โลกก็เหมือนสิ่งมีชีวิต! สมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์ James Lovelock

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

โลกของเรามีเอกลักษณ์เฉพาะตัว เราแต่ละคนแตกต่างจากรูปปั้นหินของเทพเจ้าโรมัน โลกก็แตกต่างจากดาวอังคาร ดาวศุกร์ และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ที่รู้จัก เช่นเดียวกับเราแต่ละคน ให้เราบอกเล่าเรื่องราวของหนึ่งในสมมติฐานที่น่าตื่นตาตื่นใจและขัดแย้งกันที่สุดในยุคของเรา นั่นคือ สมมติฐาน Gaia ซึ่งเชื้อเชิญให้เรามองโลกว่าเป็นสิ่งมีชีวิต

โลกคือ "บ้านอัจฉริยะ" ของเรา

James Ephraim Lovelock ฉลองครบรอบหนึ่งร้อยปีของเขาเมื่อฤดูร้อนปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ นักประดิษฐ์ วิศวกร นักคิดอิสระ บุคคลที่ไม่ค่อยรู้จักการประดิษฐ์คิดค้น โดยสันนิษฐานว่าโลกเป็นซุปเปอร์อินทรีย์ที่ควบคุมตนเองได้ ซึ่งในช่วงสามพันล้านปีที่ผ่านมาส่วนใหญ่ได้คงสภาพที่เอื้ออำนวย เพื่อชีวิตบนพื้นผิว …

ตั้งชื่อตามไกอา - เทพีแห่งตำนานเทพเจ้ากรีกโบราณ เป็นตัวเป็นตนของโลก - สมมติฐานซึ่งแตกต่างจากวิทยาศาสตร์ดั้งเดิม แสดงให้เห็นว่าระบบนิเวศทั่วโลกของดาวเคราะห์มีพฤติกรรมเหมือนสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาและไม่เหมือนวัตถุที่ไม่มีชีวิตซึ่งควบคุมโดยกระบวนการทางธรณีวิทยา

ตรงกันข้ามกับธรณีศาสตร์แบบดั้งเดิม Lovelock เสนอให้พิจารณาว่าดาวเคราะห์ไม่ใช่ชุดของระบบที่แยกจากกัน - ชั้นบรรยากาศ ธรณีภาค ไฮโดรสเฟียร์ และชีวมณฑล - แต่เป็นระบบเดียว ซึ่งแต่ละองค์ประกอบ การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลง มีอิทธิพลต่อการพัฒนา ของส่วนประกอบอื่นๆ ยิ่งกว่านั้นระบบนี้มีการควบคุมตนเองและมีกลไกของความสัมพันธ์ผกผันเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิต ต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ที่รู้จัก ผ่านการใช้ความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างโลกที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต โลกยังคงรักษาสภาพอากาศและพารามิเตอร์ทางสิ่งแวดล้อมเพื่อที่จะยังคงเป็นบ้านที่ดีสำหรับสิ่งมีชีวิต

จากช่วงเวลาที่ปรากฏ ความคิดนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างถูกต้องและไม่ได้รับการยอมรับจากชุมชนวิทยาศาสตร์ซึ่งไม่ได้ป้องกันจากจินตนาการที่น่าตื่นเต้นและการรวบรวมผู้สนับสนุนจำนวนมากจากทั่วโลก แม้จะครบรอบ 100 ปีแล้ว แต่ในตอนนี้ Lovelock ก็เหมือนกับชีวิตที่ยืนยาวส่วนใหญ่ของเขา ที่ยังคงถูกวิพากษ์วิจารณ์ ยังคงปกป้องทฤษฎี ปรับเปลี่ยนและทำให้มันซับซ้อน ยังคงทำงานและมีส่วนร่วมในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

มีสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารไหม

แต่ก่อนที่จะหันความสนใจไปที่ชีวิตบนโลก เจมส์ เลิฟล็อคยุ่งกับการมองหาชีวิตบนดาวอังคาร ในปี 1961 เพียงสี่ปีหลังจากที่สหภาพโซเวียตปล่อยดาวเทียมเทียมดวงแรกในโลกของเราสู่อวกาศ Lovelock ก็ได้รับเชิญให้ทำงานที่ NASA

ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการไวกิ้ง หน่วยงานวางแผนที่จะส่งยานสำรวจสองลำไปยังดาวอังคารเพื่อศึกษาดาวเคราะห์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค้นหาร่องรอยของกิจกรรมสำคัญของจุลินทรีย์ในดิน มันคืออุปกรณ์สำหรับตรวจจับชีวิต ซึ่งควรจะติดตั้งบนยานสำรวจ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาขึ้น โดยทำงานในพาซาดีนา ที่ Jet Propulsion Laboratory ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยที่สร้างและบำรุงรักษายานอวกาศสำหรับ NASA อย่างไรก็ตาม เขาทำงานเคียงข้างกันอย่างแท้จริง - ในสำนักงานเดียวกัน - กับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชื่อดังและนักนิยมวิทยาศาสตร์ Karl Sagan

งานของเขาไม่ใช่งานวิศวกรรมล้วนๆ นักชีววิทยา นักฟิสิกส์ และนักเคมีทำงานเคียงข้างเขา สิ่งนี้ทำให้เขาดำดิ่งลงไปในการทดลองเพื่อค้นหาวิธีการตรวจสอบชีวิตและมองปัญหาจากทุกด้าน

ด้วยเหตุนี้ เลิฟล็อกจึงถามตัวเองว่า "ถ้าฉันอยู่บนดาวอังคาร ฉันจะเข้าใจได้อย่างไรว่ายังมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนโลก" และเขาตอบว่า: "ตามบรรยากาศของเธอซึ่งขัดต่อความคาดหวังตามธรรมชาติ"ออกซิเจนอิสระคิดเป็น 20 เปอร์เซ็นต์ของชั้นบรรยากาศของโลก ในขณะที่กฎเคมีกล่าวว่าออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาตอบสนองสูง และออกซิเจนทั้งหมดนั้นจะต้องถูกจับกับแร่ธาตุและหินต่างๆ

เลิฟล็อคสรุปว่าสิ่งมีชีวิต ทั้งจุลินทรีย์ พืช และสัตว์ เผาผลาญสสารให้เป็นพลังงานอย่างต่อเนื่อง เปลี่ยนแสงแดดให้เป็นสารอาหาร ปล่อยและดูดซับก๊าซ เป็นสิ่งที่ทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นอย่างที่เป็น ในทางตรงกันข้าม บรรยากาศของดาวอังคารเกือบจะตายแล้วและอยู่ในสภาวะสมดุลพลังงานต่ำโดยแทบไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีเลย

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2508 เลิฟล็อคได้รับเชิญให้เข้าร่วมการประชุมสำคัญเพื่อค้นหาชีวิตบนดาวอังคาร ในการเตรียมตัวสำหรับเหตุการณ์สำคัญ นักวิทยาศาสตร์ได้อ่านหนังสือสั้นของเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ "ชีวิตคืออะไร" ชโรดิงเงอร์คนเดียวกันนั้นเอง ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี หนึ่งในผู้ก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัมและผู้เขียนการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียง ด้วยงานนี้นักฟิสิกส์ได้มีส่วนร่วมในชีววิทยา สองบทสุดท้ายของหนังสือเล่มนี้มีภาพสะท้อนของชโรดิงเงอร์เกี่ยวกับธรรมชาติของชีวิต

ชโรดิงเงอร์เริ่มจากสมมติฐานที่ว่าสิ่งมีชีวิตในกระบวนการของการดำรงอยู่นั้นเพิ่มเอนโทรปีของมันอย่างต่อเนื่อง - หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือสร้างเอนโทรปีเชิงบวก เขาแนะนำแนวคิดของเอนโทรปีเชิงลบซึ่งสิ่งมีชีวิตต้องได้รับจากโลกรอบข้างเพื่อชดเชยการเติบโตของเอนโทรปีเชิงบวกซึ่งนำไปสู่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์และความตาย ในความหมายง่ายๆ เอนโทรปีคือความโกลาหล การทำลายตนเอง และการทำลายตนเอง เอนโทรปีเชิงลบคือสิ่งที่ร่างกายกิน ตามคำกล่าวของชโรดิงเงอร์ นี่เป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักระหว่างชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ระบบที่มีชีวิตต้องส่งออกเอนโทรปีเพื่อให้เอนโทรปีของตัวเองอยู่ในระดับต่ำ

หนังสือเล่มนี้เป็นแรงบันดาลใจให้เลิฟล็อคถามว่า: "จะง่ายกว่าไหมที่จะค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร โดยมองหาเอนโทรปีต่ำเป็นสมบัติของดาวเคราะห์ มากกว่าการขุดเข้าไปในเรโกลิธเพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร" ในกรณีนี้ การวิเคราะห์บรรยากาศอย่างง่ายโดยใช้แก๊สโครมาโตกราฟีก็เพียงพอที่จะพบเอนโทรปีต่ำ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงแนะนำให้ NASA ประหยัดเงินและยกเลิกภารกิจไวกิ้ง

มุ่งสู่ดาว

James Lovelock เกิดเมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม พ.ศ. 2462 ในเมือง Letchworth เมืองเล็ก ๆ ใน Hertfordshire ทางตะวันออกเฉียงใต้ของอังกฤษ เมืองนี้สร้างขึ้นในปี 1903 ห่างจากลอนดอน 60 กิโลเมตร และเป็นส่วนหนึ่งของเขตสีเขียว เป็นการตั้งถิ่นฐานแห่งแรกในสหราชอาณาจักร ก่อตั้งขึ้นตามแนวคิดเมืองของ "เมืองสวน" ในตอนต้นของศตวรรษที่ผ่านมา เป็นแนวคิดที่ดึงดูดหลายประเทศเกี่ยวกับมหานครแห่งอนาคต ซึ่งจะรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของเมืองและหมู่บ้านเข้าด้วยกัน เจมส์เกิดในครอบครัวชนชั้นแรงงาน พ่อแม่ของเขาไม่มีการศึกษา แต่พวกเขาทำทุกอย่างเพื่อให้ลูกชายได้รับ

ในปี 1941 เลิฟล็อคสำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำของอังกฤษจาก "มหาวิทยาลัยอิฐแดง" ที่มีชื่อเสียง ที่นั่นเขาศึกษากับศาสตราจารย์อเล็กซานเดอร์ ทอดด์ นักเคมีอินทรีย์ชาวอังกฤษผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการศึกษานิวคลีโอไทด์และกรดนิวคลีอิก

ในปีพ.ศ. 2491 เลิฟล็อคได้รับปริญญาโทจากสถาบันสุขภาพและเวชศาสตร์เขตร้อนแห่งลอนดอน ในช่วงชีวิตนี้ นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ได้ทำการวิจัยทางการแพทย์และประดิษฐ์อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดลองเหล่านี้

เลิฟล็อคโดดเด่นด้วยทัศนคติที่มีมนุษยธรรมต่อสัตว์ทดลอง จนถึงจุดที่เขาพร้อมที่จะทำการทดลองกับตัวเอง ในการศึกษาชิ้นหนึ่งของเขา Lovelock และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ มองหาสาเหตุของความเสียหายต่อเซลล์และเนื้อเยื่อที่มีชีวิตในระหว่างการแอบแฝง สัตว์ทดลอง - หนูแฮมสเตอร์ที่ทำการทดลอง - จะถูกแช่แข็ง จากนั้นให้ความอบอุ่นและฟื้นคืนชีวิต

แต่ถ้ากระบวนการแช่แข็งนั้นไม่เจ็บปวดนักสำหรับสัตว์ การละลายน้ำแข็งก็แนะนำว่าหนูจำเป็นต้องวางช้อนโต๊ะร้อน ๆ ไว้บนทรวงอกเพื่อทำให้หัวใจอบอุ่นและบังคับให้เลือดไหลเวียนไปทั่วร่างกาย มันเป็นขั้นตอนที่เจ็บปวดอย่างยิ่ง แต่ต่างจากเลิฟล็อค นักชีววิทยาเพื่อนของเขาไม่รู้สึกเสียใจกับหนูในห้องปฏิบัติการ

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นอุปกรณ์ที่มีเกือบทุกอย่างที่คาดหวังได้จากเตาไมโครเวฟธรรมดา - อันที่จริงมันเป็นอย่างนี้ คุณสามารถวางแฮมสเตอร์แช่แข็งไว้ที่นั่น ตั้งเวลา และหลังจากเวลาที่กำหนด เขาก็ตื่นขึ้น อยู่มาวันหนึ่ง ด้วยความอยากรู้อยากเห็น เลิฟล็อคอุ่นอาหารกลางวันของเขาด้วยวิธีเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เขาไม่คิดว่าจะได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ของเขาทันเวลา

ในปีพ.ศ. 2500 เลิฟล็อคได้ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับการดักจับอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษซึ่งปฏิวัติการวัดความเข้มข้นของก๊าซในบรรยากาศที่ต่ำมากเป็นพิเศษ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจจับสารประกอบทางเคมีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 อุปกรณ์นี้ใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าชั้นบรรยากาศของโลกเต็มไปด้วยสารตกค้างจากสารกำจัดศัตรูพืช DDT (ไดคลอโรไดฟีนิลไตรคลอโรอีเทน) สารกำจัดศัตรูพืชที่มีประสิทธิภาพสูงและหาได้ง่ายนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สอง สำหรับการค้นพบคุณสมบัติพิเศษของมัน นักเคมีชาวสวิส Paul Müller ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ในปี 1948 รางวัลนี้ไม่เพียงมอบให้กับพืชผลที่ช่วยชีวิตได้เท่านั้น แต่ยังมอบให้แก่ผู้คนนับล้านที่ช่วยชีวิตอีกด้วย: DDT ถูกใช้ในช่วงสงครามเพื่อต่อสู้กับโรคมาลาเรียและไข้รากสาดใหญ่ในหมู่พลเรือนและบุคลากรทางทหาร

เฉพาะช่วงปลายทศวรรษ 50 เท่านั้นที่มีการค้นพบสารกำจัดศัตรูพืชที่เป็นอันตรายเกือบทุกที่ในโลก ตั้งแต่ตับของเพนกวินในแอนตาร์กติกาไปจนถึงนมแม่ของแม่พยาบาลในสหรัฐอเมริกา

เครื่องตรวจจับให้ข้อมูลที่ถูกต้องสำหรับหนังสือ "Silent Spring" ปี 1962 ซึ่งเขียนโดย Rachel Carson นักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน ซึ่งเปิดตัวการรณรงค์ระดับนานาชาติเพื่อห้ามการใช้ DDT หนังสือโต้แย้งว่าดีดีทีและยาฆ่าแมลงอื่นๆ ก่อให้เกิดมะเร็ง และการใช้สารเหล่านี้ในการเกษตรเป็นภัยคุกคามต่อสัตว์ป่า โดยเฉพาะนก สิ่งพิมพ์ดังกล่าวเป็นเหตุการณ์สำคัญในการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมและทำให้เกิดเสียงโวยวายในวงกว้าง ซึ่งในที่สุดก็นำไปสู่การห้ามใช้ดีดีทีทางการเกษตรในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลกในปี 2515

ไม่นานหลังจากเริ่มทำงานที่ NASA Lovelock ได้เดินทางไปยังทวีปแอนตาร์กติกาและด้วยความช่วยเหลือของเครื่องตรวจจับของเขาได้ค้นพบการมีอยู่ทั่วไปของคลอโรฟลูออโรคาร์บอนซึ่งเป็นก๊าซประดิษฐ์ซึ่งปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าทำให้ชั้นโอโซนในสตราโตสเฟียร์หมดสิ้นลง การค้นพบทั้งสองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมของดาวเคราะห์

ดังนั้นเมื่อสำนักงานบริหารการบินและอวกาศแห่งสหรัฐอเมริกาวางแผนภารกิจบนดวงจันทร์และดาวเคราะห์ภายในต้นทศวรรษ 1960 และเริ่มมองหาใครสักคนที่สามารถสร้างอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนที่สามารถส่งไปยังอวกาศได้ พวกเขาจึงหันไปหาเลิฟล็อค หลังจากหลงใหลในนิยายวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่เด็กเขายอมรับข้อเสนอด้วยความกระตือรือร้นและแน่นอนไม่สามารถปฏิเสธได้

ดาวเคราะห์ที่มีชีวิตและตาย

การทำงานที่ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นทำให้เลิฟล็อคมีโอกาสที่ดีเยี่ยมในการรับหลักฐานแรกเกี่ยวกับธรรมชาติของดาวอังคารและดาวศุกร์ที่ส่งมาจากยานสำรวจอวกาศ และแน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้คือดาวเคราะห์ที่ตายแล้วโดยสิ้นเชิง แตกต่างอย่างมากจากโลกที่เจริญรุ่งเรืองและมีชีวิตของเรา

โลกมีชั้นบรรยากาศที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ก๊าซ เช่น ออกซิเจน มีเทน และคาร์บอนไดออกไซด์ถูกผลิตขึ้นในปริมาณมาก แต่อยู่ร่วมกันในสมดุลไดนามิกที่เสถียร

บรรยากาศที่แปลกประหลาดและไม่เสถียรที่เราหายใจเข้าไปนั้นต้องการบางสิ่งบนพื้นผิวโลกที่สามารถสังเคราะห์ก๊าซเหล่านี้ในปริมาณมหาศาลอย่างต่อเนื่อง รวมทั้งกำจัดก๊าซออกจากชั้นบรรยากาศในเวลาเดียวกัน ในเวลาเดียวกัน ภูมิอากาศของโลกค่อนข้างอ่อนไหวต่อปริมาณก๊าซโพลีอะตอมมิกที่มีอยู่มากมาย เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์

เลิฟล็อคค่อย ๆ พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับบทบาทการกำกับดูแลของวัฏจักรของสารในธรรมชาติ - โดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการเผาผลาญในร่างกายของสัตว์ และชีวิตทางโลกมีส่วนร่วมในกระบวนการเหล่านี้ซึ่งตามทฤษฎีของเลิฟล็อคไม่เพียง แต่มีส่วนร่วมในพวกเขา แต่ยังได้เรียนรู้ที่จะรักษาสภาพที่จำเป็นของการดำรงอยู่สำหรับตัวมันเองโดยได้เข้าสู่ความร่วมมือที่เป็นประโยชน์ร่วมกันกับโลก

และถ้าในตอนแรกทั้งหมดนี้เป็นการเก็งกำไรล้วนๆ ในปี 1971 เลิฟล็อคได้มีโอกาสอภิปรายหัวข้อนี้กับนักชีววิทยาที่โดดเด่น Lynn Margulis ผู้สร้างทฤษฎีการสร้างซิมไบโอเจเนซิสรุ่นทันสมัยและภรรยาคนแรกของคาร์ล เซแกน

Margulis ร่วมเขียนสมมติฐาน Gaia เธอแนะนำว่าจุลินทรีย์ควรมีบทบาทเชื่อมโยงในด้านปฏิสัมพันธ์ระหว่างชีวิตกับโลก ดังที่เลิฟล็อคกล่าวไว้ในบทสัมภาษณ์ครั้งหนึ่งของเขาว่า "คงเป็นการยุติธรรมที่จะบอกว่าเธอใส่เนื้อในกระดูกตามแนวคิดทางสรีรวิทยาของฉันเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่มีชีวิต"

เนื่องจากแนวคิดแปลกใหม่และไม่สอดคล้องกับวิทยาศาสตร์ดั้งเดิม Lovelock จึงต้องการชื่อที่สั้นและน่าจดจำ ตอนนั้นเองในปี 1969 เพื่อนและเพื่อนบ้านของนักวิทยาศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักเขียน ผู้ได้รับรางวัลโนเบล ตลอดจนผู้เขียนนวนิยายเรื่อง Lord of the Flies, William Golding เสนอให้เรียกแนวคิดนี้ว่า Gaia - เพื่อเป็นเกียรติแก่ เทพธิดากรีกโบราณของโลก

มันทำงานอย่างไร

ตามแนวคิดของเลิฟล็อค วิวัฒนาการของชีวิต กล่าวคือ จำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาทั้งหมดบนโลก มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวิวัฒนาการของสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพวกมันในระดับโลกที่ร่วมกันสร้างระบบการพัฒนาตนเองเดียวด้วยตนเอง -คุณสมบัติด้านกฎระเบียบคล้ายกับคุณสมบัติทางสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต

ชีวิตไม่ได้ปรับให้เข้ากับโลกเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงเพื่อจุดประสงค์ของมันเอง วิวัฒนาการคือการเต้นคู่ที่ทุกสิ่งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตกำลังหมุน จากการเต้นรำนี้ แก่นแท้ของไกอาก็ปรากฏขึ้น

เลิฟล็อกแนะนำแนวคิดของธรณีสรีรวิทยา ซึ่งหมายถึงแนวทางระบบสำหรับธรณีศาสตร์ ธรณีสรีรวิทยานำเสนอเป็นวิทยาศาสตร์ดินสังเคราะห์ที่ศึกษาคุณสมบัติและการพัฒนาของระบบอินทิกรัล ซึ่งมีองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ได้แก่ สิ่งมีชีวิต ชั้นบรรยากาศ มหาสมุทร และเปลือกโลก

งานของมันรวมถึงการค้นหาและศึกษากลไกการควบคุมตนเองในระดับดาวเคราะห์ ธรณีสรีรวิทยามีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างความเชื่อมโยงระหว่างกระบวนการที่เป็นวัฏจักรในระดับเซลล์-โมเลกุลที่มีกระบวนการที่คล้ายคลึงกันในระดับอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น สิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศน์ และโลกโดยรวม

ในปีพ.ศ. 2514 มีข้อเสนอแนะว่าสิ่งมีชีวิตสามารถผลิตสารที่มีความสำคัญด้านกฎระเบียบสำหรับสภาพอากาศ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันเมื่อในปี 1973 มีการค้นพบการปล่อยไดเมทิลซัลไฟด์จากสิ่งมีชีวิตแพลงตอนที่กำลังจะตาย

หยดไดเมทิลซัลไฟด์เข้าสู่บรรยากาศทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสของการควบแน่นของไอน้ำทำให้เกิดเมฆ ความหนาแน่นและพื้นที่ของเมฆปกคลุมส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัลเบโดของโลกของเรา - ความสามารถในการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์

ในเวลาเดียวกัน เมื่อตกลงสู่พื้นพร้อมกับฝน สารประกอบกำมะถันเหล่านี้ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งในทางกลับกัน เร่งการชะล้างของหิน ไบโอเจนที่เกิดขึ้นจากการชะล้างจะถูกชะลงในแม่น้ำและไปสิ้นสุดในมหาสมุทร ส่งเสริมการเจริญเติบโตของสาหร่ายแพลงตอน

วัฏจักรการเดินทางของไดเมทิลซัลไฟด์ปิดลง เพื่อสนับสนุนสิ่งนี้ พบในปี 1990 ว่าความขุ่นมัวเหนือมหาสมุทรมีความสัมพันธ์กับการกระจายตัวของแพลงตอน

ตามคำกล่าวของเลิฟล็อค วันนี้ เมื่อบรรยากาศร้อนเกินไปอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ กลไกทางชีวภาพของการควบคุมการปกคลุมของเมฆจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

องค์ประกอบด้านกฎระเบียบอีกประการหนึ่งของ Gaia คือคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งธรณีสรีรวิทยาถือเป็นก๊าซเมแทบอลิซึมที่สำคัญ สภาพภูมิอากาศ การเจริญเติบโตของพืช และการผลิตออกซิเจนในบรรยากาศอิสระขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ยิ่งเก็บคาร์บอนมากเท่าไร ออกซิเจนก็จะยิ่งปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้นเท่านั้น

โดยการควบคุมความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ไบโอตาจึงควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก ในปีพ.ศ. 2524 มีข้อเสนอแนะว่าการควบคุมตนเองดังกล่าวเกิดขึ้นจากการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพของกระบวนการผุกร่อนของหิน

Lovelock เปรียบเทียบความยากลำบากในการทำความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นบนโลกกับความยากลำบากในการทำความเข้าใจเศรษฐกิจ อดัม สมิธ นักเศรษฐศาสตร์แห่งศตวรรษที่ 18 เป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีในการนำแนวคิดเรื่อง "มือที่มองไม่เห็น" มาใช้เป็นทุนการศึกษา ซึ่งทำให้ผลประโยชน์ส่วนรวมในเชิงพาณิชย์ที่ไม่มีใครควบคุมได้นั้นได้ผลดี

โลกก็เช่นเดียวกัน เลิฟล็อคกล่าว: เมื่อมัน "โตเต็มที่" มันเริ่มที่จะรักษาสภาพที่เหมาะสมกับการดำรงอยู่ของชีวิต และ "มือที่มองไม่เห็น" ก็สามารถชี้นำผลประโยชน์ที่แตกต่างกันของสิ่งมีชีวิตไปสู่สาเหตุทั่วไปของการรักษาไว้ได้ เงื่อนไขเหล่านี้

ดาร์วิน vs. เลิฟล็อค

Gaia: A New Look at Life on Earth ตีพิมพ์ในปี 1979 กลายเป็นหนังสือขายดี ได้รับการตอบรับอย่างดีจากนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม แต่ไม่ใช่โดยนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งส่วนใหญ่ปฏิเสธแนวคิดที่มีอยู่

Richard Dawkins ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดและผู้เขียนเรื่อง The Selfish Gene วิจารณ์ทฤษฎีของ Gaia ว่าเป็นพวกนอกรีตที่ "มีข้อบกพร่องอย่างลึกซึ้ง" กับหลักการพื้นฐานของการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินว่า "ผู้ที่เหมาะสมที่สุดจะอยู่รอดได้" อย่างไรก็ตาม เนื่องจากทฤษฎีของ Gaia ระบุว่าสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ไม่เพียงแต่แข่งขันกันเท่านั้น แต่ยังให้ความร่วมมือในการรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

เมื่อกล่าวถึงทฤษฎีของไกอาเป็นครั้งแรก นักชีววิทยาของดาร์วินก็อยู่ท่ามกลางศัตรูที่ดุร้ายที่สุดของเธอ พวกเขาแย้งว่าความร่วมมือที่จำเป็นสำหรับการควบคุมตนเองของโลกไม่สามารถรวมกับการแข่งขันที่จำเป็นสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

นอกจากสาระสำคัญแล้ว ชื่อที่นำมาจากตำนานยังทำให้เกิดความไม่พอใจอีกด้วย ทั้งหมดนี้ดูเหมือนเป็นศาสนาใหม่ที่ซึ่งโลกเองกลายเป็นหัวข้อของการเทิดทูนบูชา Richard Dawkins นักโต้เถียงที่มีพรสวรรค์ได้ท้าทายทฤษฎีของเลิฟล็อคด้วยพลังงานเดียวกับที่เขาใช้ในเวลาต่อมาเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการดำรงอยู่ของพระเจ้า

เลิฟล็อคได้หักล้างคำวิจารณ์ของพวกเขาด้วยหลักฐานของการควบคุมตนเองที่รวบรวมจากการวิจัยและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเขาซึ่งแสดงให้เห็นว่าการควบคุมตนเองของสภาพภูมิอากาศของดาวเคราะห์ทำงานอย่างไร ทฤษฎีของไกอาเป็นมุมมองทางสรีรวิทยาของระบบโลกจากบนลงล่าง เธอมองว่าโลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีการตอบสนองแบบไดนามิก และอธิบายว่าทำไมจึงแตกต่างจากดาวอังคารหรือดาวศุกร์มาก

การวิพากษ์วิจารณ์มีพื้นฐานมาจากความเข้าใจผิดที่ว่าสมมติฐานใหม่นี้ต่อต้านดาร์วิน

"การคัดเลือกโดยธรรมชาติช่วยเสริม" เลิฟล็อคกล่าว ทฤษฎีของเขาให้รายละเอียดเพียงทฤษฎีของดาร์วิน ซึ่งหมายความว่าธรรมชาติเอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิตที่ปล่อยให้สิ่งแวดล้อมอยู่ในสภาพที่ดีขึ้นเพื่อให้ลูกหลานอยู่รอด

สายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้ไม่เหมาะสำหรับลูกหลานและในที่สุดจะถูกขับออกจากโลก - เช่นเดียวกับสายพันธุ์ที่อ่อนแอกว่าและไม่ปรับตัวตามวิวัฒนาการ Lovelock แย้ง

โคเปอร์นิคัสกำลังรอนิวตันของเขา

สรุปแล้วต้องบอกว่าแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ของโลกในฐานะระบบการดำรงชีวิตที่สมบูรณ์นั้น superorganism ที่มีชีวิตได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์และนักคิดเกี่ยวกับธรรมชาติวิทยาตั้งแต่ศตวรรษที่ 18หัวข้อนี้ถูกกล่าวถึงโดย James Hutton บิดาแห่งธรณีวิทยาและธรณีวิทยาสมัยใหม่ นักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่ให้คำว่า "ชีววิทยา" แก่โลก Jean-Baptiste Lamarck นักธรรมชาติวิทยาและนักเดินทาง Alexander von Humboldt หนึ่งในผู้ก่อตั้งภูมิศาสตร์ในฐานะวิทยาศาสตร์อิสระ

ในศตวรรษที่ XX แนวคิดดังกล่าวได้รับการพัฒนาในแนวความคิดที่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีวมณฑลของนักวิทยาศาสตร์และนักคิดชาวรัสเซียและโซเวียตที่โดดเด่น Vladimir Ivanovich Vernadsky ในแง่ของวิทยาศาสตร์และทฤษฎี แนวคิดของไกอาคล้ายกับ "ชีวมณฑล" อย่างไรก็ตามในยุค 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา Lovelock ยังไม่คุ้นเคยกับผลงานของ Vernadsky ในเวลานั้นไม่มีการแปลงานของเขาเป็นภาษาอังกฤษที่ประสบความสำเร็จ ดังที่เลิฟล็อคกล่าวไว้ นักวิทยาศาสตร์ที่พูดภาษาอังกฤษมักจะ "หูหนวก" ในการทำงานในภาษาอื่น

Lovelock เช่นเดียวกับเพื่อนร่วมงานที่รู้จักกันมานานอย่าง Lynn Margulis ไม่ยืนกรานว่า Gaia เป็นสิ่งมีชีวิตที่เหนือธรรมชาติอีกต่อไป วันนี้เขาตระหนักดีว่า คำว่า "สิ่งมีชีวิต" ของเขาเป็นเพียงคำอุปมาที่มีประโยชน์ในหลาย ๆ ด้าน

อย่างไรก็ตาม แนวคิดของชาร์ลส์ ดาร์วินเรื่อง "การต่อสู้เพื่อความอยู่รอด" ถือได้ว่าเป็นคำอุปมาด้วยเหตุผลเดียวกัน ในเวลาเดียวกัน สิ่งนี้ไม่ได้ป้องกันทฤษฎีดาร์วินจากการพิชิตโลก อุปมาเช่นนี้สามารถกระตุ้นความคิดทางวิทยาศาสตร์ ขับเคลื่อนเราให้ก้าวต่อไปตามเส้นทางแห่งความรู้

วันนี้สมมติฐาน Gaia ได้กลายเป็นแรงผลักดันสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตที่เป็นระบบของโลก - ธรณีสรีรวิทยา บางทีเมื่อเวลาผ่านไป มันจะกลายเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพสังเคราะห์ที่ Vernadsky เคยใฝ่ฝันที่จะสร้าง ตอนนี้กำลังอยู่ในทางที่จะกลายเป็นและแปรสภาพเป็นสาขาความรู้ดั้งเดิมที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป

ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่นักชีววิทยาวิวัฒนาการชาวอังกฤษผู้มีชื่อเสียง วิลเลียม แฮมิลตัน - ผู้ให้คำปรึกษาของนักวิจารณ์ทฤษฎีที่สิ้นหวังที่สุดคนหนึ่ง Richard Dawkins และผู้แต่งวลี "ยีนที่เห็นแก่ตัว" ที่ใช้โดยคนหลังในชื่อหนังสือของเขา - เรียกว่า James Lovelock "Copernicus กำลังรอ Newton ของเขา"