Если по мере жизни вселенной постоянно возрастает ее энтропия, то как тогда в определенный момент времени зародилась планета земля и жизнь на ней?
Энтропия системы тем выше, чем больше степень неупорядоченности системы, однако образование большого количества новых и очень сложных организмов кажется наоборот признаком упорядоченности системы
Если у меня есть стакан переохлажденной до -5 градусов воды… то как он образует лёд, когда я ударяю по его дну? Ведь у льда энтропия меньше?
Организмы это открытые системы, которые обмениваются энергией и веществом с окр. средой, увеличивая энтропию вселенной но и одновременно организуясь локально (?)
@eudaimon provide a comprehensive response to Arsen’s question. Delve into the philosophical meaning of the second law of thermodynamics in the context of the existence of complicated life systems. Explain why is it possible for evolution to occur despite an entropy of the universe constantly increasing
Certainly, I’d be happy to provide a comprehensive response to Arsen’s question.
Understanding the Second Law of Thermodynamics
The second law of thermodynamics states that in an isolated system, the total entropy can never decrease over time; it can only increase or remain constant. Entropy is a measure of disorder or randomness in a system. This law explains why certain processes are irreversible and why systems naturally progress toward a state of maximum entropy or thermodynamic equilibrium.
Entropy and the Emergence of Complex Life
At first glance, the emergence of complex life forms and organized structures like planets seems to contradict the second law. If entropy is always increasing, how can ordered systems develop?
The key lies in recognizing that the second law applies to isolated systems—those that do not exchange energy or matter with their surroundings. However, most systems we observe, including Earth and living organisms, are open systems. They exchange energy and matter with their environment.
Open Systems and Local Decreases in Entropy
In open systems, it’s entirely possible for entropy to decrease locally, provided that there is an overall increase in entropy elsewhere. For example, the formation of a star or a planet involves the local reduction of entropy as matter coalesces into an ordered structure. This process releases energy into the surrounding space, increasing the total entropy of the universe.
The Role of Energy Flow in Life’s Complexity
Life on Earth is sustained by energy from the Sun. Plants capture solar energy through photosynthesis, creating complex organic molecules from simpler ones. This process decreases entropy within the plant but increases entropy in the environment due to the dissipation of heat.
Organisms maintain and increase their internal order by consuming energy and matter from their surroundings and releasing waste and heat back into the environment. This exchange ensures that while the organism becomes more ordered, the total entropy of the universe increases.
Evolution Amidst Increasing Entropy
Evolution is the process by which life adapts and becomes more complex over generations through natural selection and genetic variation. This increasing complexity within organisms does not violate the second law because it’s powered by energy inputs (like sunlight) and results in greater entropy production in the environment.
For example, as organisms grow and reproduce, they consume energy and release heat, contributing to the overall increase in entropy. The local decrease in entropy associated with increased organismal complexity is more than offset by the entropy produced by metabolic processes.
Philosophical Implications
The second law has profound philosophical implications regarding order and disorder in the universe. It suggests that while the universe trends toward increased entropy, pockets of decreased entropy (order) can and do form. These pockets are temporary and localized and are made possible by energy flows.
This understanding reconciles the existence of complex systems with the second law. It highlights that complexity and order are not only possible but are natural outcomes in a universe where energy is unevenly distributed and can flow from regions of high concentration (like stars) to regions of lower concentration.
Conclusion
In conclusion, the continuous increase of entropy in the universe does not preclude the emergence and evolution of complex life systems. Open systems like Earth harness energy inputs to create local order at the expense of increased disorder elsewhere. Evolution thrives in such conditions, enabling life to become more complex over time. The second law of thermodynamics and the existence of complex life are not contradictory but are intrinsically linked through the flow of energy and the resulting changes in entropy on both local and universal scales.
тут неплохо про это объяснено
Спасибо за ссылку на видео. В нём действительно хорошо объясняется, как энтропия и второй закон термодинамики влияют на возникновение сложных структур, таких как планеты и жизнь.
Позвольте дополнить объяснение. Второй закон термодинамики утверждает, что в замкнутой системе суммарная энтропия не может уменьшаться со временем; она либо увеличивается, либо остаётся постоянной. Энтропия — это мера беспорядка или неупорядоченности в системе. Однако это не означает, что в любой части системы беспорядок должен расти.
Локальное уменьшение энтропии
Земля и живые организмы являются открытыми системами, которые обмениваются энергией и веществом с окружением. На Землю постоянно поступает энергия от Солнца. Эта энергия используется для поддержания и увеличения порядка в живых организмах. Например, растения используют солнечную энергию для фотосинтеза, превращая простые молекулы в более сложные.
В то же время, процессы, происходящие на Земле, сопровождаются выделением тепла и увеличением энтропии окружающей среды. Совокупно это приводит к увеличению общей энтропии во Вселенной, что соответствует второму закону термодинамики.
Образование планет и звезд
Формирование планет и звезд также связано с локальным уменьшением энтропии. Гравитационные силы заставляют пыль и газ собираться в более плотные структуры. При этом выделяется энергия в виде тепла и излучения, что увеличивает энтропию окружающего пространства.
Эволюция и сложность жизни
Эволюция жизни ведет к появлению всё более сложных организмов. Это возможно благодаря постоянному притоку энергии и веществ из окружающей среды. Живые организмы потребляют энергию, поддерживая внутренний порядок, и выделяют тепло и отходы, увеличивая энтропию вокруг себя.
Заключение
Таким образом, возникновение Земли и развитие жизни не противоречат второму закону термодинамики. Локальные процессы образования порядка возможны при условии, что общее увеличение энтропии сохраняется. Это позволяет существовать сложным системам в постоянно меняющейся и расширяющейся Вселенной.
Если у вас есть дополнительные вопросы или вы хотите подробнее обсудить какую-либо тему, пожалуйста, спрашивайте.
Впервые задумался на эту тему как раз-таки из-за этого видео 
На деле есть некоторое количество исследований, где можно об этом почитать, например про связь гравитации, жизни и энтропии вот тут
P.S. бумажка старая, но одна из первых что я читал
Нельзя не вспомнить про What Is Life? Шредингера.
Если по законам стат. физики энтропия не убывает, то почему уравнения механики и теории относительности инвариантны относительно изменения направления оси времени?
В истинно-изолированной системе энтропия не должна меняться (и проверить мы это не можем). Но легко показать, что меняется она в квази-изолированной системе. В одной из книг я видел забавное доказательство через “квантовую пылинку”.
Да, не должна, если эта изолированная системы была изначально в равновесном состоянии.
Речь про любые, неравновесные в том числе.
А Н-теорема?
Зависит от того, о какой энтропии говорим. Если про энтропию Клаузиса (которая функция состояния термодинамическая), то там такой вывод не сделать.
Если же про информационую, то можем. Ну и последняя наиболее интересна, т.к в обычных случаях совпадает с энтропией Клаузиса, а в хитрых случаях (где они не равны), мы можем уменьшить энтропию Клаузиса до информационной, и будет казаться, что нарушаем второй закон. Банальный пример демон Максвелла, может в теории охладить газ до абсолютного нуля не прилагая усилий, но фактически для него энтропия газа изначально нулевая.
Ну, так почему энтропия газа не должна возрастать при эволюции из неравновесного состояния?
Информацию не теряем.
Если газ, например, изначально был в одной половине сосуда, а потом разлетелся на весь, то это останется в ограничениях в уравнениях движения. Эта связность нам фазовое пространство скукожит и оно будет отличаться от обычной поверхности фазового пространства, ограниченного условиями только по общей энергии и импульсу.
Конечно же при условии, что система идеально изолирована.