2a ley de la termodinámica vs evolución

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

En laboratorio se ha conseguido obtener, poniendo condiciones similares al as que había en la tierra cuando empezó la vida, muchas de las moléculas básicas de la química orgánica, de forma espontánea.

Estoy de acuerdo pod, pero disculpa que insista en la duda: ¿existe una ley de la física que explique por qué un sistema sencillo de partículas (los gases de la atmósfera primitiva) se fue organizando en sistemas cada vez más complejos (moléculas orgánicas -> ADN -> células -> organismos simples -> profesores de física) disminuyendo su entropía espontáneamente? Gracias otra vez por sus respuestas.

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Estoy de acuerdo pod, pero disculpa que insista en la duda: ¿existe una ley de la física que explique por qué un sistema sencillo de partículas (los gases de la atmósfera primitiva) se fue organizando en sistemas cada vez más complejos (moléculas orgánicas -> ADN -> células -> organismos simples -> profesores de física) disminuyendo su entropía espontáneamente? Gracias otra vez por sus respuestas.

No hay una ley específica para eso. Son las mismas leyes que lo gobiernan todo.

Cuando dos substancias químicas se encuentran, puede que reaccionen para producir un compuesto (o más de uno). O puede que no. La reacción ocurrirá si: 1, es termodinámicamente posible (i.e, la entropia total se incrementa); 2, la energía del sistema se reduce (todo sistema físico busca siempre la configuración de menor energía).

No se si has estudiado química alguna vez, por ejemplo en bachillerato se explican estas cosas (que en realidad son más Física que otra cosa, pero no se lo digas que se deprimen). Se utilizan toda una serie de criterios para saber si una reacción se puede producir de forma espontánea o no; y esos criterios (ellos normalmente piden que la función de Gibbs aumente), en el fondo lo que hacen es asegurarse que la entropia total (del universo) aumenta. Que la entropía del subsistema disminuya hace más difícil que se cumplan estos criterios, pero no imposible (lo que ellos llaman "entalpía" puede compensar esto... en el fondo no es más que decir que la entropía del entorno debe aumentar más).

Así que crear vida no es más que poner todos los ingredientes básicos en un medio donde puedan ir reaccionando. Y esperar que se acaben produciendo las reacciones necesarias, para que se vayan formando los compuestos adecuados. Y no hay ninguna ley diferente, son las mismas que rigen la espontaneidad o imposibilidad de cualquier otra reacción.

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Entonces, pod, ¿puede decirse que todos los procesos espontáneos (incluida la evolución biológica) se rigen por los dos siguientes principios?:

1. La búsqueda de la mínima energía.
2. La búsqueda de la máxima entropía total.

Es decir, ¿serían estos dos principios los que explican todos los procesos de la naturaleza?

[Sartie]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

la naturaleza es, por naturaleza bastante vaga y le gusta hacer las cosas que menos energia le cuestan

[carroza]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Entonces, pod, ¿puede decirse que todos los procesos espontáneos (incluida la evolución biológica) se rigen por los dos siguientes principios?:

1. La búsqueda de la mínima energía.
2. La búsqueda de la máxima entropía total.

Es decir, ¿serían estos dos principios los que explican todos los procesos de la naturaleza?

Hola.

No nos confundamos: La energia total se conserva siempre.

Si consideramos dos subsistemas en contacto, aislados del resto, uno ganará energía y el otro la perderá. Por tanto, no es un principio de la naturaleza la busqueda de mínima energía.

Quién gana y quién pierde energía nos lo dice el principio de máxima entropía.

Por otro lado, el principio de máxima entropía no explica todos los procesos de la naturaleza. Solamente nos dice que algunos procesos, que serían energéticamente posibles, no ocurren (o son altamente improbables).

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Entonces, pod, ¿puede decirse que todos los procesos espontáneos (incluida la evolución biológica) se rigen por los dos siguientes principios?:

1. La búsqueda de la mínima energía.
2. La búsqueda de la máxima entropía total.

Es decir, ¿serían estos dos principios los que explican todos los procesos de la naturaleza?

El primero, sin duda (eso sí, me faltó especificar que hablamos de energía potencial, no la total).

El segundo... en un sentido ergódico, quizá sí. Pero no es tanto como que las cosas busquen desesperadamente aumentar la entropía. Como dijo carroza, es más bien un criterio que te dice lo que es posible y lo que no.

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

El primero, sin duda (eso sí, me faltó especificar que hablamos de energía potencial, no la total).

Entonces pod, ¿los procesos de la naturaleza que son espontáneos ocurren de tal modo que tienden siempre a minimizar las energías potenciales del sistema?

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Entonces pod, ¿los procesos de la naturaleza que son espontáneos ocurren de tal modo que tienden siempre a minimizar las energías potenciales del sistema?

Bueno, por definición de potencial: $\vec F = - \vec\nabla U$.

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Pues aunque estoy de acuerdo con los comentarios que se han hecho anteriormente, yo todavía no veo claro cómo los principios básicos de la física pueden explicar el fenómeno de la evolución biológica. Por el contrario, a mi me parece que se contradicen.

La física dice que los sistemas tienden espontáneamente a estados de mínima energía potencial, y en cambio los seres vivos evolucionan a estructuras cada vez más complejas e inestables, es decir, con gran energía potencial entre las partículas que los forman.

Por otra parte, la física dice que los sistemas tienden espontáneamente a estados de mayor entropía, y en cambio los seres vivos evolucionan a estructuras cada vez más organizadas, es decir, con menor entropía.

Por lo tanto yo conjeturo que falta por descubrir algún principio de la física que exlique el fenómeno de la evolución biológica.

[Etellion]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Tu cuerpo son reacciones quimicas... no veo porque hay que meter mas principios fundamentales de la fisica, porque aunque la vida sea compleja, no quita que si te meto en un espectometro de masas (hipotetico ) me salga de que estas hecho, y esos elementos siguen unas normas relativamente conocidas.
La vida es un suceso que salio asi como asi, porque un dia unas cuantas moleculas vieron que habia calor suficiente, y que habia mas moleculas, y decidieron fusionarse. Lo de la entropia hay que tener a veces cuidado en como se entiende...que parece que todo el universo tienda al caos absoluto

Como dicen mas arriba, los seres vivos liberan un monton de energia...mientras compensen lo que pierden, con lo que ganan (hacer la comida para comer xD), entonces todo va bien, y seremos una diminuta desviacion de la entropia total del universo.

[Sartie]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Pues aunque estoy de acuerdo con los comentarios que se han hecho anteriormente, yo todavía no veo claro cómo los principios básicos de la física pueden explicar el fenómeno de la evolución biológica. Por el contrario, a mi me parece que se contradicen.

La física dice que los sistemas tienden espontáneamente a estados de mínima energía potencial, y en cambio los seres vivos evolucionan a estructuras cada vez más complejas e inestables, es decir, con gran energía potencial entre las partículas que los forman.

Por otra parte, la física dice que los sistemas tienden espontáneamente a estados de mayor entropía, y en cambio los seres vivos evolucionan a estructuras cada vez más organizadas, es decir, con menor entropía.

Por lo tanto yo conjeturo que falta por descubrir algún principio de la física que exlique el fenómeno de la evolución biológica.

No hace falta descubrir ningun principio fisico para explicar la evolucion, simplemente es que a los organismos les cuesta menos energia autoorganizarse en sistemas mas complejos para poder obtener energia que quedarse aislados.
Un ejemplo, para un ser humano es menos costoso conseguir alimento que para una bacteria. El ser humano puede desplazarse a su antojo, recolectar o cazar, masticar el alimento y digerirlo, de forma que puede consumir grandes cantidades de alimento y almacenarlo.
Una bacteria por el contrario no puede desplazarse por si misma, necesita de otros organismos que la traspoten y no puede mas que quedarse en el lugar donde hay alimento y alimentarse hasta que desaparece. No puede trasportar el alimento a un lugar seguro, etc etc. En fin, que los sistemas cuanto mas complejos sean mas facilmente salen adelante, eso es pura fisica. Por ejemplo, un cristal esta formado por atomos altamente ordenados.

[Mandinguita]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

¿Es relevante medir o estimar la entropía de la evolución?
Yo creo que no.

La entropía de un sistema aislado aumenta en todos los procesos irreversibles.
- ¿Cuál es el sistema aislado que elegiremos, considerando que los tiempos de la evolución son millones de años?
Las influencias de las escalas de espacio y tiempo y el tamaño del sistema son determinantes para establecer una relación válida.

- ¿Que relevancia termodinámica tiene el proceso evolutivo en el sistema de espacio y tiempo elegidos frente a los demàs procesos termodinámicos ocurridos simultáneamente en aquel?
Seguramente la energía consumida por el proceso evolutivo será de muchos órdenes de magnitud inferior a la total del sistema.

La evolución es un proceso muy complejo, que comenzaría probablemente con los primeros seres que se pudiera considerar vivos y continua hasta hoy y ha llevado millones de años, involucrando muchos y variados materiales.

Si consideramos un único ser vivo, éste consigue durante el limitado período de tiempo de su vida no sólo no aumentar su entropía sino que efectivamente la disminuye, ya que a medida que crece se convierte en un ser cada vez más estructurado, más ordenado, más improbable si tuviera que ser resultado de las fuerzas aleatorias que operan en su medio físico. Pero los seres vivos consiguen tal hazaña porque no son sistemas aislados, y lo que hacen en realidad es hacer factible que disiminuya su propia entropía a base de aumentar la de su entorno. A pesar de todo, estos resultados solo se pueden mantener un tiempo limitado: a pesar de los extraordinarios procesos llevados a cabo por los seres vivos, no pueden evitar que se vaya acumulando cierta entropía en su interior (radicales libres, colesterol, mutaciones no deseadas incompatibles, células cancerígenas…). Podemos entender la vejez como un proceso de acumulación de entropía, hasta que llega a niveles incompatibles con mantener un organismo estructurado y el ser vivo muere. Pero los seres vivos desarrollaron una estrategia para persistir: es la reproducción, una especie de cápsula de salvamento: en el interior se su organismo reduce la entropía de un pequeño conjunto de células que da origen al embrión o semilla, a base de absorberla él mismo, y luego expulsa esa cápsula de salvamento al mundo exterior donde tendra una nueva vida independiente de la muerte de su progenitor.

Quizá a alguno de ustedes considere válida esta explicación entrópica de la vida de un organismo y quiera y pueda hacer el ejercicio mental de extrapolarla a la evolución.

Pero la segunda ley de la termodinámica se aplica a sistemas aislados y aunque es válida para todos ellos solo es fácil de comprobar en aquellos factibles de delimitar y medir. Aplicarla a todos los seres vivos que jamás existieron y a su entorno es aventurado. De todos modos adelante, así, contra viento y marea se hace la ciencia.

[skynet]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

¿Qué tiene más entropía, 10 kg de bacterias o 10kg de perro (o un perro de 10kg)?

Para mí que la evolución tiende a ordenar.
Para compaginar evolución y entropía, hay que tener una fuente externa (el sol) que gana entropía a raudales, y permite que en el sistema sol+tierra aumente su entropía, aunque parte de la tierra (los seres que evolucionan) la disminuyan.

carroza, yo no creo que el sol gane entropía, creo que la entropía del sol debe de permanecer constante.
el calor "sale" del sol por lo que su entropía debe de disminuir, esto debe de compensar a la entropía generada en los procesos de desintegracion nuclear que se producen en su interior y a la entropía generada por irreversibilidades en la transmision de calor hasta su superficie, ten en cuenta que toda la energía generada en la desintegracion nuclear termina saliendo del sol y las irreversibilidades en el proceso de transmision hasta la superficie hacen que la temperatura de la superficie sea inferior a la del interior con lo que aumenta la entropía expulsada al salir el calor por radiación, esto me hace pensar que una cosa compensa a la otra, de modo que su entropía debe de ser constante, por lo que no está claro que podamos decir que el sol "gana" entropía, en todo caso podríamos decir que la "genera"....pero no se la queda.

[carroza]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Hola, Supernena. Gracias por la puntualización.

Siendo estrictos, el sol piede entropía, ya que cede calor a una temperatura de 6000 K. La tierra gana entropía, ya que absorbe este calor, a una temperatura de 300K. Pero si consideramos el sistema completo sol+tierra, la entropía aumenta, ya que pasa calor del foco caliente al frío, y eso es irreversible.


Si entras en la estructura interna del sol, y consideras por un lado el nucleo muy caliente, a millones de K, y la corteza a 6000K, entonces, dentro del sol, la entropía también aumenta.

En fin, que veas el sistema como lo veas, en los procesos irreversibles aumenta la entropía, siempre que consideremos el sistema completo.

No obstante, a efectos del tema del hilo, creo que queda claro que puede haber evolución, entendido como aumento del orden, con la consiguiente disminución de entropía, en una parte de un sistema (un ser vivo) siempre que haya en el resto del sistema (sol + tierra) un aumento mayor de la entropía.

Saludos

[reti]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

...
Por lo tanto yo conjeturo que falta por descubrir algún principio de la física que exlique el fenómeno de la evolución biológica.

No necesariamente.

Un sistema aislado tiende a aumentar su entropia pero eso no quiere decir que cualquier subsistema del sistema tenga que aumentar su entropia. Al contrario, puede que para un subsistema del sistema, que se dice "abierto" respecto al sistema total, disminuya su entropia cuando el sistema total la esta aumentndo.

Los sesres vivos se supone que se las arreglan para ser un sistema "abierto" que hace evolucionar el sistema hacia estado de mayor entropia manteniendo ellos constante su entropia o incluso disminuyendola. No se necesita, en principio, un nuevo principio.