Divulgación 2a ley de la termodinámica vs evolución

[ignorante]

Hola amigos. Me había alejado un tiempo de este agradable territorio virtual, pero ya estoy de regreso con otra duda: La 2a ley de la termodinámica afirma que los sistemas tienden espontáneamente a estados de mayor entropía ("más desordenados"). Por otra parte la evolución biológica consiste en la transformación de los sistemas vivos en estructuras cada vez más complejas ("más ordenados"). ¿Esto implica que la evolución biológica viola la 2a ley de la termodinámica? Como siempre, gracias por sus respuestas.

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Lo que el 2o principio de la termodinámica dice es que la entropía total crece. La entropía de una parte del universo puede disminuir, siempre que haya otra parte donde la entropía crezca lo suficiente para compensar la disminución.

El ejemplo típico es ordenar la habitación Cuando ordenamos nuestra habitación, su entropía disminuye. Pero al hacerlo, consumimos mucha energía química, que antes estaba guardada en unos enlaces ATP muy ordenados, pero ahora ha quedado disipada por el calor que generamos. La entropía de la habitación disminuye, pero la del universo en su conjunto aumenta.

[Sartie]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

La mejor forma de definir la entropia sin ambigüedad es:

S=KLn(W) donde W es el numero de microestados accesibles al sistema. Lo seres vivos evolucionan de tal modo que cada vez tienen acceso a mas estados, lo cual dice que la entropia aumenta.
Para que te des cuenta, no tienen la misma cantidad de estados accesibles una bacteria que un perro

[carroza]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

La mejor forma de definir la entropia sin ambigüedad es:

S=KLn(W) donde W es el numero de microestados accesibles al sistema. Lo seres vivos evolucionan de tal modo que cada vez tienen acceso a mas estados, lo cual dice que la entropia aumenta.
Para que te des cuenta, no tienen la misma cantidad de estados accesibles una bacteria que un perro

¿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.

[Sartie]

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.

pero es que la entropia no es orden, es accesibilidad de microestados. Cuando las particulas que forman el sistema ocupan mas estados aumenta la entropia del sistema. Mejor me explico asi, un sistema con temperatura de 0K tiene menos entropia, menos estados accesibles que uno de mayor temperatura, de ese modo los organismos mas evolucionados trabajan a mayor temperatura, lo que implica mas estados accesibles y por tanto mayor entropia.
Asi es como yo lo entiendo pero no estoy seguro

[Jose D. Escobedo]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

. ¿Esto implica que la evolución biológica viola la 2a ley de la termodinámica? Como siempre, gracias por sus respuestas.

Es de llamar la atencion como se aisla un proceso en el cual intervienen mas procesos, como energia de formacion, y energias no usables que intervinieron en el. Que yo recuerde en el metodo cientifico se aisla una variable, pero despues se aislan las demas para entender el fenomeno apropiadamente.

En fin es interesante esta pregunta, pero para mi no es tan convicente en sembrar una duda.

[carroza]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

pero es que la entropia no es orden, es accesibilidad de microestados. Cuando las particulas que forman el sistema ocupan mas estados aumenta la entropia del sistema. Mejor me explico asi, un sistema con temperatura de 0K tiene menos entropia, menos estados accesibles que uno de mayor temperatura, de ese modo los organismos mas evolucionados trabajan a mayor temperatura, lo que implica mas estados accesibles y por tanto mayor entropia.
Asi es como yo lo entiendo pero no estoy seguro

Creo que la comparación relevante en este caso es la entropía de organismos complejos, frente a la entropía de organismos simples con la misma masa, composición y energía.

Un organismo complejo (un perro de 10 kg, a 20 grados), tiene menos entropía que la misma cantidad de materia, a la misma energia, de bacterias.
Para un macroestado que llamamos "perro de 10kg" corresponden menos microestados que para un macroestado que llamamos "10kg de bacterias".
Como ejemplo, fijate que el macroestado "10 kg de bacterias" no cambia si permutamos la bacteria 1 por la bacteria 27000. Sin embargo, el macroestado "perro de 10kg" cambia sensiblemente si permutamos la celula 1 (una neurona) por la célula 27000 (una célula muscular).

[Sartie]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

asi visto tienes razon

[jam]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

La definición de entropía está clara, y como ha dicho Sartie y otros por aquí, el aumento de entropía significa el crecimiento de posibles estados compatibles con el nivel energético del sistema.

Ahora, ¿tiene el cerebro humano -ladrón de entropía- supuesto su orden, más o menos estados accesibles?

En algunos casos, claramente pocos.

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Admito, como señala pod, que en el balance total la entropía del universo siempre aumenta, aún cuando la entropía de un sistema "ser vivo" disminuya. Como dice carroza, es el sol el que al final paga todas las cuentas. Sin embargo, mi duda sigue: ¿cómo es posible que pequeños sistemas (como los seres vivos) puedan disminuir su entropía de manera tan notable espontáneamente?, es decir, ¿cómo explicar físicamente que un conjunto de partículas se vaya ordenando "al azar" hasta alcanzar grados de complejidad tan asombrosos como, por ejemplo, un cerebro humano? Gracias otra vez por sus respuestas.

[Sartie]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Admito, como señala pod, que en el balance total la entropía del universo siempre aumenta, aún cuando la entropía de un sistema "ser vivo" disminuya. Como dice carroza, es el sol el que al final paga todas las cuentas. Sin embargo, mi duda sigue: ¿cómo es posible que pequeños sistemas (como los seres vivos) puedan disminuir su entropía de manera tan notable espontáneamente?, es decir, ¿cómo explicar físicamente que un conjunto de partículas se vaya ordenando "al azar" hasta alcanzar grados de complejidad tan asombrosos como, por ejemplo, un cerebro humano? Gracias otra vez por sus respuestas.

Evolucion. Para un organismo complejo es menos costoso, energeticamente, obtener la energia necesaria para subsistir que para uno menos desarrollado

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Admito, como señala pod, que en el balance total la entropía del universo siempre aumenta, aún cuando la entropía de un sistema "ser vivo" disminuya. Como dice carroza, es el sol el que al final paga todas las cuentas. Sin embargo, mi duda sigue: ¿cómo es posible que pequeños sistemas (como los seres vivos) puedan disminuir su entropía de manera tan notable espontáneamente?, es decir, ¿cómo explicar físicamente que un conjunto de partículas se vaya ordenando "al azar" hasta alcanzar grados de complejidad tan asombrosos como, por ejemplo, un cerebro humano? Gracias otra vez por sus respuestas.

No es que sea "el responsable", que no es cuestión de ir buscando culpables Lo que sí es cierto es que es imprescindible como fuente de energía constante. Si desapareciera el sol, incluso suponiendo que la temperatura de la tierra siguiera igual, las plantas morirían, los animales herbívoros morirían en consecuencia, y por lo tanto los carnívoros que se alimentan de ellos también desaparecerían.

[carroza]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Admito, como señala pod, que en el balance total la entropía del universo siempre aumenta, aún cuando la entropía de un sistema "ser vivo" disminuya. Como dice carroza, es el sol el que al final paga todas las cuentas. Sin embargo, mi duda sigue: ¿cómo es posible que pequeños sistemas (como los seres vivos) puedan disminuir su entropía de manera tan notable espontáneamente?, es decir, ¿cómo explicar físicamente que un conjunto de partículas se vaya ordenando "al azar" hasta alcanzar grados de complejidad tan asombrosos como, por ejemplo, un cerebro humano? Gracias otra vez por sus respuestas.

La respuesta es la evolución, pero no por razones energéticas. Una vez que se obtiene un organismo que se autorreplica (se reproduce), entonces modificaciones al azar de ese organismo hacia sistemas con más exito reproductivo, tienden a consolidarse.

Hay seres que tienen más exito reproductivo haciendose más complejos (las personas). Hay otros seres que tienen más exito haciendose más simples (los virus).

[ignorante]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Una vez que se obtiene un organismo que se autorreplica (se reproduce), entonces modificaciones al azar de ese organismo hacia sistemas con más exito reproductivo, tienden a consolidarse.

Pero, ¿por qué surgiría por primera vez un sistema de partículas que se autorreplicaba (reproducía)? ¿Fué puro azar o habrá una ley física que explique tal fenómeno?

[pod]

Re: 2a ley de la termodinámica vs evolución

Pero, ¿por qué surgiría por primera vez un sistema de partículas que se autorreplicaba (reproducía)? ¿Fué puro azar o habrá una ley física que explique tal fenómeno?

Ambas cosas no son excluyentes

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.

No es lo mismo que una célula o un cacho de ADN autoreplicante, pero es un paso enorme adelante (la vida tuvo mucho más tiempo y material primordial que los experimentos de laboratorio).