La evolución y la flecha del tiempo

Question

No quiero preguntar acerca de las posibles soluciones a la flecha del tiempo. Por el contrario, quiero tomar como un hecho que es el caso de el universo, pero luego pedir una extraña pregunta acerca de su aplicabilidad (o falta de ella) a la superficie de la tierra.

La superficie de la tierra no es, ciertamente, un sistema cerrado, en el que se recibe una tremenda energía del sol. Por esa sola razón, no hay ninguna razón para creer que su entropía debe aumentar con el tiempo. No debería ser capaz de concluir que, para los procesos que sólo son sensibles a las condiciones en la superficie de la tierra, no es la flecha del tiempo ? No debería ser este el caso de la vida como un todo ? Si yo fuera a estudiar a gran escala de la formación de la estructura en el universo, sería conveniente tener en cuenta que habrá una asimetría en el cambio de entropía entre una dirección y otra, dada la baja entropía de las condiciones iniciales. La evolución de la vida también, evidentemente, sigue esta asimetría en el que si yo le preguntara en qué dirección de tiempo que tendría que ir para encontrar el ancestro común de 2 animales, sería la misma que la baja entropía dirección de el universo, pero no hay una razón clara por la que debe ser el caso (en otras palabras, si yo tuviera que reconstruir el árbol de la vida, no sería una dirección en la que las ramas puede fluir fuera de los puntos, pero nunca en ellos). Las bacterias que flotan alrededor de un charco de agua son poco sensibles a la entropía de las condiciones de todo el universo, y sólo se preocupan por su entorno inmediato. De manera más general, como he señalado, no hay ninguna razón para pensar que la superficie de la tierra tiene mayor entropía en un mil millones de años. Entonces, ¿por qué la vida no puede aparecer en el futuro, y evolucionar "hacia atrás" en relación a nosotros, que conduce a un tiempo separados invertido árbol de la vida de nosotros ? ¿Por qué no hay un segundo árbol de la vida que ve el tiempo "hacia atrás" con respecto a nosotros, con los seres vivos que parecen multiplicarse "hacia atrás" en el tiempo ?

Más generalmente, si este no es el caso de la superficie de la tierra, si la energía del sol no es suficiente para lograrlo, puede existir sistemas locales cuya flecha del tiempo será el que enfrente de el global de la flecha del tiempo ?

Answer 1

La superficie de la tierra no es, ciertamente, un sistema cerrado, en el que se recibe una tremenda energía del sol. Por esa sola razón, no hay ninguna razón para creer que su entropía debe aumentar con el tiempo.

No decimos que un charco del nivel de agua debe aumentar siempre, porque no hay agua que fluye en él. Si hay entradas así como de las salidas, debemos buscar otra cosa para tener una idea de donde el equilibrio debe mentir. En el caso de la biosfera de la Tierra el balance de energía, esto es dictada por la radiación transferencia de calor. Recibimos la energía del sol, y nos irradiar energía hacia el espacio. Esto forma muy específica de radiación problema de física, para el que conoce la física predice con precisión la temperatura.

La afluencia de energía (como los rayos de luz) es relativamente constante. La salida está dictado por la radiación térmica en el espacio, y que es dictado por bastante constante de los parámetros, por lo que no es de extrañar que la temperatura de la Tierra es relativamente constante. Que es, a menos que su albedo cambios por alguna razón, como algunas especies de mamíferos inducción de reacciones de combustión con geológica reservas de hidrocarburos, lo que provoca un fuerte cambio en el promedio del espectro de absorción de la atmósfera alrededor de las energías térmica.

A medida que la temperatura y el contenido de materia de la biosfera se mantiene relativamente constante, también lo hace su entropía. "La vida en la Tierra" es una colección de eventos habilitado por un flujo de energía de una reserva a otro.

La evolución de la vida también, evidentemente, sigue esta asimetría en el que si yo le preguntara en qué dirección de tiempo que tendría que ir para encontrar el ancestro común de 2 animales, sería la misma que la baja entropía dirección de el universo, pero no hay una razón clara por la que debería ser el caso.

Físicamente, debemos explicar por qué la historia existe. La mayoría de los problemas principales es que las leyes de la física son generalmente reversibles en el tiempo. Eso significa que en las ecuaciones no podemos decirle al pasado desde el futuro. Nuestra respuesta es incompleta, pero aún así es bastante bueno. El punto del big bang en sí tenía muy baja entropía, si no el más bajo posible de la entropía. Así que, obviamente, aumenta la entropía en una dirección, de lo contrario se conoce como el futuro. Los detalles se trabajó en la termodinámica.

La evolución no modificar este desafío a menos de un argumento puede ser presentado, que exige más que demostrar que la historia existe. No hay ningún enfoque fructífero dentro de su argumento para ello. Los antepasados comunes son sólo un componente de la historia. Así de larga, ya que las especies extintas.

Podemos (y hacer) reformular la física a la específica del subsistema del universo que es la biosfera. Existe abundante de baja entropía de la energía que fluye desde el sol, y la energía se libera a través de la radiación térmica. Entre esos dos puntos es la energía se almacena, podría ser utilizado en una molécula de ATP, que podría ser utilizado una vez y, a continuación, obtener reciclados y utilizados de nuevo, podría ser utilizado mecánicamente por un animal, y luego se disipa en forma de calor. Después de que la energía es disipada en forma de calor, es sólo una cuestión de tiempo antes de que la energía sale de la Tierra a través de la radiación térmica en el espacio.

Que la radiación es muy alta entropía, y formalmente contienen toda la información acerca de todo lo que ha sucedido (y dentro) de la Tierra. Prácticamente nunca vamos a recuperar esta información, pero el físico argumento sobre el balance de energía y el nivel de desorden de que la energía debe ser perfectamente claro. Esto no tiene nada que ver con la evolución, excepto que se permite para que la evolución existe. Nosotros nunca se requiere nada más.

Answer 2

La solución a este problema consiste en considerar a la física de procesamiento de la información. La vida consiste en el procesamiento de la información en al menos dos maneras distintas.

Primera evolución puede ser considerada una forma de procesamiento de la información. La mutación produce variaciones entre los genes. Algunas de las variantes de propagación en un medio determinado, otros no. A lo largo del tiempo la población de los genes de los cambios en la manera de incorporar el tipo de información que afecta a si un gen se las arregla para copiarse a sí mismo o no en ese entorno. En segundo lugar, un organismo individual puede tener sensores que monitorizan el entorno y capaz de responder a algunas de las formas en que el ambiente puede cambiar.

Y la vida en general implica hacer lógicamente irreversible de procesamiento de la información, y esto tiene un coste en términos de aumento de la entropía. Evolución tira a la basura cualquier variante de un gen que no logran propagar. Los organismos tirar parte de la información de sus sensores. Los organismos de hacer las cosas como matar a sensescent las células, es decir, - tiran la información en las celdas. La lectura del ADN tampoco es termodinámicamente reversible, ver

http://www.pitt.edu/~jdnorton/lectures/Rotman_Summer_School_2013/thermo_computing_docs/Bennett_1982.pdf.

Answer 3

De hecho, creo que la producción de la vida, en realidad es un ejemplo de gran escala orden que emerge de una forma más homogénea, por lo que la evolución en general es probablemente un ejemplo de reducción de la entropía de "el sistema", lo que se define como (hecho posible por el aumento de la entropía del resto del universo, ya que como dices la biosfera no es un sistema aislado).

En cuanto a por qué el proceso no podría ocurrir en ambas direcciones en el tiempo, yo no creo que haya ningún termodinámico razón, en principio, que no se podía tener una especie de atrás de la evolución. De hecho, yo creo que eso ocurra. Usted podría pensar, por ejemplo, el hecho de que el actual homo sapiens incluye genes de neanderthal y cro magnon y, probablemente, otros de los primeros homínidos. Si usted fuera a mirar en el árbol de la vida, tendríamos conexiones hacia atrás a varias sub-especies. Otro ejemplo podría ser la de considerar a los organismos que dependen de los sindicatos simbiótico sea uno con el otro; en un sentido, se han fusionado en un único organismo, pero sus linajes divergentes si el rastro hacia atrás (tiempo convencional).

Más en general, sin embargo, si usted quiere pensar en el cambio de entropía de un sistema que está localizado (en el tiempo y en el espacio), creo que es útil recordar que la entropía es sólo una medida de la cantidad de microstates correspondiente a un determinado macrostate. El aumento de la entropía sólo significa avanzar hacia un estado más disponible microstates, que se vuelve más y más probable cuanto mayor sea el número de microstates se convierte. No dependen necesariamente de la entropía del universo como un todo, o en el hecho de que el universo comenzó en un bajo de entropía de estado.

Answer 4

En mi opinión, no hay un malentendido en lo que la flecha del tiempo, la entropía y qué hora es.

El tiempo es una manera de medir los cambios en el espacio:dx/dt ,dy/dt , dz/dt. Tome un mapa de contorno. Si no existiera el tiempo, el contorno es invariante. En forma similar a lo que si no había dx/dy, dy/dz,dz/dx ... el espacio tridimensional sería una inmutable, invariable en el volumen, sin contornos, las modificaciones observadas en los contornos de la fuerza hacia una definición de tiempo. Algunos contornos dar los cambios que se utilizan como relojes, para medir el tiempo, a partir de la noche/día para el año de reloj, para que el reloj atómico

En nuestras teorías físicas, de la misma manera que definimos (x,y,z) definimos t para medir el tiempo.

Experimentalmente, por las observaciones, en contraste con las dimensiones del espacio, el tiempo sólo aumenta. Esto ha sido incorporado en nuestras teorías, y una elegante manera de definir el tiempo ha sido por el uso de la entropía, que la entropía siempre aumenta o se mantiene la misma en sistemas cerrados.

No puede ser de subsistemas que tienen la disminución de la entropía, el equilibrio adoptadas por el resto de todo el sistema cerrado. Ejemplo: la formación de cristales a partir de una fase líquida. Otro ejemplo es el organismo vivo de una sopa de sustentación, (la energía es de alguna forma); todo el sistema tiene el aumento de la entropía, el organismo vivo continuamente disminuye su entropía el saldo de ser tomada por el medio ambiente.

Se puede definir una flecha del tiempo en un cuerpo físico, incluso uno que comienza con la baja entropía, como un cristal. Tomar un cristal y la puso en un vacío . Será que irradia la radiación del cuerpo negro, es decir, que se va aumentando el valor original de la entropía para "crystal + radiación"