¿Están las galaxias, las estrellas, los planetas y, en última instancia, la vida en violación de la segunda ley de la termodinámica? [duplicar]

John Baez tiene un buen artículo en su sitio web que detalla esta pregunta.

En términos generales, su intuición es correcta en cuanto a que, a primera vista, parece que los sistemas estructurados nacen de condiciones iniciales casi sin características. Sin embargo, cuando (por ejemplo) una nube de gas colapsa en una galaxia, se calienta (ver el teorema virial , un teorema que cualquier físico que se precie debería derivar al menos una vez). A medida que se calienta, irradia, y comparando la entropía de la nube inicial y la de la nube colapsada y la radiación emitida, encontrará que la entropía ha aumentado en general y la segunda ley es segura.

Un organismo vivo es una máquina biológica muy compleja que parece desafiar las leyes de la termodinámica. El número de estados en los que puede estar una pieza de materia que forma una máquina es mucho menor que si esa pieza de materia estuviera en equilibrio térmico y químico en condiciones ambientales. Esto significa que las máquinas no pueden funcionar por mucho tiempo si solo pueden interactuar con un entorno que está en equilibrio térmico. Las perturbaciones aleatorias causadas por el entorno a largo plazo comprometerán la máquina y deberán ser revertidas por la máquina. Sin embargo, las leyes de la física no permiten que la máquina implemente un algoritmo que pueda borrar información aleatoria del entorno.

La evolución del tiempo es un mapeo unitario que siempre mapeará dos estados iniciales diferentes a dos estados finales diferentes. El estado final siempre contiene la información sobre el estado inicial. Para borrar información, necesitaría poder asignar dos estados iniciales diferentes al mismo estado final, luego el estado final ya no contendría la información sobre qué estado inicial lo originó. Pero este es un proceso prohibido. Entonces, ¿cómo pueden existir los organismos vivos?

Uno puede lidiar con este problema si la máquina puede hacer contacto con otro entorno del cual puede extraer energía a una entropía más baja que la de su entorno local que está causando las perturbaciones que necesita revertir. En el caso de la vida en la Tierra, ese entorno es la superficie del Sol, los fotones del Sol tienen una entropía muy baja por unidad de energía en comparación con la energía del entorno local aquí en la Tierra. Estos fotones (u otras formas de energía derivadas de ellos) se pueden utilizar para revertir las perturbaciones vertiendo cualquier desperdicio de energía de la fuente de baja entropía en el entorno local.

Aunque el número de estados finales de la máquina es menor que el número de estados iniciales de la máquina perturbada, el número total de estados, incluidos los estados de los fotones, puede aumentar. Entonces, un mapeo uno a uno entre los estados inicial y final ya no es incompatible con la máquina que puede revertir las perturbaciones y regresar de un conjunto más grande de estados perturbados a un conjunto más pequeño de estados.

La segunda ley de la termodinámica es simplemente la definición de temperatura. ¿Cómo niega la vida, en su opinión, la existencia de una escala de temperatura termodinámica?