Página inicial > Soluções > Cientistas > Walker Sara Imari Walker é uma física teórica e astrobióloga americana com interesses de pesquisa nas origens da vida, astrobiologia, física da vida, emergência, sistemas complexos e dinâmicos e vida artificial. Walker é vice-diretora do Centro Beyond para Conceitos Fundamentais em Ciência da Universidade Estadual do Arizona. O diretor é Paul Davies .

Walker é diretora associada do Centro ASU-SFI para Sistemas Biossociais Complexos e professora associada na ASU. Ela é cofundadora da rede social de astrobiologia SAGANet e membro do conselho diretor da Blue Marble Space, uma organização sem fins lucrativos de educação e ciência.

Juntamente com seu colega da ASU, Leroy (Lee) Cronin , Walker é co-desenvolvedora da Teoria da Montagem , uma métrica para sistemas complexos que mede o número de etapas específicas necessárias para montar o sistema. Além das etapas físicas e químicas usuais, a Teoria da Montagem busca evidências de seleção natural. A Teoria da Montagem foi inspirada na ideia de um Construtor Universal de John von Neumann .

Em seu livro de 2024, " A Vida Como Ninguém a Conhece: A Física do Surgimento da Vida", ela escreve...

Johnny estabeleceu uma analogia entre a ideia de computação, que é abstrata, e o que ele chamou de construção, que ele pretendia usar para descrever operações físicas, e não computacionais... Inspirado pela capacidade de uma Máquina de Turing universal de, em princípio, computar qualquer função computável, Johnny concebeu uma ideia mirabolante para outra máquina abstrata que ele chamou de construtor universal. O construtor universal (CU) é um dispositivo abstrato que pode, em princípio, montar qualquer objeto construtível.

A vida como ninguém a conhece , p. 208

A teoria da montagem concebe os objetos não como partículas pontuais, mas como entidades definidas por suas possíveis histórias de formação. Isso permite que os objetos apresentem evidências de seleção, dentro de limites bem definidos de indivíduos ou unidades selecionadas. Objetos combinatórios são importantes em química, biologia e tecnologia, áreas em que a maioria dos objetos de interesse (senão todos) são estruturas modulares hierárquicas. Para qualquer objeto, um "espaço de montagem" pode ser definido como todos os caminhos recursivamente montados que produzem esse objeto. O "índice de montagem" é o número de passos em um caminho mais curto que produz o objeto. Para esse caminho mais curto, o espaço de montagem captura a memória mínima, em termos do número mínimo de operações necessárias para construir um objeto com base em objetos que poderiam ter existido em seu passado. A montagem é definida como "a quantidade total de seleção necessária para produzir um conjunto de objetos observados".

A vida como ninguém a conhece , ibid.

Em seu livro, Walker afirma que se presume que as medições científicas acessem as propriedades físicas de objetos reais, mas o que realmente medimos é apenas a interação com os próprios dispositivos de medição. Ela chama isso de "problema difícil da matéria".

Você pode ingenuamente pensar que o elétron realmente possui massa, carga e spin, e que essas são propriedades intrínsecas do elétron. Mas essas propriedades também podem ser consideradas meramente como descrições de como os elétrons interagem com certos dispositivos de medição. Por exemplo, quando um elétron interage com instrumentos científicos que medem massa, eles fornecem um valor confiável que identificamos como a massa do elétron. Quando esses mesmos objetos interagem com dispositivos que medem carga, eles reportam de forma confiável uma carga negativa. O spin pode ser inferido de diversas maneiras, inclusive pela medição das propriedades magnéticas das partículas ou de suas interações com outras partículas. Não temos como saber quais outras propriedades os elétrons podem ter que não tenhamos medido ou sido capazes de inferir pela medição de suas interações com outros objetos. Tampouco podemos saber se os elétrons ainda possuem as propriedades que conhecemos quando não estão sendo medidos. Para fins práticos, pode ser perfeitamente razoável assumir que sim, mas nunca poderemos confirmar isso completamente.

A vida como ninguém a conhece: a física do surgimento da vida (p. 41)

As medições da posição e do momento de um evento são propriedades de nossas réguas e relógios, não do espaço e do tempo em si. Quando livros recentes como " O Fim do Tempo " e " Ponto de Janus " , de Julian Barbour, afirmam que "o tempo é uma ilusão", eles reconhecem a ideia de Walker de que só sabemos sobre os eventos medidos, nada sobre o tempo em si.

Walker propõe outros dois "problemas difíceis" (desenvolvidos com seu orientador de doutorado, Cronin): o problema difícil da vida (com Davies) e o problema difícil da consciência (esta é a ideia original de David Chalmers ).

O trabalho mais recente de Walker enfatiza a importância fundamental da informação , incluindo seu poder causal ( a mente sobre a matéria?). Ela está em sintonia com Paul Davies , cujo livro recente, Demon in the Machine, conclui com...

A busca por um "elo perdido" que possa unir a não-vida e a vida em uma estrutura unitária levou ao surgimento de um campo científico inteiramente novo na interface entre biologia, física, computação e matemática. É um campo repleto de promessas, não apenas para finalmente explicar a vida, mas também para abrir caminho para aplicações que transformarão a nanotecnologia e levarão a avanços revolucionários na medicina. O conceito unificador que subjaz a essa transformação é a informação, não em seu sentido prosaico e cotidiano, mas como uma grandeza abstrata que, como a energia, tem a capacidade de animar a matéria. Padrões de fluxo de informação podem literalmente ganhar vida própria, percorrendo células, circulando cérebros e interconectando-se por ecossistemas e sociedades, exibindo sua própria dinâmica sistemática. É desse fermento rico e complexo de informação que emerge o conceito de agência, com suas ligações à consciência, ao livre-arbítrio e a outros enigmas intrigantes. É aqui, na maneira como os sistemas vivos organizam a informação em padrões estruturados, que a ordem distintiva da vida emerge do caos do reino molecular.

O Demônio na Máquina, pág. 2

E em seu artigo conjunto para a Interface , uma revista da Royal Society, Davies e Walker escreveram...

A posição central da informação na biologia não é em si particularmente nova ou radical. O que muitas vezes é ignorado, no entanto, é o fato de que, em sistemas biológicos, a informação não é meramente uma forma de rotular estados, mas sim uma propriedade do sistema. Para sermos explícitos, a informação biológica é singular porque possui um tipo de eficácia causal — é a informação que determina o estado atual e, portanto, a dinâmica (e, consequentemente, também o(s) estado(s) futuro(s)).

Neste artigo, postulamos que a transição para a causalidade dependente do contexto — mediada pelo início do controle da informação — é a principal característica definidora da vida. Identificamos, portanto, a transição da não-vida para a vida com uma mudança fundamental na estrutura causal do sistema, especificamente uma transição para um estado no qual a informação algorítmica adquire eficácia causal direta e dependente do contexto sobre a matéria. Voltamo-nos agora para a questão de como tudo isso aconteceu. Como a informação adquiriu, pela primeira vez, influência causal sobre certos sistemas complexos que hoje chamamos de organismos vivos?

Walker SI, Davies PCW 2013, "As origens algorítmicas da vida". Interface: Journal of the Royal Society 10: 2012 08 69. dx.doi.org/10.1098/rsif.2012.0869

Na palestra de Walker para a Long Now Foundation no YouTube, intitulada " Uma Teoria Informacional da Vida ", ela diz...

A questão que precisamos fazer é como o universo gera informação e complexidade quando não as possui em abundância. Essa é a origem da vida e acredito que essa questão tem algumas consequências realmente interessantes que vamos explorar...

Long Now (14:06)

Fomos construídos neste planeta ao longo de quatro bilhões de anos e somos a razão pela qual não somos redutíveis aos nossos átomos. O motivo pelo qual essa camada fundamental não nos descreve é que, ao reduzi-la a átomos, removemos todo o tempo e a causalidade. E é aí que existimos. É aí que reside a estrutura causal que nos define, inserida nessa história do tempo. Portanto, acredito que para compreender a vida, precisamos pensar no tempo de uma maneira física real. E, na verdade, um dos motivos pelos quais os objetos evoluídos são tão complexos para nós é que são maiores no tempo do que no espaço. Imagine colocar quatro bilhões de anos neste minúsculo volume do meu cérebro.

Long Now (40:26)

Walker chama a "estrutura causal que somos... inserida nesta história do tempo"... em nossos cérebros de nossa "linhagem".
É claro que essa história em si não está em nossos cérebros, mas nossos cérebros são o produto da evolução e do desenvolvimento dessa história, então "linhagem" é um termo apropriado.

Mais informações no artigo do Journal of the Royal Society -

Embora seja notoriamente difícil identificar precisamente o que torna a vida tão singular e notável, existe um consenso geral de que seu aspecto informacional é uma propriedade fundamental, e talvez a principal. A maneira como a informação flui através e entre as células e estruturas subcelulares é bastante diferente de tudo o que se observa na natureza. Se a vida é mais do que apenas química complexa, suas propriedades únicas de gerenciamento de informação podem ser o indicador crucial dessa distinção.

Infelizmente, a forma como a informação opera na biologia não é facilmente caracterizada. Embora medidas padrão da teoria da informação, como a informação de Shannon, tenham se mostrado úteis, a informação biológica possui uma qualidade adicional que pode ser chamada, em linhas gerais, de "funcionalidade" — ou "contextualidade" — que a diferencia de uma mera coleção de bits, conforme caracterizado pelo seu conteúdo de informação de Shannon. O conteúdo de informação do DNA, por exemplo, é geralmente definido pela medida de Shannon (sequencial). No entanto, o genoma é apenas uma pequena parte da história. O DNA não é um projeto para um organismo: nenhuma informação é processada ativamente apenas pelo DNA. Em vez disso, o DNA é um repositório (em sua maior parte) passivo para a transcrição de dados armazenados em RNA, alguns dos quais (mas de forma alguma todos) são posteriormente traduzidos em proteínas. A informação biologicamente relevante armazenada no DNA, portanto, tem muito pouco a ver com sua natureza química específica (além do fato de ser um polímero linear digital). O material genético poderia ser facilmente uma variedade diferente de ácido nucleico (ou uma molécula completamente diferente), como recentemente confirmado experimentalmente. É a funcionalidade dos RNAs e proteínas expressos — e não os fragmentos individuais — que é biologicamente importante.

Journal of the Royal Society Interface , ibid.

Em um texto científico extremamente impactante, Walker descreve a longa luta da "linhagem" de Albert Einstein para dar origem à teoria da relatividade geral...

Sua linhagem se manifesta no lápis e no papel. Rabiscando anotações, você — como em 1910 — tenta fervorosamente elucidar como a gravidade pode funcionar em situações onde a velocidade da luz é constante. Você se sente frustrado e tem muitas conversas com seu colaborador, Marcel Grossmann, um brilhante matemático e amigo. Mesmo assim, leva quase uma década para formalizar sua intuição. A ideia sempre esteve lá. No entanto, traduzi-la para que outros entre vocês pudessem vê-la facilmente — e, mais importante, testá-la — foi muito mais desafiador do que ter a própria intuição. Ainda assim, você perseverou e finalmente conseguiu formalizar seus pensamentos. Sua teoria foi validada três anos depois, após a intervenção de uma guerra mundial. Esse experimento foi liderado por Sir Arthur Eddington, que teve a brilhante ideia de usar o eclipse solar para testar suas previsões. O eclipse obscureceu a luz do nosso Sol e permitiu a observação direta da curvatura da luz de estrelas distantes ao seu redor, exatamente como sua teoria havia previsto.

Levaria décadas após a sua morte para que conseguíssemos comprovar outras previsões feitas pela sua teoria. Uma implicação fundamental da sua intuição era a existência de ondas gravitacionais — ondulações no tecido do espaço-tempo que você inventou para descrever o funcionamento da nossa realidade. A primeira evidência convincente de que suas ondas gravitacionais poderiam realmente existir surgiu em 1978, quando dois humanos que você jamais conheceria, mas que tinham conhecimento da sua existência, chamados Russell Hulse e Joseph Taylor, observaram um sistema binário de estrelas de nêutrons e inferiram que a energia faltante deveria ser dissipada, exatamente como você previu, por ondas gravitacionais. Assim como você, eles receberam o Prêmio Nobel; o deles foi por confirmar algumas das suas previsões. Contudo, a evidência deles não era direta. Nossa busca continuou para validar o que você intuía existir. Na década de 1990, aproximadamente quarenta anos após a sua partida, começamos a construir interferômetros para testar diretamente as suas previsões. Esses dispositivos precisavam ser tão precisos que levamos décadas para construí-los, mesmo com a tecnologia que temos hoje, exponencialmente mais avançada do que qualquer coisa que você tenha testemunhado em sua vida. Mas nós também, no fim das contas, perseveramos. Em 14 de setembro de 2015, fizemos o primeiro contato com o fenômeno cuja existência sua intuição nos dizia. Não precisamos dizer que isso aconteceu cem anos depois de vocês terem formalizado suas ideias! Você e Marcel achavam que levaria tanto tempo Talvez vocês achem que foi rápido.

A medição foi uma das mais precisas já feitas em nossa história e indicou a presença de dois buracos negros em colisão, com massas aproximadamente trinta e trinta e cinco vezes maiores que a massa do nosso Sol. O sinal dessa fusão captado por nossos detectores, a sinfonia de um universo descrevendo a si mesmo, durou 0,2 segundos e foi reproduzido por nossos instrumentos cerca de 1,4 bilhão de anos depois. Albert Einstein ainda não havia nascido, e nós também não: a linhagem da vida que compartilhamos sequer era multicelular naquela época. Sua teoria era tal que previa características de eventos que ocorreram em seu passado, os quais só poderiam ser confirmados por nós em seu futuro.

Nosso universo é tal que isso é possível. Observando o que está acontecendo agora, no presente momento, podemos inferir o que já aconteceu, mesmo bilhões de anos atrás. Podemos prever e até mesmo causar o que acontecerá a seguir. Podemos escrever teorias que descrevem como nossa realidade funciona e, em seguida, testá-las por meio de observações e experimentos. A física teórica, entre os empreendimentos humanos, tem sido incrivelmente bem-sucedida nisso, em grande parte devido a mentes que se dedicam a questionar a natureza da realidade. Mentes como a de Albert Einstein, que moldou nossa compreensão atual da natureza do espaço-tempo com sua teoria da relatividade geral, que levou à previsão das ondas gravitacionais.

Albert fez parte da linhagem humana, com tudo o que isso implica. Ele gostava de tocar violino, era extremamente curioso e intrépido na busca pela compreensão da realidade, acreditava que a educação deveria ser acessível a todos e defendia o fim do racismo sistêmico nos Estados Unidos — visitando frequentemente universidades historicamente negras. Em vida, desempenhou um papel fundamental na nossa compreensão atual da gravidade, do espaço e do tempo, e até mesmo lançou algumas das bases da mecânica quântica. Também fez contribuições significativas para a filosofia, a moral e a ética. Como todo ser humano, ele também tinha suas falhas — historiadores escreveram sobre como ele foi um pai praticamente ausente para seus dois filhos e teve múltiplos casos extraconjugais ao longo de seus dois casamentos. Todos esses detalhes da vida de Albert são extremamente importantes, assim como os detalhes de qualquer vida.

Contudo, elas têm menos relevância para a física fundamental do que significa estar vivo, porque não estamos analisando o que é específico a nós como indivíduos, mas o que é universal para todos nós. Que parte de você também faz parte de Albert Einstein Que parte também é uma característica da primeira vida na Terra Por "todos", quero dizer realmente todos — não apenas as instâncias em que existimos hoje, mas o que fomos ao longo dos últimos bilhões de anos e o que nos tornaremos. Cada um de nós é apenas uma instância temporária de vida neste planeta — um padrão de informação que estrutura a matéria ao longo de bilhões de anos.

Para alcançarmos uma compreensão universal do que é a vida, devemos fazer o que a física teórica faz de melhor: abstrair a natureza da realidade até suas explicações mais fundamentais e poderosas. O conceito de universal inclui nós, humanos, nossos ancestrais — de micróbios à vida multicelular —, a vida artificial, a inteligência artificial, o que vier depois disso e até mesmo extraterrestres.

O mais importante sobre Albert Einstein para os nossos propósitos é que ele não era apenas humano, e um físico teórico ainda por cima, mas também um exemplo de um conjunto mais amplo de fenômenos que existem em nosso universo e que ainda não compreendemos — assim como você e eu, ele também já esteve vivo. As teorias que ele formulou, que nos revelam tanto sobre a natureza da realidade, não existiriam se não houvesse uma parte do universo — a vida — capaz de compreender o resto.

O que estamos prestes a embarcar em seguida é uma visão de um futuro onde entendemos o que somos, não com base na física teórica como era antes — o tipo de física que Albert Einstein concebeu, com seus predecessores Isaac Newton e James Clerk Maxwell, seus contemporâneos Marie Curie e Emmy Noether, e seus sucessores Richard Feynman, Stephen Weinberg e Frank Wilczek, entre muitos outros. Todos eles estudaram o universo não vivo: o universo sem nós.

Em vez disso, estamos agora adentrando uma possível história do que a física será se quisermos explicar o mais íntimo dos fenômenos físicos — a nossa própria natureza. Você também faz parte dessa linhagem, e é somente acumulando conhecimento ao longo de nossas linhagens que podemos compreender como chegamos a ser o que somos.

A vida como ninguém a conhece: a física do surgimento da vida (pp. 77-80)

Normal | Professor | Pesquisador