molécule qui peut apprendre. Comme la structure 4×3 du carbone (et de l’eau) est projetée dans la structure 4×3 de l’ARN, la génération de cette molécule en cours de réplication n’est pas une affaire de hasard, ni donc de génération de vie. L’intersection de l’algorithme fractal universel 4×3 avec une structure moléculaire réplicante (ARN – ADN) signifie que la vie est commune dans l’univers – une probabilité définie (et peut-être calculable) de chimie organique (plus d’eau). C’est pourquoi la vie est apparue sur Terre (la « planète de l’eau ») relativement rapidement. (Voir: « Newton et Darwin: l’origine et l’abondance de la vie dans le cosmos« .)

L’ARN relie et catalyse des systèmes chimiques qui acquièrent, stockent et dégradent de l’énergie, systèmes susceptibles d’avoir évolué en réponse au cycle énergétique diurne. La propriété émergente de l’ARN « métabolique » est la réplication. L’évolution d’un système réplicatif à partir d’un mécanisme métabolique de transfert d’énergie et d’enzymes est utile pour comprendre l’origine thermodynamique ou la raison de la reproduction: la réplication est le sous-produit accidentel d’une structure moléculaire 4×3 impliquée à l’origine dans la capture d’énergie, ou rôle « métabolique » associé, un cycle chimique entraîné, amorcé ou « pompé » par des sources d’énergie abiotiques telles que la rotation du Soleil, de la Lune et de la Terre. La capture d’énergie, et non la réplication en soi, était le but initial ou l’objectif de ce système chimique complexe; de plus, son évolution a été provoquée par des impulsions d’énergie cycliques externes «mécaniques» du Soleil, dans lesquelles la noirceur était aussi importante que la lumière (en termes de défi évolutif ou sélectif – comment porter un système de captage d’énergie fonctionnel la nuit – qui est résolu par la réplication en mémoire).

C’est à la quatrième ligne que le modèle « Chaos » devient particulièrement convaincant. La forme 4×3 de l’ARN agit comme un « attracteur étrange » ou comme un « bassin fractal » de la vie, non seulement parce que c’est une forme résonnante 4×3, mais aussi parce qu’elle est une forme résonnante capable de franchir la prochaine étape cruciale vers la vie – la réplication combiné avec la mémoire système. Une fois que la réplication moléculaire est réalisée, le jeu est terminé, la loterie est gagnée, l’objectif est atteint. La mémoire système sous la forme d’ARN répliquant survit la nuit pour récolter les fruits d’un nouveau jour grâce à ses entrées d’énergie gratuites. Une nouvelle dynamique « biologique » prend le relais, mettant en concurrence des ressources limitées et la sélection naturelle. Tout le reste appartient à l’histoire de l’évolution. Nous plaçons dans la cellule 4 ces systèmes chimiques prébiotiques cycliques, métaboliques, de réplication; ils fusionneront leurs capacités distinctes pour devenir les éléments coordonnés de formes de vie complexes au niveau cinq.

Voir aussi: « Une origine plus simple pour la vie » de Robert Shapiro. Scientific American, juin 2007, pages 46-53 (et sur www.sciam.com). Voir aussi: « The Origin of Life » de James Trefil et. Al. American Scientist Vol 97 N ° 3, mai-juin 2009, pages 206 – 213.

Le royaume biophysique
Niveau 5: la cellule; ADN-ARN
(Code de 4 nucléotides en triplets)

Le contenu informationnel de l’ADN

Lorsque nous contemplons les débuts moléculaires de la vie, nous ne comprenons tout d’abord pas la motivation de ses origines chimiques – quelle force abiotique pourrait éventuellement conduire un mélange de produits chimiques à l’organisation organisée, discrète, autonome, autoproductrice et autonome – systèmes (intéressés dans le sens de la survie) que nous appelons des entités vivantes? Cet ADN est un système résonnant fractal 4×3, issu d’une molécule (ARN) impliquée à l’origine dans un système de cycle d’énergie, qui possédait la propriété accidentelle, coïncidente ou émergente d’auto-réplication combinée à une « mémoire » chimique, répond à nombre de ces questions. ; le reste est répondu par une évolution tirée par la sélection naturelle dans la compétition effrénée pour des ressources limitées par une population se reproduisant d’espèces moléculaires (presque, mais pas tout à fait) identiques.

En nous-mêmes, nous reconnaissons la force de vie comme notre désir de respirer, de boire et de manger, poussé par la faim, la soif et l’impératif respiratoire; notre désir de reproduire, conduit par le désir sexuel; notre désir de survivre, motivé par nos intérêts personnels, la peur et la douleur; notre désir de savoir, motivé par notre besoin de nourriture, de partenaires et de survie, ainsi que par une curiosité inhérente et adaptative. À notre niveau d’organisation très évolué, nous n’avons aucun mal à identifier un certain nombre de forces qui nous poussent individuellement et en tant qu’espèce à participer au processus de la vie. Il me semble que ces pulsions fondamentales, instinctives et physiologiques ne sont rien d’autre que des transformations par étapes des mêmes forces qui dirigent le système chimique dès ses débuts.

Par exemple, l’ADN est à la fois un système d’information génétique, une machine métabolique (traitement de l’énergie), une molécule reproductrice et un système de mémoire chimique. Lorsque l’ADN se réplique, il mange pour le faire – il doit acquérir de son environnement les « aliments », ou des matières premières sous la forme de produits chimiques appropriés, pour reproduire ses domaines. Mais la capacité de l’ADN à se lier à des « produits chimiques appropriés » réside également dans son système combiné d’informations, de mémoire et de perception. Dans l’ADN, ces processus sont inséparables et appartiennent tous au même acte et à la même molécule. Tous sont entraînés par les forces d’attraction et de répulsion électriques entre les molécules, nécessitant également certaines forces de liaison et certaines configurations géométriques. Ils s’adaptent simplement à notre niveau d’organisation en tant que sentiments de base, émotions, instincts et pulsions qui nous poussent à «vouloir» manger, se reproduire et percevoir – car la perception (prise d’information et traitement) nous permet de manger, de survivre, et reproduire avec plus de succès. Et comme l’ADN est aussi un système de mémoire chimique, nos corps se souviennent ou savent exécuter toutes les fonctions de base du métabolisme, de la respiration, de la reproduction, de la perception, de la croissance, du développement, etc.

Chez les humains, en raison de notre niveau d’organisation plus élevé, nous avons des organes spécialisés qui remplissent ces fonctions séparément – estomac, gonades, yeux, cerveau – nous y pensons donc séparément. Mais en bout de ligne, nous devons toujours manger pour penser ou se reproduire. Il y a moins de mystère ici, en termes d’intrants de motivation dans les systèmes chimiques, que nous ne sommes enclins à le croire au début. Quant à la complexité impliquée, aussi stupéfiante soit-elle, elle est simplement le produit de l’évolution au fil des siècles et des océans de molécules. De même, nous pensions que l’œil était trop complexe pour être produit par l’évolution; nous savons mieux maintenant – même les méduses et les palourdes en ont.

Une fois la structure de réplication de l’ADN obtenue, il se fera concurrence pour obtenir les ressources chimiques permettant de continuer à se reproduire. La compétition au sein d’une espèce, avec son espèce, est la force d’évolution la plus puissante et chaque fois que l’ADN se réplique, il produit un concurrent dont les besoins sont identiques aux siens. On peut difficilement imaginer la férocité de la concurrence qui a dû se produire dans les premiers océans de la Terre une fois que cette molécule a commencé à se reproduire. L’évolution ultérieure de cette molécule n’est que l’histoire du mangeur, reproducteur et défenseur le plus performant de ce comportement adaptatif et de cette information.

C’est cette origine compétitive du système moléculaire de la vie, la sélection naturelle opérant dans un domaine où les ressources sont limitées, qui produit un « intérêt personnel » ou un « instinct de survie » anormal, même dans la forme de vie la plus primitive, et même dans le domaine chimique. systèmes qui les précèdent.

Je n’ai pas l’intention ici de dévaloriser le mystère ou le caractère sacré de la vie, mais seulement de comprendre ses éléments mécaniques. À mon avis, ce mystère n’est pas propre à notre niveau d’organisation particulier, mais s’étend jusque dans les atomes dont nous sommes composés, et plus haut dans les galaxies dont nous faisons partie. Parmi de nombreux autres, l’un des mystères qui perdurent est la « métrique » organisationnelle 4×3 qui se propage à tous les niveaux, du Big Bang au génome de la vie (voir: « L’organisation fractale de la nature« ). Il est néanmoins vrai qu’il existe des mystères associés à notre propre niveau d’organisation, uniques à l’expérience humaine. Je vais aborder ces derniers plus tard.

La cellule

Comme l’ADN est l’unité moléculaire de réplication, la cellule est l’unité organisationnelle de la vie, « l’entité quantique » des systèmes biologiques. La cellule est essentiellement une forteresse ou un abri érigé contre un environnement peu propice (et compétitif) dans lequel l’ADN peut s’acquitter de manière sûre et efficace de son activité consistant à manger, à reproduire et à stocker les informations nécessaires à cette opération. Dans les limites de protection de la paroi cellulaire, l’ADN peut « sérieusement » organiser ses activités. Dans le même sens que « la maison d’un homme est son château », la cellule est le château de l’ADN et du processus de la vie.

Une maison n’est pas si différente d’une cellule dans son but fonctionnel. Si notre maison est une ferme, l’analogie est meilleure; si la grange avec notre bétail symbiote est attachée à la maison, l’analogie est encore meilleure. Au niveau organisationnel (espèce), nous sommes, en tant qu’individus, l’analogue fonctionnel de l’ADN et la maison-bureau-grange est la cellule qui nous protège de l’environnement, mais nous permet également d’interagir efficacement avec lui de la manière dont nous avons besoin et que nous choisissons de: . Les connaissances et l’expertise que nous apportons à notre bureau, à notre travail ou à notre profession constituent notre contenu d’informations personnelles qui nous permet de manger, de reproduire et de survivre. La communication avec l’environnement et la collecte d’informations à partir de l’environnement sont bien sûr cruciaux. Dans la maison moderne, nous voudrons une boîte aux lettres, un téléphone, la livraison de journaux, une radio, une télévision, un ordinateur connecté au Web, etc. Des sorties pour les déchets (égouts, ventilation, ventilation) et des entrées pour les fournitures (eau, électricité, antennes, gaz, fenêtres, portes, allées), mais même les abris les plus primitifs doivent avoir au minimum une entrée et une sortie. Et comme la cellule, nous sélectionnons qui et ce que nous avons laissé entrer et laisser sortir.

Bien entendu, nous incarnons beaucoup dans l’ADN de notre personne qui s’occupe de son travail de manger et de se reproduire selon le contenu de nos informations. Il n’est donc pas étonnant que nos maisons aient évolué vers l’idéal de la cellule; en effet, dans le contraste entre les structures autosuffisantes de la ferme familiale et les cabines intérieures des bureaux de tour modernes, on voit juste la différence entre l’ADN d’une cellule vivante libre et l’ADN d’une cellule qui a perdu son indépendance au niveau organisationnel supérieur d’un organe social d’entreprise à fonction spécialisée. C’est en partie de cette perte de complétude personnelle et de liberté que naît l’angoisse de la vie moderne. Il reprend la difficulté du saut évolutif de cellules individuelles libres à la subjugation de l’individualité dans les fonctions spécialisées d’un niveau d’organisation supérieur, dans notre cas l’organisme de la société.

Dans la cellule 2 de la rangée 5, nous plaçons la réplication de la molécule d’ADN double brin; dans la cellule 3, nous plaçons le noyau de la cellule et son code génétique. Dans la cellule 3, les quatre nucléotides du code de l’ADN dans les triplets produisent les acides aminés des protéines, expression moléculaire finale de la fractale organisationnelle 4×3 – la solution la plus simple ou la moins énergétique au code d’information de la biologie et de l’hérédité génétique.

Ici (cellule 3), il convient de souligner le rôle des symbiotes dans le fonctionnement de la cellule biologique; c’est une expression explicite du mutualisme, de la symbiose et du « partage des différences » qui caractérise la troisième colonne. L’ADN lui-même est une collection d’informations et de gènes accumulés à partir de nombreuses sources différentes. Le rôle des symbiotes dans la formation et la fonction de la cellule – et dans la nature en général – a été mis au point et défendu par Lynn Margulis et ses collègues. (Voir: Lynn Margulis et Dorion Sagan, 1997. Microcosmos: 4 milliards d’années d’évolution microbienne. Presses de l’Université de Californie, Berkeley.)

La cellule biologique est le premier niveau d’organisation que nous puissions décrire comme un « système » complet. Le contenu de ce niveau est une information d’organisation ou de système, qui concerne principalement l’orchestration d’une multitude de fonctions intégrées qui servent toutes un seul et même système. but collectif: l’alimentation, la défense et la reproduction de la cellule. Ici, divers sous-systèmes moléculaires sont soumis au contrôle central de la cellule, sous la forme d’ADN nucléaire, qui contrôle la fonction cellulaire au moyen de messagers à ARN, et dont les gènes s’allument et s’éteignent en réponse à la rétroaction chimique (appelée « épigénétique »).

Pourtant, la vie est une entreprise coopérative et au sein de la cellule, il y a au moins 2 symbiotes connus, les chloroplastes et les mitochondries, et d’autres sont suspectés, tels que les cils mobiles. Les chloroplastes et les mitochondries (qui produisent et transforment de l’énergie pour la cellule) possèdent tous les deux leur propre ADN et se reproduisent indépendamment au sein de la cellule. Ce sont des sous-cellules qui n’ont jamais accepté de renoncer à leurs options en matière de reproduction au profit d’une unité organisationnelle plus large; mais eux aussi ont fait une paix séparée et se sont réfugiés dans la membrane du groupe élargi. L’un des avantages de cet agencement est qu’il soulage le noyau de la cellule centrale de la responsabilité de reproduire ces sous-systèmes complexes et de transporter les informations nécessaires à cette fin. Ils jouent le rôle de « sous-traitants » dans le cadre général de la cellule. Il est clair que les chloroplastes et les mitochondries étaient à l’origine des cellules vivantes libres, mais ils ont jugé plus pratique de poursuivre leurs spécialités sous le toit d’une autorité plus large. Cela leur permet peut-être de perfectionner leurs compétences spéciales tout en évitant de s’inquiéter, tout comme le cuisinier et le mécanicien d’un navire peuvent mieux s’acquitter de leurs tâches s’ils peuvent confier la gestion générale du navire au capitaine. À leur tour, la cellule et le navire bénéficient de leurs fonctions améliorées et spécialisées.

En bref, la cellule est un organisme ou une société miniature, dotée d’une autorité nucléaire centrale et de sous-systèmes spécialisés (moléculaire et symbiotique) sous sa réglementation. Pouvons-nous douter qu’un tel système passerait éventuellement à l’étape organisationnelle suivante et ne soit étendu qu’aux organismes multicellulaires? La vie au niveau de la cellule unique (bactéries, algues) est de loin la forme de vie la plus abondante, la plus diversifiée et la plus résiliente sur Terre. Si jamais les humains établissent des colonies sur d’autres planètes, nous emporterons (au moins) les bactéries avec nous, en tant que symbiotes nécessaires à la digestion de notre nourriture et qui assurent d’autres fonctions vitales du système, dont nous ne sommes peut-être pas encore tout à fait conscients.

Niveau 6 – Organismes
(organes)

Les organismes multicellulaires sont la prochaine étape au-delà des systèmes cellulaires. Nous trouvons ici des cellules entières, plutôt que des symbiotes et des systèmes chimiques, assujettis à une autorité centrale. Chez les animaux, cette autorité centrale est investie dans des cellules, des tissus et des organes spécialisés tels que le cerveau et les glandes produisant des hormones, qui communiquent avec tout le corps par le système vasculaire et nerveux, tandis que chez les plantes, elle semble résider dans des hormones produites par la croissance. pointes qui communiquent avec le reste de la plante par la sève. Dans les deux cas, nous trouvons des cellules, des tissus et / ou des organes fonctionnels spécialisés, tous synchronisés et orchestrés en un tout harmonieux.

C’est un fait important qu’il a fallu beaucoup plus de temps à la nature pour développer des organismes à partir de cellules que pour développer des cellules vivantes à partir de produits chimiques. Une explication pourrait être que l’évolution fonctionnait avec un nombre de cellules beaucoup plus petit que celui de molécules organiques. Une autre solution est peut-être qu’il est très difficile de soumettre des cellules libres à l’autorité centrale d’un organisme, en particulier de les convaincre de renoncer à leurs propres prérogatives en matière de reproduction aux cellules spécialisées de la reproduction d’un organisme. En d’autres termes, l’évolution devait lutter contre la résistance des agendas personnels des cellules en matière de reproduction, alors que dans le premier cas, les systèmes moléculaires n’étaient pas assez avancés pour avoir des « agendas personnels »; d’où la plus grande difficulté dans cette deuxième étape de la montée évolutive vers la complexité. (Imaginez la difficulté d’organiser des êtres humains individuels dans un système social dans lequel seuls quelques spécialistes sont autorisés à se reproduire sexuellement (et ainsi atteindre une immortalité potentielle), tandis que tous les autres ne peuvent se cloner que temporairement. Cela ne fonctionne clairement que dans les cellules. parce qu’ils portent tous exactement le même ADN.) À ce jour, les mitochondries et les chloroplastes n’ont pas renoncé à leurs droits en matière de procréation (ils possèdent leur propre ADN) et nous sommes généralement atteints de cancer. Enfin, orchestrer des milliers de milliards de cellules dans un système synchronisé de fonctions spécialisées intégrées qui grandissent, se différencient, se reproduisent et passent harmonieusement à travers les différentes étapes de la vie est clairement une tâche d’une complexité extraordinaire. Les grands organismes qui peuplent la Terre depuis 3/4 milliards d’années, les plantes comme les animaux, sont tous des merveilles d’ingénierie système, d’information système et de coordination des systèmes, chefs-d’œuvre du processus évolutif.

Dans la deuxième position de la rangée 6, nous plaçons la division cellulaire et dans la troisième, leur produit différencié, les systèmes d’organes fonctionnellement spécialisés de la forme multicellulaire. À cet égard, les organes spécialisés de la perception et leur intégration dans un centre de traitement central, le cerveau, présentent un intérêt particulier. Le cerveau émerge en tant qu’autorité centrale de contrôle, tandis que les organes perceptuels fonctionnent pour recueillir des informations de l’environnement. Les informations peuvent maintenant être stockées dans le cerveau sous forme de mémoire, ainsi que dans des codes moléculaires.

L’information perceptuelle est d’une importance capitale pour tous les niveaux de la vie; chez les organismes supérieurs, il peut être stocké en mémoire en tant que « logiciel », plutôt que codé dans le « matériel » du génome. La mémoire périt avec la mort de l’organisme. L’utilité de la mémoire est personnelle plutôt que générale. Elle permet à un organisme de disposer de plus de souplesse dans son comportement que son génome seul ne le permet. Par conséquent, la mémoire fonctionne comme un ensemble d’informations personnelles construit à partir de l’expérience unique de l’individu, qui s’ajoute à ses informations génétiques, ces dernières étant approximativement les mêmes pour tous les organismes d’un type donné. La mémoire est donc un ensemble d’informations extrêmement flexible et adaptable individuellement, qui augmente considérablement les chances de survie de l’organisme dans un environnement divers et imprévisible. La mémoire elle-même (dans le sens de la capacité de mémoire) est traduite en matériel génétique par le biais de sa contribution au succès de la reproduction d’un organisme. Les mémoires individuelles peuvent bien sûr être transmises en tant que « logiciels » à d’autres organismes par le biais du processus « d’apprentissage » ou par d’autres canaux de communication culturels, sociaux ou parentaux. Le comportement instinctif d’une colonie de fourmis est cependant un exemple de « mémoire » sociale transmise sous forme de génétique ou de « matériel » moléculaire.

Niveau 7 – Espèce
(populations)

Les espèces sont définies par la reproduction sexuée et leurs génomes fermés ou des pools de gènes exclusifs. Les chats et les chiens ne peuvent pas se reproduire, leurs pools de gènes sont incompatibles et s’excluent mutuellement. Le niveau de l’espèce est notre propre niveau d’organisation (Homo sapiens). Il s’agit du niveau des individus, hommes et femmes, généralement associé aux plantes et aux animaux supérieurs, ainsi que des populations et de l’organisation sociale. Alors que chaque individu contient une énorme bibliothèque d’informations génétiques stockées dans l’ADN de chaque cellule, nous assistons à l’émergence à ce niveau d’un nouveau type d’informations véhiculées sous forme abstraite et sociale. Au-dessous du niveau 7, les informations sont véhiculées sous forme moléculaire, dans les gènes et les hormones, dans la mémoire et sous forme de signaux électriques dans le tissu nerveux.

Au niveau des espèces, nous trouvons des informations émergeant sous forme abstraite sous forme de signaux, comportement, sons, lumière, langage – des formes d’informations qui se sont libérées des porteurs moléculaires et sont dirigées vers les organes perceptuels spécialisés de la vue et de l’ouïe. L’odorat, le goût et le toucher restent des sens d’information moléculaires et tactiles plus primitifs (mais néanmoins extrêmement utiles). Alors que les plantes, dépourvues de système nerveux, n’utilisent que la communication chimique, presque tous les animaux, vertébrés et invertébrés, utilisent une forme de communication abstraite. Les chants et les couleurs des insectes et les lumières clignotantes des lucioles sont familiers et les invertébrés utilisent également des signaux comportementaux. Parmi les vertébrés, les grenouilles croassent, les oiseaux chantent, les chauves-souris et les dauphins utilisent le sonar, les serpents utilisent la chaleur, les poissons utilisent des signaux lumineux et électriques, la liste est interminable. On pense que les grandes baleines sont capables de communiquer par le son sur des distances énormes dans les océans.

Les organisations sociales et la communication permettent de partager la mémoire personnelle et de la conserver d’une génération à l’autre. Chez l’homme, la mémoire est codée dans l’écriture et les livres stockés dans les bibliothèques, transformation de l’information produisant une « connaissance sociale ». Chez l’homme, la structure grammaticale du langage a élevé le contenu informationnel du discours à un nouveau niveau de précision, d’abstraction et de beauté, et a déclenché l’explosion des systèmes d’information humaine qui font la gloire de notre espèce et qui constitue une nouveau développement évolutif tangentiel (une nouvelle itération fractale) dans « The Information Ladder ».

Le développement de systèmes d’information abstraits humains a créé une explosion d’informations comparable uniquement à celle de la chimie organique dans le domaine de la microphysique et de la génétique dans le domaine de la biologie. Encore une fois, cette prolifération d’informations est le résultat d’un seuil énergétique plus bas pour l’interaction, les systèmes de perception abstraits (vue, son, langage, écriture, mathématiques, pensée) et les codes moléculaires (gènes). Y aura-t-il une autre résonance de cette explosion d’informations dans le domaine astrophysique à un seuil d’énergie encore plus bas? (Ordinateurs quantiques super-refroidis? Intelligence machine? Phénomènes psychiques (ESP)? Méditation profonde? Communication avec des extraterrestres?)

La plupart des espèces animales supérieures sont divisées en individus mâles et femelles, un arrangement nécessaire pour maintenir la diversité de leurs pools de gènes autrement fermés. Nous trouvons également un comportement social à ce niveau, qui laisse présager l’apparition d’un niveau d’organisation supérieur, l’organisme social, pleinement développé parmi les invertébrés (coraux, termites, fourmis, abeilles) et (heureusement) développé à un degré de perfection considérablement moindre les organisations humaines, politiques, religieuses, économiques et militaires. Il y a force et sécurité dans le nombre, efficacité et opportunités dans la spécialisation, à condition que tout soit organisé avec prudence.

Dans la cellule deux du niveau 7, nous plaçons la reproduction sexuée, hommes et femmes, et dans la cellule trois, une organisation sociale dans laquelle une population d’individus (un sous-ensemble de l’espèce) est organisée en groupes dotés de fonctions spécialisées, tous coordonnés par une autorité centrale. . Chez l’homme, cette autorité est formalisée en tant que gouvernement, mélange d’individus habilités et de codes organisationnels abstraits, de règles de système ou de lois.

L’organisation sociale a pour but d’améliorer la survie individuelle et le succès en matière de procréation grâce à une action collective coordonnée et à l’efficacité de la spécialisation fonctionnelle. La société humaine peut progresser rapidement grâce aux contributions de ses individus les plus talentueux, car elle peut capturer son expérience personnelle, ses connaissances et ses idées en écrivant et intégrer son expertise personnelle à la mémoire, au savoir et au fonctionnement sociaux. Un avantage supplémentaire de la vie sociale est l’accès personnel à des produits sociaux qu’aucun individu ne pourrait produire seul. Chez l’homme, ce « dividende d’entreprise » en est venu à inclure la technologie et les villes de l’ère actuelle.

Niveau 8 – Gaia
(écosystèmes)

Le dernier niveau biophysique d’information / d’organisation est celui de l’écosystème de la planète entière, à peu près le concept holistique de « Gaia » proposé par J. E. Lovelock. À ce niveau organisationnel, les espèces ne sont que les unités d’une classification plus large d’herbivores, de prédateurs, de parasites, de producteurs (plantes), de consommateurs (animaux), de nécrophages et de détritivores (agents de décomposition), etc. Des espèces existent dans les habitats aquatiques et terrestres, réparties sur la surface du globe en réponse aux cycles climatiques, à la dérive des continents et aux pressions évolutives sur le temps géologique (biogéographie). L’hypothèse Gaïenne est simplement que la vie modifie l’environnement physique de la Terre à l’échelle mondiale de manière à favoriser la continuation de la vie – la Terre a été et continue d’être « terraformée » par la vie pour créer un habitat plus approprié et stable pour elle-même.

Ces effets sont les plus remarquables dans la composition chimique de l’atmosphère, des océans et des sols de la planète, ainsi que dans la température, les précipitations et peut-être même les cycles climatiques de la Terre. Le fait que la composition chimique de l’atmosphère terrestre, sa température, et même la chimie et la salinité des océans, soit restée stable au cours de la période géologique témoigne de l’activité homéostatique et égoïste de Gaia.

La grande symbiose entre plantes et animaux en ce qui concerne les gaz atmosphériques oxygène, dioxyde de carbone et disponibilité d’azote fait partie de cette interaction entre l’environnement physique et biotique, de même que les cycles biogéochimiques impliquant la formation de gisements de pétrole, de gaz et de charbon. , calcaire et lits de sel, etc. La réaction positive entre les plantes et les précipitations, l’effet de serre sur le climat, etc., sont d’autres exemples du lien entre les systèmes vivants et l’environnement abiotique. La diversité génétique, l’héritabilité et la compétition pour des ressources limitées continuent de générer de nouvelles espèces au fil de l’évolution qui exploitent l’environnement de manière nouvelle et / ou plus efficace, et chaque nouvelle espèce est en soi une nouvelle ressource pour certaines autres espèces. Les freins et contrepoids naturels, tels que les prédateurs, les parasites et les organismes pathogènes, la compétition, la dureté, les limitations, la diversité et l’imprévisibilité de l’environnement, garantissent qu’aucune espèce ne dépasse les limites d’un système équilibré. Les relations symbiotiques sont privilégiées par rapport aux relations d’exploitation à long terme. Ainsi, l’extinction du cheval par les premiers chasseurs en Amérique du Nord peut être mise en contraste avec sa domestication en Asie, au grand bénéfice de ce dernier continent des deux espèces. De même, l’agriculture en tant que relation symbiotique est grandement privilégiée par rapport à la chasse et la cueillette en tant que méthode d’obtention de nourriture.

Les cycles glaciaires de l’histoire géologique récente de la Terre montrent que des changements climatiques extrêmes peuvent se produire même dans le contexte d’un biote complètement formé, abondant et diversifié. Pourtant, le système naturel contient un type de tampon interne ou de rétroaction négative qui cause les glaciers. pour se retirer plus rapidement qu’ils ont avancé. Nous devrions soupçonner que ces cycles ont une cause à la fois biotique et abiotique (comme les cycles orbitaux de Milankovitch de la planète Terre, avec peut-être une contribution supplémentaire de la dérive des continents).

Le rôle biologique de l’humanité – Du point de vue de Gaia
(pourquoi nous sommes ici et ce que nous devrions faire)

Sans l’apparence particulière de l’Homme parmi la myriade d’espèces de la vie gaienne, ce serait la fin de notre histoire – la planète Terre, débordante de vie mais isolée dans l’immensité de l’espace, une expérience magnifique dans la construction de systèmes d’information biologique d’incroyables diversité et complexité, condamnés à mourir avec l’épuisement inévitable de notre Soleil. Mais Gaia n’a pas fait tout ce travail pour rien, car dans Homo sapiens, elle a prévu de s’échapper du Soleil mourant ou de l’impact catastrophique de son astéroïde. Les voyageurs de l’espace humain porteront la vie gaïenne dans la galaxie dans toutes les directions, autant que possible, se répandant comme une bactérie sur une gélose jusqu’à ce que nous rencontrions un sol occupé et le contre-coup d’une forme de vie aussi répandue mais étrangère.

Gaia est dans sa phase de reproduction et nous sommes ses graines, des pions de ses objectifs de reproduction. Elle nous a créés comme agents de dispersion pour elle-même. La vision de l’arche de Noé est une vision du futur, pas du passé. Ce simple fait explique toute l’évolution humaine, chaque capacité de l’homme et toutes les ressources abondantes que Gaia a stockées depuis des siècles pour que nous puissions les utiliser, afin que nous puissions atteindre son grand objectif en matière de reproduction. Comme toute autre forme de vie, Gaia a sa saison de floraison, de reproduction et de dispersion sur un nouveau territoire. C’est la signification biologique particulière de l’homme et la signification particulière du temps dans lequel nous vivons. Le nouveau millénaire sera l’ère des voyages et des découvertes spatiales, tout comme l’ère des voyages et des découvertes océaniques sur la Terre.

Nous pensons que le programme spatial est notre programme. ce n’est pas. L’humanité et le programme spatial ont tous deux été produits par Gaia.

Nous sommes déjà entrés sur le seuil de l’étape 9, exploration et colonisation du système solaire. Ce sera l’œuvre du 21ème siècle et au-delà. Nous ne pouvons pas dire quand les prochaines étapes auront lieu – elles dépendent d’un trop grand nombre d’inconnues à notre stade actuel de développement. Mais nous voyons où mène le chemin de l’information et notre art – sous la forme de science-fiction – en est déjà au stade de l’exploration galactique et de l’interaction avec des extraterrestres, qui sont naturellement occupés à faire ce que nous allons faire: saisir un territoire approprié pour la forme de vie de leur planète que possible. Nous ne pouvons qu’espérer que ces interactions futures seront symbiotiques. La vie intelligente est donc un moyen pour les planètes d’interagir dans l’immensité de l’espace, de la même manière que les noyaux atomiques interagissent à de grandes distances relatives à travers la couche d’électrons, et que les cellules communiquent entre elles par le biais des systèmes vasculaires des organismes, lesquels les signaux et les sons d’innombrables espèces.

Gaia est le premier niveau du tableau des organisations qui se situe au-dessus de notre niveau. Au niveau 8, nous trouvons des forces et des objectifs supérieurs aux nôtres, que nous pouvons étudier et comprendre mais que nous ne contrôlons jamais, et auxquels nous nous trouvons. à bien des égards inféodé. Il est évident, par exemple, qu’au niveau planétaire, nous ne contrôlerons jamais les forces du système solaire – l’évolution du Soleil, les orbites de la lune ou d’autres planètes. Ce qui n’est peut-être pas si évident, c’est que ce même manque de contrôle existe au niveau de Gaia, les forces naturelles de la Terre elle-même. Nous ne contrôlerons jamais la tectonique des plaques, le volcanisme ou les tremblements de terre, ni probablement le temps ou les cycles climatiques. Il apparaît en outre que nous ne contrôlons même pas notre propre destin, en ce sens que nous ne sommes que les agents de l’intention de reproduction de Gaia. Espérons que ce qui est bon pour Gaia le soit également pour nous (nous devons l’accepter comme une vérité fondamentale, tout comme chaque cellule de notre corps doit accepter le principe équivalent), mais nous sommes habitués à nous considérer comme les maîtres de la Terre. , pas les pions de ses schémas de reproduction.

Il est certainement possible que Gaia soit considérablement affaiblie par son effort de reproduction; que les humains seront obligés de quitter la planète pour échapper à leurs propres agressions, exploitation, pollution et surpopulation. Dans ce cas, l’expulsion du jardin d’Eden, à l’instar de l’histoire de l’arche de Noé, sera également considérée comme une vision du futur plutôt que du passé.
Dans un sens purement biologique, nous avons trouvé la réponse à la grande question de l’existence: pourquoi sommes-nous ici, qui sommes-nous et que devrions-nous faire? Nous sommes les semences reproductrices de Gaia et nous existons pour coloniser la galaxie avec ses formes de vie. Du point de vue de Gaia, c’est la raison pour laquelle l’humanité a été amenée sur la Terre. Par conséquent, nous devons faire tout ce qui est en notre pouvoir pour maximiser notre conquête coopérative de l’espace, notamment en cessant de nous battre et en protégeant notre Terre, qui est le seul et le meilleur système de support à la vie que nous puissions avoir dans cette galaxie pendant très longtemps.

(ALLEZ À LA PARTIE 2)

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Source de la page: http://www.johnagowan.org/naturepattern1.html


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