La segunda ley de la termodinámica (en adelante, la 2LoT) se ocupa de la entropía, que puede considerarse una medida del trastorno microscópico . Está relacionado con la cantidad de energía en un sistema que no está disponible para hacer el trabajo.
Por lo tanto, no dice nada sobre el trastorno macroscópico . En estos términos, una emulsión de aceite y agua tiene una entropía más baja a pesar de que está desordenada macroscópicamente; cuando se separa en una configuración macroscópicamente ordenada de petróleo que flota en el agua, tiene una entropía más alta que en su estado mixto.
Una forma de parafrasear el 2LoT es “la energía tiende a difundirse”. Durante este proceso de difusión, pueden surgir estructuras ordenadas macroscópicamente que hacen que el proceso de difusión sea más eficiente (o actúan para difundir la energía más rápidamente). Un ejemplo de tal situación es cuando una placa tibia calentada uniformemente se encuentra debajo de una capa delgada de fluido cubierta con una placa fría: el calor se conducirá de la placa al fluido; el fluido más cálido se volverá menos denso que el fluido más frío y, por lo tanto, intentará elevarse, donde entrará en contacto con la placa fría y alejará el calor; el fluido se autoorganizará espontáneamente en un patrón de estructuras disipativas llamadas células de convección, que transferirán el calor de la placa caliente a la fría mucho más rápido que el empuje aleatorio.
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Estas células de convección representan la estructura macroscópica (lo que tendemos a pensar naturalmente como “ordenado”) mientras maximizan el trastorno microscópico. Lo que sucede es que si considera el fluido en sí mismo como un sistema, no está cerrado y obedece al 2LoT transportándolo al tener un cambio positivo en la entropía a través de su límite. Es decir, absorbe energía de una fuente a “alta calidad” (baja entropía) y disipa la misma cantidad de energía a “baja calidad” (alta entropía). Esta energía de “baja calidad” puede hacer menos trabajo.
Los sistemas vivos pueden considerarse en términos de 2LoT como estructuras disipativas, que absorben energía de manera similar con baja entropía y exportan energía a alta entropía, lo que significa que la vida puede ser bastante común en el universo. Pero las estructuras disipativas no tienen una forma fija, especialmente en sistemas dinámicos complicados. La evolución es justo lo que les sucede a los replicadores imperfectos.
No: el 2LoT no entra en conflicto con el origen de la vida o su evolución. De hecho, el 2LoT puede implicar que la vida es común donde pueden ocurrir reacciones químicas suficientemente complicadas en un ambiente con un gradiente de energía constante. Si la vida existe, evoluciona, porque la reproducción rara vez se produce sin alguna divergencia de la forma de los padres, especialmente cuanto más complicada se vuelve la estructura.