Si el principio entrópico significa que el universo se está moviendo de un estado de orden al desorden, ¿el origen y la evolución de la vida en la tierra lo contradicen de alguna manera?

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.

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.

La respuesta corta es no. En mi opinión, relacionar la entropía con el desorden parece crear mucha confusión porque al hacerlo, demasiadas personas no consideran todo en un sistema cerrado. Por lo tanto, se podría decir que al formar un ácido nucleico, hay un aumento en el orden, lo que hay, pero al hacerlo, el calor se libera y ese calor migra al “resto del universo”. Básicamente, todas las reacciones químicas espontáneas conducen a un aumento de la entropía, muy comúnmente enviando calor a otra parte, y por supuesto, el calor es energía cinética aleatoria. Piensa en hielo cristalizando. El orden del agua aumenta dramáticamente, PERO el calor latente de cristalización se transfiere inmediatamente al medio ambiente.

En realidad, la formación de la vida depende de la segunda ley, pero ese argumento es demasiado complicado para presentarlo aquí.

La idea de orden versus desorden con respecto a la entropía es demasiado simplista. Esa entropía nunca disminuye en los sistemas cerrados y aumenta durante las reacciones irreversibles no es un principio. Es uno de los fundamentos de la termodinámica y se conoce como la Segunda Ley de la Termodinámica.

Cada paso en el origen y la evolución de la vida en la Tierra se produjo a través de reacciones químicas, y ningún sistema de reacciones químicas viola la Segunda Ley. Cuando algo tiende a un orden mayor, siempre hay un costo de entropía en la producción de “energía residual”. La energía residual es una frase que significa energía que dispersa o aumenta la entropía.

Sin embargo, hay dos campos además de la termodinámica en los que la Segunda Ley se ha expresado de manera ligeramente diferente de lo que se da en la termodinámica. Uno de estos campos es la mecánica estadística, y su expresión de la Segunda Ley es completamente consistente con la de la termodinámica.

El otro campo es la “teoría de la información”. Si bien la expresión matemática de la entropía en la teoría de la información generalmente se considera igual a la de la mecánica estadística, existen diferencias en la interpretación de la Segunda Ley. La teoría de la información se inventó para resolver problemas de ingeniería, específicamente aquellos relacionados con las comunicaciones.

Una interpretación de la teoría de la información de la Segunda Ley indica que la información no puede reproducirse perfectamente indefinidamente. El ADN contiene información. Los errores se transmitirán inevitablemente a medida que el ADN se copie en la reproducción. Los procesos de corrección de errores biológicos han evolucionado, pero, como se esperaba de la Segunda Ley, no son perfectos.

Básicamente, la interpretación de la teoría de la información de la Segunda Ley significa que cualquier sistema autorreplicante debe autodestruirse mediante la acumulación de errores o evolucionar. Dado que la vida ha existido en la Tierra durante miles de millones de años y continúa a través de la autorreplicación, debe haber evolucionado.

Resumen: La termodinámica clásica tiene poco que decir sobre la evolución biológica. La segunda ley en la teoría de la información dice que la evolución biológica es inevitable a largo plazo.

Si miras a la Tierra, la evolución muestra un orden de ganancia del sistema, lo contrario de la entropía.

Pero si observa el sistema solar en su conjunto, el sol está descargando cantidades masivas de energía en el espacio profundo, y solo un poco de esa energía está golpeando la tierra, calentando el planeta, causando el clima, y ​​ese clima es probablemente la causa del origen de la vida en el planeta.

Básicamente, si tiene una fuente enorme que irradia energía en todas las direcciones, es posible tener eventos localizados donde obtiene el orden en lugar de la entropía.

Para usar un ejemplo que opera en una escala de tiempo más corta, la atmósfera debe estar completamente quieta a medida que los gases se depositan en un punto de equilibrio. Pero el sol, nuevamente, agrega cantidades masivas de energía a la atmósfera y a la superficie del planeta, y esa energía puede hacer que la energía en la atmósfera se concentre temporalmente en las áreas locales.

Si tuviera un planeta en el espacio profundo sin sol cerca, su atmósfera no tendría, por ejemplo, tornados. Un tornado en un planeta perdido violaría la entropía. Pero agregue el sol, y la atmósfera puede unirse y agitarse y puede obtener lugares que tienen mucha energía localizada.

No hay conflicto en absoluto, de hecho, la vida y la inteligencia son consecuencias directas del principio entrópico.

Puede detectar 3 consecuencias de los principios entrópicos para un ser vivo e inteligente:

  1. La segunda ley de la termodinámica impulsa su sustrato físico, como usted menciona, y trata de hacer que la entropía crezca instantáneamente, medida en un dt muy corto.
  2. La vida es una estructura / proceso donde hay una entropía interna separada de la entropía externa, y los seres vivos siempre intentan mantener la interna baja (necesita que se ordene su cuerpo, cada órgano en su lugar, la misma temperatura siempre, etc. para seguir viviendo). Al hacerlo, la vida está “acelerando” los procesos de creación de entropía mencionados en (1), ya que mantener la entropía localmente de bajo costo genera una gran cantidad de entropía externa, por lo que la vida es un “catalizador de crecimiento de entropía”.
  3. La inteligencia puede definirse como una tendencia a decidir qué haría que la entropía creciera más en un horizonte temporal dado (La aparición de comportamientos complejos a través de fuerzas entrópicas causales). No es inteligente decidir algo que “cierre la puerta” en su futuro cercano. En ese sentido, la inteligencia es una forma aún mejor de aumentar la entropía en comparación con (1) o (2).

No estoy seguro, pero en mi opinión, hay al menos un (4) nivel de “eficiencia de creación de entropía” llamado conciencia, pero la forma en que se relaciona con (1), (2) y (3) en realidad no es tan clara.

No, la evolución de la vida no entra en conflicto de ninguna manera con la entropía creciente del Universo.

La entropía de cualquier sistema cerrado aumenta casi sin excepción. La Tierra, por supuesto, recibe energía del Sol, y casi toda la vida depende en gran medida de esta energía, por lo que la Tierra y la vida en ella no son un sistema cerrado.

La pequeña reducción en la entropía representada por el orden causado por la vida es trivial en comparación con el gran aumento causado por el calor del Sol y mucho menos las otras formas de energía que dispersa.

La entropía y la segunda ley de la termodinámica se han utilizado para argumentar que la vida y la evolución son contrarias a las leyes científicas, con la conclusión habitual de que esto prueba el control de Dios: ¡Magia! Como la mayoría de los argumentos pseudocientíficos creacionistas, estos han sido refutados, y de alguna manera nunca mueren. Para ahorrarle un minuto de búsqueda, aquí hay algunas referencias para su consumo:
Una refutación concisa: entropía y evolución
Una explicación más extensa: una introducción a … Segunda ley de la termodinámica
Trasfondo histórico: entropía y vida
También esta pregunta ya se ha hecho en Quora. Busque las respuestas existentes antes de publicar un duplicado: ¿Qué le dice a alguien que piensa que la evolución viola la Segunda Ley de la Termodinámica?

No.

El inevitable aumento de la entropía solo se aplica a los sistemas cerrados (como el universo). Mientras el sol brille en la Tierra, sus sistemas estarán entropicamente abiertos. Si ese no fuera el caso, no solo la evolución de la vida, sino la vida misma sería imposible.

No, porque el sol brilla,

Simplemente significa que la vida implica obtener y gastar energía. El gasto es el aumento de la entropía.

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