¿Cómo se relacionan la vida, la entropía y el tiempo?

Esta es una pregunta muy importante y fundamental, me alegra que alguien la haya hecho, me hizo pensar en ello.

El tiempo es la cuarta dimensión, ya que hemos aprendido a percibirlo a través de nuestra observación diaria, algo que corre paralelo a nosotros (¡o de hecho contra nosotros en sentido social!) A medida que avanzamos en nuestras dimensiones espaciales (que hemos organizado en tres x , y y z según nuestra conveniencia).

Por otro lado, la entropía es la cantidad de desorden en el universo, en el sentido clásico simple, y en una definición termodinámica más exacta, es el número de microestados o configuraciones posibles en un sistema (o según la ecuación de Boltzmann, S = klnW). Últimamente, en las últimas partes del siglo pasado, también aprendimos sobre el concepto de “Entropía de la información”, que también tiene profundas implicaciones en la física, no solo en la ciencia de la información.

Mientras que la vida es un concepto biológico, la propiedad de algo que está vivo, hecho de (solo) células preexistentes, que puede usar energía, producir energía, multiplicarse, regenerarse y descomponerse, etc.

Sin embargo, la vida no es una variable en física, la entropía y el tiempo están y están íntimamente conectados por la segunda ley de la termodinámica, según la cual la entropía (de un sistema cerrado o universo) aumenta con el tiempo. Esta relación es quizás la razón principal (o una de las razones principales de las que todavía tenemos que darnos cuenta) que establece la unidireccionalidad de la flecha del tiempo. El tiempo no puede retroceder, ni nosotros podemos retroceder en el tiempo, así como usted no puede revertir un cambio químico irreversible. Incluso con la relatividad, podemos avanzar rápidamente en el tiempo, pero no podemos ir más allá del cono de luz y viajar hacia atrás. (Por desgracia, nuestros sueños de infancia de construir una máquina del tiempo se han derrumbado a raíz de la realidad, al igual que un número infinito de funciones de onda cuánticas superpuestas se colapsan en una sola observación). En cierto modo, estas variables físicas fundamentales y cardinales, el tiempo y la entropía, están inextricablemente conectadas entre sí. No sabemos cómo desenredarlos o desconectarlos unos de otros, del mismo modo que no sabemos cómo podemos detener o revertir el tiempo. Quizás nunca podamos, al menos no en nuestro universo actual.

La vida está conectada a ambas variables en un sentido físico. La vida depende del tiempo, ya que cada célula en general (excepto las líneas celulares inmortales que son un caso especial en condiciones especiales) tiene una vida útil finita. Cada célula y sistema (u organismo o especie) tiene su propia cuenta de la entropía y contribuye con su propia parte al universo, aumentando la entropía del universo. Lo más importante es que la vida depende en gran medida de la entropía, ya que la mayoría de sus funciones, como el metabolismo, se basan en reacciones químicas y, por lo tanto, son irreversibles. Una célula que muere no puede resucitar, al igual que una célula cancerosa no puede revertirse a una forma celular normal, no hay antiapoptosis. La apoptosis, es un proceso estrictamente termodinámico y está directamente relacionado con la entropía. Por lo tanto, la vida se somete humildemente a las leyes de la termodinámica, especialmente la ley de la entropía, y se somete a ellas, siendo víctima de la ley de la entropía y aumentando en cada momento de su existencia la entropía total en su entorno y en el universo.

No soy especialista en este tema, recientemente comencé a pensar en la entropía y la vida, pero estos son solo mis humildes pensamientos. Espero que esto lleve a que alguien alcance una comprensión más profunda de estos temas.

Sería un error decir que los seres vivos reducen la entropía.

Cualquier proceso siempre aumentará la entropía por la segunda ley de la termodinámica.

Una posible violación fue introducida por el famoso experimento mental llamado demonio de Maxwell (ver wiki). Finalmente se demostró que la entropía total (entropía térmica + entropía de información) aumenta.

Ver: entropía (teoría de la información)

Una forma de vida siempre aumentará la entropía total (entropía de información + entropía térmica).
En cada momento de su vida, un organismo vivo realiza un metabolismo en el que ‘quema’ el ‘alimento’ para obtener energía y, por lo tanto, aumenta la entropía térmica.

Editar (respuesta al comentario):
Dentro de una celda, la entropía disminuye, pero la entropía total seguirá aumentando.
Lo mismo sucede en un refrigerador: la entropía en el interior disminuye y la entropía en el exterior aumenta; la entropía total aumenta.