¿La teoría de la evolución contradice la segunda ley de la termodinámica?

Este es un engaño completamente desacreditado por los creacionistas. Mire hacia el cielo en un día soleado y observe una increíble fuente de energía para la tierra. Para obtener una introducción básica sobre la evolución, vaya a esta página y luego aproveche los muchos enlaces disponibles . Parece que tiene un caso grave de malentendido y simplemente mala información a la que ha estado expuesto.

Como UNIVERSO, las cosas, en general, van hacia más entropía, pero localmente, vemos que la entropía disminuye todo el tiempo . ¿O dudas de que hayas nacido? Pasar de un óvulo y espermatozoide a un adulto adulto parecería violar su comprensión de la segunda ley de la termodinámica. Como se ha repetido, la tierra no es un sistema cerrado. La entropía local está disminuyendo en todo el mundo, todo el tiempo. Por supuesto, en general, en nuestro sistema solar, debido a la forma en que funciona nuestro sol y todos los demás elementos del universo, todavía estamos viendo un aumento neto de entropía en el universo. Y en varios billones y billones de años, el destino final del universo (hasta donde podemos decir) será la entropía final, conocida como muerte por calor .

Dado que esto es un engaño aburrido, me referiré a una refutación escrita por un escritor científico que se hace llamar por el seudónimo de Calilasseia que tiene esto que decir (perdonen el estilo de escritura, es británico y está un poco molesto por tener que sacar a relucir un texto tan tonto). argumento) ( Además, este gran bloque de texto se reproduce con permiso en cualquier lugar de Internet, como se indicó originalmente en la página web citada ):

[27] Canards aburridos sobre la evolución y las leyes de la termodinámica.

Y qué aburridos son estos bulos. Sobre todo porque han sido desacreditados en el pasado, incluso sin referencia a la literatura científica relevante, por personas que prestan atención a los fundamentos científicos. Una vez que se consulta la literatura científica relevante, estos bulos se vuelven visiblemente estúpidos.

Para empezar, me ocuparé de la Segunda Ley de la Termodinámica, porque esa es una de las favoritas de los creacionistas, aunque cuando los creacionistas repiten como un loro esta engañosa tontería, simplemente demuestran que no saben nada sobre la física relevante, y ciertamente nunca prestaron atención a la realidad. palabras de Rudolf Clausius, quien erigió las Leyes de la Termodinámica, y quien fue riguroso al hacerlo. Por lo tanto, veamos lo que dijo realmente Clausius, ¿de acuerdo?

Rudolf Clausius erige este enunciado de la Segunda Ley de la Termodinámica:

En un sistema aislado, un proceso puede ocurrir solo si aumenta la entropía total del sistema.

Ahora bien, Clausius definió rigurosamente lo que se entendía por tres clases diferentes de sistemas termodinámicos y, en su obra, especificó explícitamente que el funcionamiento de las leyes de la termodinámica difería sutilmente en cada caso. Las tres clases de sistema que Clausius definió fueron las siguientes:

[27a] Un sistema aislado es un sistema que no realiza intercambios de energía o materia con el entorno;

[27b] Un sistema cerrado es un sistema que intercambia energía con el entorno, pero no intercambia materia con el entorno;

[27c] Un sistema abierto es un sistema que realiza intercambios tanto de materia como de energía con el entorno.

Ahora, la declaración de Clausius anterior clara y explícitamente se refiere a sistemas aislados, que, hasta ahora, se ha encontrado que es una abstracción idealizada, ya que nunca se ha encontrado ningún sistema verdaderamente aislado. De hecho, para crear incluso una aproximación a un sistema aislado para realizar mediciones calorimétricas precisas, los físicos deben recurrir a un ingenio considerable para minimizar los intercambios de energía con el entorno, particularmente dada la naturaleza penetrante del calor. Incluso entonces, no pueden hacer que el sistema esté completamente aislado, porque necesitan tener algún medio para obtener datos de medición de ese sistema, que deben transmitirse a los alrededores, y este proceso en sí requiere energía. Los físicos solo pueden construir un sistema cerrado en el que, gracias a su ingenio, los intercambios de energía con el entorno se minimicen y se controlen con precisión.

Sin embargo, la Tierra es manifiestamente un sistema abierto. Recibe no solo grandes cantidades de energía del exterior (aquí hay una pista: ¿ves esa gran cosa amarilla en el cielo?), sino que también recibe unas 1.000 toneladas de materia al año en forma de partículas de origen meteorítico de espacio exterior. Algunas de estas 'partículas' son, en ocasiones, lo suficientemente grandes como para dejar cráteres en el suelo, como el grande y bonito de Arizona. Esa abolladura particular en la superficie de la Tierra tiene 1.200 metros de diámetro, 170 metros de profundidad y tiene una cresta de material alrededor de los bordes que se eleva 45 metros sobre el paisaje inmediato, y fue excavada cuando un meteorito impactó en la superficie de la Tierra, generando una explosión equivalente a una bomba nuclear de 20 megatones. Apenas una característica de un sistema aislado.

De hecho, los físicos saben desde hace mucho tiempo que si un sistema en particular es un receptor neto de energía del exterior, esa energía puede aprovecharse dentro de ese sistema para realizar un trabajo útil. Que es precisamente lo que hacen los organismos vivos. De hecho, solo aprovechan una pequeña fracción de la energía entrante disponible, pero esto es suficiente para alimentar toda la diversidad de la biosfera y el desarrollo de organismos de creciente sofisticación con el tiempo. Los científicos han publicado numerosos artículos (doce de los cuales conozco, y este es un inventario incompleto de la literatura existente) en los que se han realizado cálculos que demuestran que la utilización de la energía por parte de la biosfera y de la evolución también es de varios órdenes de magnitud. pequeño para violar las preocupaciones termodinámicas. Los documentos pertinentes en cuestión son:

Entropía y evolución por Daniel F. Styer, American Journal of Physics, 78(11): 1031-1033 (noviembre de 2008) DOI: 10.1119/1.2973046

La selección natural como principio físico por Alfred J. Lotka, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 8: 151-154 (1922) artículo completo descargable desde aquí

Evolution Of Biological Complexity por Christoph Adami, Charles Ofria y Travis C. Collier, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 97(9): 4463-4468 (25 de abril de 2000) Documento completo descargable desde aquí

Orden del desorden: la termodinámica de la complejidad en biología por Eric D. Schneider y James J. Kay, en Michael P. Murphy, Luke AJ O'Neill (ed), Qué es la vida: los próximos cincuenta años. Reflections on the Future of Biology, Cambridge University Press, pp. 161-172 Documento completo descargable desde aquí

Natural Selection For Least Action por Ville RI Kaila y Arto Annila, Proceedings of the Royal Society of London Part A, 464: 3055-3070 (22 de julio de 2008) Documento completo descargable desde aquí

Evolution And The Second Law Of Thermodynamics por Emory F. Bunn, arXiv.org, 0903.4603v1 (26 de marzo de 2009) Descargue el artículo completo desde aquí

Todos estos artículos revisados ​​por pares establecen, gracias a un riguroso trabajo empírico y teórico, que la evolución es perfectamente consistente con la Segunda Ley de la Termodinámica. Cubro varios de estos en detalle en esta publicación , y debe notarse aquí que la noción de que la evolución supuestamente estaba en "violación" de la Segunda Ley de la Termodinámica fue rechazada en un artículo escrito en 1922 , lo que significa que los creacionistas que erigen este bulo son ignorantes de la literatura científica publicada hace más de ochenta años.

Mientras se cubre este tema, también es necesario lidiar con el bulo de que la entropía es igual a 'desorden'. Esta es una visión no rigurosa de la entropía que los científicos dedicados a un trabajo preciso descartaron hace algún tiempo. Sobre todo porque hay ejemplos documentados de sistemas que tienen un aumento de entropía calculado con precisión después de autoorganizarse espontáneamente en estructuras bien definidas. Los fosfolípidos son el ejemplo clásico de un sistema de este tipo: una suspensión de fosfolípidos en una solución acuosa se autoensamblará espontáneamente en estructuras como micelas, láminas bicapa y liposomas al recibir un aporte de energía que consiste en nada más que una agitación suave. En otras palabras, solo agita la botella. Además, el siguiente artículo científico analiza con cierto detalle el hecho de que la entropía puede aumentar cuando un sistema se vuelve más ordenado,

Gentle Force Of Entropy Bridges Disciplines por David Kestenbaum, Science, 279: 1849 (20 de marzo de 1998)

Kestenbaum, 1998 escribió: Normalmente, la entropía es una fuerza de desorden más que de organización. Pero los físicos han explorado recientemente las formas en que un aumento de la entropía en una parte de un sistema puede obligar a otra parte a tener un mayor orden. Los hallazgos han reavivado la especulación de que las células vivas podrían aprovechar este truco poco conocido de la física.

La entropía, como se define rigurosamente, tiene unidades de Joules por Kelvin y, por lo tanto, es una función de la energía frente a la temperatura termodinámica. El simple hecho del asunto es que si la temperatura termodinámica aumenta, entonces la entropía total de un sistema dado disminuye si no se ingresó energía adicional al sistema para proporcionar el aumento en la temperatura termodinámica. La formación estelar es un excelente ejemplo de esto, porque la temperatura termodinámica en el núcleo de una nube de gas aumenta a medida que la nube se une bajo la acción de la gravedad. Todo lo que se requiere para aumentar la temperatura central hasta el punto en que se inicia la fusión nuclear es suficiente masa. No se añade energía externa al sistema. En consecuencia, la entropía en el núcleo disminuye debido a la influencia de la gravedad que eleva la temperatura termodinámica.

DETENGA LA PRENSA: como para reforzar este punto, me acaban de llamar la atención sobre este artículo científico:

Fases desordenadas, cuasicristalinas y cristalinas de tetraedros densamente empaquetados por Amir Haji-Akbari, Michael Engel, Aaron S. Keys, Xiaoyu Zheng, Rolfe G. Petschek, Peter Palffy-Muhoray y Sharon C. Glotzer, Nature, 462: 773-777 ( 10 de diciembre de 2009)

El resumen es adecuadamente informativo aquí:

Haji-Akbari, 2009 escribió: Ulam conjetura que todas las formas duras y convexas se empaquetan más densamente que las esferas1, que tienen una fracción máxima de empaquetamiento de φ = π/∫18 ≈ 0.7405. Los empaques reticulares simples de muchas formas superan fácilmente esta fracción de empaquetamiento2, 3. Para los tetraedros regulares, esta conjetura demostró ser cierta solo muy recientemente; se obtuvo un arreglo ordenado mediante construcción geométrica con φ = 0,7786 (ref. 4), que posteriormente se comprimió numéricamente a φ = 0,7820 (ref. 5), mientras que la compresión con diferentes condiciones iniciales llevó a φ = 0,8230 (ref. 6). Aquí mostramos que los tetraedros se empaquetan aún más densamente y de una manera completamente inesperada. Siguiendo un enfoque conceptualmente diferente, utilizando simulaciones informáticas termodinámicas que permiten que el sistema evolucione naturalmente hacia estados de alta densidad,observamos que un fluido de tetraedros duros sufre una transición de fase de primer orden a un cuasicristal dodecagonal7, 8, 9, 10, que puede comprimirse a una fracción de empaquetamiento de φ = 0.8324. Al comprimir una aproximación cristalina del cuasicristal, la fracción de empaquetamiento más alta que obtenemos es φ = 0.8503. Si se suprime la formación de cuasicristales, el sistema permanece desordenado, se atasca y se comprime a φ = 0,7858. El atasco y la cristalización están precedidos por una transición impulsada por la entropía de un fluido simple de tetraedros independientes a un fluido complejo caracterizado por tetraedros dispuestos en motivos locales densamente empaquetados de bipirámides pentagonales que forman una red de filtración en la transición.El cuasicristal que informamos representa el primer ejemplo de un cuasicristal formado a partir de partículas duras o no esféricas. Nuestros resultados demuestran que la forma y la entropía de las partículas pueden producir estructuras ordenadas altamente complejas.

Entonces, como si el artículo de Kestenbaum sobre la entropía que impulsa los sistemas ordenados y la evidencia empírica de los fosfolípidos no fueran suficientes, ahora tenemos esto. En consecuencia, el mensaje para los creacionistas es simple: no se molesten en perder el tiempo publicando el bulo de "la evolución viola la Segunda Ley de la Termodinámica", porque ahora está completamente reventado.

Algunos creacionistas, sin embargo, erigen un bulo relacionado, y en algunos aspectos, incluso más estúpido, de que la evolución de alguna manera viola la Primera Ley de la Termodinámica. ¿Adivina quién nos proporcionó declaraciones rigurosas sobre esta ley? Así es, Rudolf Clausius otra vez. Veamos lo que realmente dijo con respecto a esto, ¿de acuerdo? La formulación de Clausius de la Primera Ley de la Termodinámica es la siguiente:

El aumento en la energía interna de un sistema es igual a la cantidad de energía que ingresa al sistema a través del calentamiento, menos la energía perdida como resultado del trabajo realizado por el sistema sobre su entorno.

cuya expresión matemática es:

dU = δQ - δW

Si el proceso es reversible, entonces esto se puede reformular en términos de diferenciales exactos al notar que δW es igual a PdV, donde P es la presión interna y V el volumen ocupado, y que δQ es igual a TdS, donde T es el temperatura termodinámica y S es la entropía del sistema. Por lo tanto, esto se convierte en dU = TdS - PdV.

Oh mira. Clausius enmarcó explícitamente la Primera Ley de la Termodinámica en términos de intercambios de energía dentro de un sistema. NO asumió la constancia de los mismos. De hecho, la formulación rigurosa de la Primera Ley de la Termodinámica tiene en cuenta explícitamente la posibilidad de que un sistema sea un receptor de energía que pueda utilizarse para realizar un trabajo útil. Por lo tanto, los bulos creacionistas erigidos sobre la Primera Ley de la Termodinámica son nulos y sin valor por las mismas razones que los erigidos sobre la Segunda Ley de la Termodinámica - dichos bulos no sólo ignoran por completo las formulaciones originales y rigurosas de Clausius de esas leyes, e ignoran completamente que Clausius enmarcó sus formulaciones en torno a los intercambios de energía entre un sistema y su entorno, pero se basan en tergiversaciones absolutas de esas leyes.

De hecho, Clausius también tenía en mente los intercambios de energía con respecto a la Segunda Ley de la Termodinámica, razón por la cual la declaración sobre la entropía se enmarcó en términos de un sistema aislado, que no realiza tales intercambios con el entorno. Cuando tienen lugar intercambios de energía, la operación de la Segunda Ley de la Termodinámica dentro de tales sistemas es sutilmente diferente.

También quería agregar un poco sobre tu tonta afirmación de que es solo una teoría... Créeme, es un hecho, y es un rechazo de la realidad a un nivel general para afirmar cualquier otra cosa. Los mecanismos por los que ocurre la evolución también se comprenden bastante bien, pero hay puntos finos que aún se están resolviendo. La evolución es una teoría de la misma manera que la gravedad es una teoría, solo que en realidad sabemos mucho más sobre la evolución que sobre la gravedad.

6 Las teorías científicas NO son conjeturas .

Esta es una patraña favorita (y totalmente engañosa) amada por los creacionistas, y se basa en el hecho de que, en el uso cotidiano, las palabras en inglés están cargadas de una multiplicidad de significados. Este NO es el caso en la ciencia, donde los términos utilizados se definen con precisión. La definición precisa pertinente aquí es la definición de teoría. En ciencia, una teoría es una explicación integrada para una clase de fenómenos observacionales del mundo real de interés, que ha sido sujeta a prueba empírica directa con respecto a su correspondencia con la realidad observacional, y que se ha encontrado, a través de dicha prueba, que está en acuerdo con la realidad observacional. Es precisamente porque las teorías científicas han estado sujetas a prueba empírica directa, y han pasado dicha prueba empírica, que SON teorías y, en consecuencia, disfrutan de un alto estatus en el mundo del discurso científico.

Si quieres una buena visualización de la evolución, tal vez esta imagen te ayude con alguna abreviatura: ESE es un proceso lógico que parece escapar a las personas que niegan la evolución. Nuevamente, le sugiero que lea más en uno de los enlaces anteriores proporcionados .

La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía total aumenta, no prohíbe una disminución local de la entropía que se compensa con un aumento mayor de la entropía en algún otro lugar del sistema. Todavía puede tener una disminución local de la entropía incluso si la entropía general está aumentando.

Un segundo punto es que mientras el universo puede considerarse como un sistema cerrado, la tierra ciertamente no es un sistema cerrado. Obtiene un suministro constante de energía del sol y, por lo tanto, no es un sistema cerrado.

Aunque la entropía total aumenta, la entropía local en algún punto del espacio puede disminuir, si esa disminución se compensa adecuadamente con un aumento de entropía en algún otro lugar.

La evolución en la tierra podría reducir la entropía en la tierra, pero esto está más que compensado por el aumento de la entropía en el sol. Incluso puede hacer algunos cálculos tipo reverso del sobre para tener una idea de los números.

Es realmente triste que los creacionistas sigan repitiendo este argumento de la termodinámica e ignoren que es totalmente erróneo.

Tenga en cuenta también que la evolución es un hecho . No es una teoría . La teoría a la que te refieres se llama Teoría de la evolución por selección natural . Además, el uso diario de la palabra teoría es diferente de cómo los científicos usan el término. Para la mayoría de las personas, significa "corazonada, declaración no comprobada". Para los científicos, una teoría es el mejor modelo actualmente disponible que explica todas las observaciones disponibles relacionadas con un determinado campo. La evolución es "solo una teoría" en el mismo sentido que el electromagnetismo es "solo una teoría".

Permítame sugerirle que nunca acepte citas de la literatura creacionista.

La cita COMPLETA del Dr. John Ross ahora de Stanford es:

"SEÑOR: Me refiero al artículo titulado 'Química física', C&EN, 2 de junio, página 20. Hacia el final del artículo se afirma: 'Otra área en la que la química física probablemente tiene aplicaciones biológicas importantes es el estudio de las propiedades de Estados estacionarios lejos del equilibrio Estos son sistemas estables que no siguen la segunda ley de la termodinámica, sino que requieren un suministro continuo de energía desde fuera del sistema para mantenerse.' Tenga en cuenta que no se conocen violaciones de la segunda ley de la termodinámica. Por lo general, la segunda ley se establece para sistemas aislados, pero la segunda ley se aplica igualmente bien a los sistemas abiertos.Reconozco que es muy difícil escribir un artículo sobre un tema tan amplio como la química física en dos páginas, y normalmente no me molestaría en señalar errores menores. Sin embargo, de alguna manera está asociada con el campo de los fenómenos alejados del equilibrio la noción de que la segunda ley de la termodinámica falla para tales sistemas. Es importante asegurarse de que este error no se perpetúe. "

La negrita representa la cita creacionista mía. Tenga en cuenta que el Dr. Ross simplemente afirma que los sistemas descritos en el artículo CUMPLEN LA SEGUNDA LEY AL REQUERIR UN SUMINISTRO CONTINUO DE ENERGÍA DESDE FUERA DEL SISTEMA. Lo mismo puede decirse de la biosfera de la tierra. La entrada continua de energía del sol permite que las semillas se conviertan en plantas, los fetos se conviertan en bebés y los bebés se conviertan en adultos sin violar la segunda ley. Esta entrada continua de energía también permite que ocurra la evolución. Cualquier disminución en la entropía experimentada en la biosfera es más que compensada por el aumento de la entropía en el sol.

La respuesta más simple a su pregunta es que la teoría de la evolución no afirma que la vida seguirá evolucionando para siempre. La " muerte térmica del universo " bien podría significar el fin de la vida. Si es así, eso no tiene nada que ver con la teoría de la evolución, que es una teoría sobre cómo surgió la vida y cómo seguirá funcionando. Entonces, en respuesta a la pregunta,

Dado que el universo es un sistema cerrado, la entropía aumentará continuamente y, en consecuencia, el desorden en nuestro universo irá cuesta arriba. ¿Cómo responde la evolución a esto?

La evolución dice: "Está bien. Eso está bien". No está relacionado con los fenómenos que describe la evolución porque la escala de tiempo en la que las consideraciones cosmológicas sobre la entropía cobran importancia es de cientos de miles de millones de años.

No obstante, es una pregunta interesante si la vida puede continuar indefinidamente. El único trabajo que conozco sobre esto es una charla dada por Freeman Dyson . Dyson concluye que en un universo abierto (que se expande eternamente a medida que evoluciona según la relatividad general), la vida inteligente podría potencialmente continuar creando y compartiendo ideas indefinidamente. La charla está resumida en Wikipedia .

Sin embargo, el trabajo de Dyson data de 1979, antes del descubrimiento de la aceleración del universo , y no conozco ningún intento de actualizar su trabajo para reflejar nuestra última comprensión de la cosmología.