Processo de Criação Cósmica

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O que está sendo criado?

A filosofia da informação responde à questão mais fundamental da ontologia: o que existe e como surgiu Não respondemos à profunda questão de Gottfried Leibniz sobre como a matéria surgiu do nada, mas temos uma sugestão a respeito .

Desde o início dos tempos, a descrição mais geral possível do que é criado é a de nova informação . Em particular, trata-se de informação abstrata e imaterial que é incorporada em "estruturas de informação" materiais . A informação é o arranjo dos componentes materiais menores que compõem a estrutura.

Nem matéria nova nem energia nova estão sendo criadas – na verdade, a soma de matéria e energia é constante. A matéria está simplesmente sendo rearranjada, produzindo ordem a partir do caos.

Desde a formação de átomos até os planetas, estrelas e galáxias, as forças que criam todas as estruturas de informação não envolvem informação em si mesmas. A formação é passiva , sob o controle das quatro forças fundamentais: eletromagnetismo, interações nucleares fraca e forte e gravitação.

Os fenômenos cooperativos quânticos influenciam indiretamente essas forças, estabelecendo limites para as posições permitidas das partículas elementares. E o indeterminismo da física quântica introduz o acaso ontológico por trás do surgimento de novidades no universo.

Nossa história da evolução da informação começa com quarks e glúons, além de elétrons e fótons, formando novas partículas elementares como prótons e nêutrons, nos primeiros minutos da evolução cósmica .

Cerca de 380.000 anos depois, a temperatura caiu o suficiente para que prótons e elétrons formassem átomos de hidrogênio estáveis, e o universo tornou-se transparente à radiação ionizante que os mantinha em grande parte separados. Após esse período, a radiação de alta temperatura do gás plasma original ("bola de fogo") (agora resfriado a 5.000 K) pôde atravessar o universo e chegar à Terra como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, agora deslocada para o vermelho e resfriada a meros 2,7 K. Essa era é chamada de era da "recombinação", embora, tecnicamente, tenha sido a primeira "combinação" estável e duradoura dessas novas partículas elementares e o início de suas combinações posteriores em átomos e, mais tarde, em moléculas.

Entre esse período e algumas centenas de milhões de anos após o "Big Bang", o céu escureceu de um brilho intenso de 5000 K em todas as direções para um preto profundo, ainda mais escuro que o céu noturno atual. Com a pressão da radiação drasticamente reduzida (a energia da radiação foi convertida em energia de ligação dos átomos), as flutuações de densidade no gás hidrogênio começaram a se condensar em nuvens. A força da gravidade, relativamente fraca, mas de longo alcance, superou a pressão da radiação reduzida, e as nuvens de gás colapsaram, dando origem a protogaláxias, algumas das quais formaram "pequenas explosões" que colapsaram até se tornarem buracos negros. Este foi o início da evolução galáctica .

Algumas nuvens de hidrogênio entraram em estado de pausa quando seus núcleos aqueceram a temperaturas suficientemente altas para que a fusão termonuclear se iniciasse. A pressão da radiação interna voltou a aumentar, equilibrando a força da gravidade e formando estrelas, algumas com vidas muito longas — bilhões de anos. Este é o início da evolução estelar , na qual as estrelas convertem hidrogênio primordial em hélio em seus núcleos. Algumas estrelas também criam alguns dos elementos mais leves — lítio, berílio, boro, carbono, nitrogênio e oxigênio, por exemplo. Este foi o início da nucleossíntese, que, em última análise, cria todos os elementos químicos da nossa tabela periódica , principalmente no núcleo de estrelas gigantes que colapsam gravitacionalmente como supernovas, espalhando esses novos elementos pesados pelo espaço para formar uma segunda população estelar.

Os centros dessas supernovas atingem temperaturas e pressões que criam os elementos mais pesados. Os novos elementos se espalham pelo espaço interestelar e acabam em nuvens de poeira que se condensam novamente para formar estrelas de "segunda geração", como o nosso Sol, bem como planetas mais frios, como a Terra.

O céu negro e profundo dessa "era das trevas" de cem milhões de anos da evolução cósmica era então pontilhado pelos pontos brilhantes de estrelas recém-nascidas, muitas tão brilhantes e quentes que criavam esferas de gás ionizado (e alguma poeira) ao seu redor, as chamadas nebulosas.

A Terra é composta por todos esses elementos atômicos, moléculas complexas e algumas macromoléculas. A evolução química leva ao surgimento da vida. Hoje, as nuvens de poeira entre as estrelas da nossa Via Láctea contêm um número surpreendente dessas moléculas complexas encontradas em todos os seres vivos.

Chegou um momento em que algumas estruturas de informação na Terra (macromoléculas) se duplicaram. Erros aleatórios na replicação criam "espécies" de moléculas com diferentes taxas de reprodução, a forma inicial da evolução. A informação na estrutura original serve de modelo para a informação na duplicata, mas a informação em si não controla essa duplicação, como ocorrerá na evolução biológica.

Chega um momento posterior em que as estruturas de informação se comunicam entre si, permitindo que a informação controle ativamente o processo de sua replicação. Este é o caso de todos os seres vivos atuais .

A criação de informação sempre envolve mecânica quântica e termodinâmica.

A partir do momento em que duas ou mais partículas se agregam para formar uma estrutura maior (quarks e glúons para formar prótons e nêutrons nos primeiros minutos, bárions e elétrons para formar átomos algumas centenas de milhares de anos depois, ou átomos para formar moléculas), sua combinação é um fenômeno de cooperação quântica. É estatístico, uma questão de acaso ontológico , se elas conseguem formar uma " estrutura de informação " duradoura.

Podemos dizer que os componentes têm (pelo menos duas) " possibilidades alternativas ", de formar ou não uma estrutura de informação. Eles não escolhem entre essas possibilidades. A escolha é determinada aleatoriamente pelo que Paul Dirac chamou de "escolha da natureza".

À medida que cada nova estrutura de informação emergente adiciona informação ao universo, essa nova informação não será estável e a estrutura não será permanente, a menos que a redução na entropia local (a informação tem entropia negativa ) seja compensada por um aumento na entropia global positiva , para satisfazer a segunda lei da termodinâmica. Parte dessa entropia global é o calor (da energia de ligação) irradiado em uma reação exotérmica.

Três grandes cientistas contribuíram para nossa compreensão dessa fase pré-biológica da evolução cósmica: primeiro, a descoberta do acaso quântico por Albert Einstein em 1916 mostrou que a evolução do universo não era predeterminada pelas leis da física ou por um agente criador inteligente; segundo, sua teoria da relatividade geral, no mesmo ano, descobriu que o universo poderia estar se contraindo ou se expandindo, embora ele tenha adicionado erroneamente sua famosa constante cosmológica para tornar o universo estático, porque os astrônomos lhe disseram que o universo distante continha apenas "estrelas fixas".

O segundo colaborador foi o cientista e filósofo Arthur Stanley Eddington , cujas observações de 1918 sobre a curvatura da luz das estrelas ao redor do Sol durante um eclipse confirmaram a previsão de Einstein sobre a curvatura espacial e tornaram Einstein mundialmente famoso. O livro de Eddington de 1928, " A Natureza do Mundo Físico " , afirmava que o "princípio da incerteza" de Werner Heisenberg (uma consequência do acaso de Einstein) havia quebrado as barreiras e aberto a possibilidade do livre-arbítrio .

Em 1929, o astrônomo Edwin Hubble confirmou que o universo está em expansão e, alguns anos depois, Eddington sugeriu que essa expansão poderia escapar da suposta "morte térmica" do universo, implícita na segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia e a desordem estão sempre aumentando.

Em 1944, o físico quântico Erwin Schrödinger, em seu breve artigo "O que é a vida", explicou 1) como a informação genética poderia ser armazenada em uma macromolécula especial (atual DNA) e 2) como a vida precisa de uma fonte de energia com entropia negativa, a chamada "energia livre" ou energia disponível para realizar trabalho útil. Ele especulou que a fonte de entropia negativa seria o Sol e afirmou que "a vida se alimenta de entropia negativa".

Uma estrutura de informação se distingue de seus componentes distribuídos aleatoriamente. Os átomos em moléculas possuem relações espaciais fixas. Na molécula de hidrogênio, a distância entre os átomos de H e O é de 0,95 angstrom e o ângulo entre eles é de 104,5°.

Essa é a única possibilidade para a molécula em seu estado fundamental — cada molécula de hidrogênio contém exatamente a mesma informação interna que qualquer outra molécula de hidrogênio. Em contraste, as moléculas biológicas vivas possuem um grande número de possibilidades alternativas .

Quando as moléculas são dissociadas em seus átomos componentes, o número de distribuições possíveis W é enorme para componentes desconectados (alta entropia S ) em comparação com aqueles em relações moleculares fixas (baixa entropia).

É um erro assumir que qualquer distribuição específica de N átomos possui a mesma informação intrínseca e probabilidade que qualquer outra distribuição.

A redução da entropia local (criação de estrutura de informação) só é possível porque a expansão do universo está fornecendo um sumidouro de energia na forma de mais células no espaço de coordenadas por partícula. As células no espaço de momento são, em princípio, infinitas, mas sua população diminui como e^ ^(-kT) com o aumento da temperatura, como James Clerk Maxwell e Ludwig Boltzmann demonstraram na década de 1860.

Boltzmann definiu a entropia S como o logaritmo do número W de distribuições possíveis de partículas entre as células no espaço de fase, S = k lnW , onde k é a constante de Boltzmann.

A expansão do universo aumenta o número de células no espaço de fase (principalmente no espaço de coordenadas; o espaço de momento diminui com a temperatura), juntamente com a entropia máxima possível , e muito mais rápido do que a entropia real consegue acompanhar. Imagine um perfume escapando de um frasco para um cômodo e o cômodo se expandindo mais rápido do que as moléculas de perfume conseguem preenchê-lo uniformemente.

O universo começou em um estado de equilíbrio há cerca de 13,75 bilhões de anos. Naquela época, ele estava em seu nível máximo de entropia possível, mas com uma entropia muito menor do que a atual e muito, muito menor do que a entropia máxima possível hoje.

Em equilíbrio termodinâmico, existe apenas o movimento das partículas microscópicas constituintes ("o movimento que chamamos de calor"). A existência de estruturas macroscópicas, como estrelas e planetas, e seus movimentos, representa um desvio do equilíbrio termodinâmico. E esse desvio é o que chamamos de "entropia negativa".

A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia (ou desordem) de um sistema físico fechado aumenta até atingir um máximo, o estado de equilíbrio termodinâmico. A segunda lei exige que a entropia do universo esteja aumentando, e sempre esteve.

Esse fato comprovado do aumento da entropia levou muitos cientistas e filósofos a supor que o universo que temos está "caminhando" para uma "morte térmica". Eles acreditam que isso significa que o universo começou em um estado de informação muito elevado, já que a segunda lei da termodinâmica exige que qualquer organização ou ordem seja suscetível à deterioração. A informação que permanece hoje, em sua visão, sempre esteve aqui. Não há nada de novo sob o sol.

Mas o universo não é um sistema fechado . Ele está em um estado dinâmico de expansão, afastando-se do equilíbrio termodinâmico mais rapidamente do que os processos entrópicos conseguem acompanhar, como sugerido em 1935 por Arthur Stanley Eddington . A entropia máxima possível está aumentando muito mais rapidamente do que o aumento real da entropia. A diferença entre a entropia máxima possível e a entropia real é informação potencial, como demonstrado graficamente na década de 1970 por David Layzer .

A criação de estruturas de informação significa que, em algumas partes do universo, a entropia local está, de fato, diminuindo. A criação de um sistema de baixa entropia é sempre acompanhada pela irradiação de entropia positiva das estruturas locais para partes distantes do universo, como para o céu noturno, por exemplo. A entropia global total sempre aumenta, satisfazendo a segunda lei da termodinâmica, mesmo que nunca atinja a entropia máxima possível.

Algumas centenas de milhões de anos após a formação dos átomos, as forças gravitacionais atraíram nuvens desses átomos e moléculas para formar os planetas, estrelas e galáxias. A atração gravitacional envolve pouco acaso. Qualquer aleatoriedade quântica é neutralizada pela imensa quantidade de partículas. É por isso que a mecânica clássica de objetos grandes é " adequadamente determinada ".

A criação de objetos astrofísicos como planetas, estrelas e galáxias gera novas informações, mas a informação em si não está envolvida em sua criação, como ocorrerá com os seres vivos. As partículas nesses objetos são passivas, sofrem a ação de outros, e não "agem" por si mesmas.

Cerca de nove bilhões de anos depois, no planeta Terra, algumas macromoléculas muito complexas começaram a se replicar. Elas haviam codificado a informação necessária para se clonarem. Todas as estruturas de informação anteriores foram formadas passivamente , sob a influência de forças puramente físicas. A informação nessas macromoléculas participou ativamente de sua própria criação.

A criação de seres vivos é uma transição de participantes passivos para agentes ativos .

Um fluxo constante de energia com baixa entropia é necessário para sustentar a vida, como Erwin Schrödinger tornou famoso em seu ensaio de 1944, "O que é a vida". Ele escreveu que a vida se alimenta de baixa entropia e que o Sol é a fonte dessa entropia negativa e dessa ordem.

Em algum momento, as estruturas de informação ativas começaram a perceber suas vizinhas, provavelmente por meio de secreções químicas no ambiente. Essa foi a primeira comunicação entre estruturas de informação.

Por fim, a informação comunicada entre algumas entidades vivas consistia em ideias abstratas puras, de um ser pensante para outro. Essa informação não é matéria nem energia, embora precise de matéria para ser materializada e de energia para ser comunicada. Ela é a base de todo o conhecimento humano . A informação vai "além da lógica e da linguagem" em sua capacidade de representar a natureza.

Ao longo da história do processo de criação cósmica, a informação pode ser alterada por erros acidentais nos dados armazenados ou por ruído nos sinais comunicados. Por vezes, o ruído causa uma variação ou mutação na estrutura genética. Muito raramente, a mutação resulta numa melhoria que confere ao organismo maior sucesso reprodutivo. Isto explica, naturalmente, a evolução darwiniana das espécies.

Em resumo, podemos dividir a criação e a evolução das estruturas de informação em quatro épocas cósmicas:

1. Da origem à formação dos átomos (~380.000 anos) .

2. A formação de planetas, estrelas e galáxias, até mesmo supernovas e buracos negros (~400 milhões de anos) .

3. A criação e evolução da vida na Terra (aproximadamente 9 bilhões de anos).

4. A evolução da mente humana e a criação de informações abstratas armazenadas fora dos seres vivos .

A filosofia da informação (na verdade, a física e a biologia da informação ) identificou as duas etapas necessárias no processo para criar qualquer nova estrutura de informação .

1. O Passo Quântico . Sempre que a matéria é rearranjada para criar uma nova estrutura de informação, as forças de ligação quântica envolvem um colapso da função de onda que introduz um elemento de acaso . Sem possibilidades alternativas , nenhuma nova informação é possível. Com essas possibilidades, as coisas poderiam ter sido diferentes .

2) A Etapa Termodinâmica . A nova estrutura de informação reduz a entropia local . Ela não pode ser estável a menos que transfira entropia positiva suficiente para satisfazer a segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia total (desordem) deve sempre aumentar. O aumento da entropia global resulta do aumento das células do espaço de fase, devido à expansão do universo. De acordo com o Princípio de Boltzmann, a entropia é dada por S = k lnW . O aumento do volume do espaço significa que existem muito mais arranjos possíveis W para o número finito de partículas no universo observável. Todas essas possibilidades são resultado da expansão cósmica.

A Época 1 começa com temperatura e densidade extraordinariamente altas. A temperatura cai e a densidade diminui devido à expansão do universo. Os quarks estão compactados como partículas independentes na matéria pré-hadrônica até que a temperatura fique baixa o suficiente para que sejam congelados e se liguem em hádrons (prótons, nêutrons). Essas são as primeiras estruturas formadas. Durante grande parte dessa época, a entropia global está próxima do seu máximo (desordem, caos), mas é muito baixa em comparação com o que se tornará posteriormente. E a combinação de quarks em bárions é a primeira formação de objetos com entropia relativamente negativa.

A próxima fase ocorre quando o gás de elétrons livres de alta entropia começa a se ligar aos prótons nos átomos mais primitivos. O gás de elétrons livres era opticamente espesso em relação ao gás de fótons a temperaturas acima de vários milhares de graus, com um livre percurso médio extremamente curto entre os espalhamentos.

Não havia nenhum observador para testemunhar isso, mas o "céu" naquela época era mais quente do que a superfície do Sol atual em todas as direções. Estruturas materiais seriam instantaneamente derretidas, vaporizadas ou ionizadas. O universo estava repleto de um "plasma" de hidrogênio ionizado e uma pequena quantidade de hélio.

Os primeiros átomos neutros só se tornaram entidades estáveis pelo menos 380.000 anos após a origem do universo, quando a temperatura era de cerca de 5000 K.

Nos primeiros centenas de milhares de anos do universo primitivo, quando a matéria era um gás plasmático ionizado muito quente, elétrons ocasionalmente se combinavam com prótons para formar um átomo de hidrogênio. Em uma transição quântica de um estado quântico não ligado para um estado eletrônico ligado, o novo átomo irradiava a energia de ligação na forma de um fóton — a função de onda do elétron colapsava em um dos possíveis estados ligados.

Mas imediatamente, um fóton no campo de radiação quente reionizou o novo átomo. A informação nessa nova estrutura atômica não poderia durar até que o universo esfriasse o suficiente para se tornar transparente à radiação. Uma vez que o universo se tornasse transparente, a radiação poderia carregar a entropia positiva necessária para satisfazer a segunda lei da termodinâmica globalmente, e as novas estruturas atômicas deixadas para trás seriam bolsões de entropia negativa local.

Vemos esses fótons escapando, vindos hoje de todas as direções através do universo agora transparente, da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, os restos do "Big Bang" a quase 14 bilhões de anos-luz de distância. Esses fótons primordiais esfriaram de 5000 K para menos de alguns graus Kelvin hoje.

Época 2. Um processo semelhante em duas etapas é necessário para a formação de galáxias, estrelas e planetas, que começaram a se formar cerca de 400 milhões de anos após a sua origem. Quando as forças gravitacionais atraem enormes volumes de matéria, esta se aquece ao colapsar. Se um objeto gravitacional não pudesse irradiar esse calor, não poderia se tornar uma nova estrutura de informação como uma estrela ou galáxia.

O espaço entre as galáxias em formação, para o qual a entropia positiva pode ser irradiada, é fornecido pela expansão do universo . Sem a expansão, nenhuma nova informação seria possível no universo.

Sem dúvida, o acaso quântico desempenha um papel mínimo ou nenhum nas estruturas gravitacionais. A força da gravidade é esmagadoramente determinística . O mesmo se aplica a partículas fundamentais como prótons, nêutrons, átomos e moléculas puramente químicas. As moléculas biológicas (vivas) são uma história completamente diferente, como veremos. Algumas usam suas informações internas, juntamente com informações ambientais, para decidir o que se tornarão.

Todas essas estruturas de informação cósmicas puramente físicas são passivas em termos de informação . Suas interações seguem leis simples da " física reducionista de baixo para cima " .

Mas as estruturas biológicas da vida na Terra estão longe de ser passivas. Elas possuem a extraordinária capacidade ativa e emergente , "de cima para baixo", de replicar e processar informações, comunicando então informações vitais entre suas partes. A informação imaterial é uma força causal que gerencia a matéria e a energia em uma estrutura de informação viva.

Os organismos vivos exibem um comportamento intencional chamado teleonomia ou enteléquia , e não a teleologia que muitos filósofos e teólogos acreditam ser preexistente à sua existência. Os seres vivos, você e eu, somos estruturas de informação dinâmicas e em constante crescimento, formas através das quais a matéria e a energia fluem continuamente. E é o processamento da informação que controla esses fluxos!

A informação é o espírito moderno , o fantasma na máquina, a mente no corpo. É a alma , e quando morremos, é a nossa informação que perece. A matéria permanece.

Sem dúvida, alguns dos nossos propósitos humanos são simplesmente herdados, "inerentes", como pensava Immanuel Kant . São "teleológicos" no sentido de que seu "telos" preexistia à existência do indivíduo. Mas nem todos os nossos ancestrais possuíam esses propósitos. Em algum momento, alguns ancestrais adquiriram novos propósitos. "O que é a priori em um indivíduo era a posteriori em sua linhagem ancestral."

Finalmente, os mesmos dois passos — primeiro possibilidades alternativas aleatórias , depois resultados adequadamente determinados — estão envolvidos em nossas mentes quando criamos uma nova ideia! A maioria de nossas ideias é simplesmente herdada como conhecimento tradicional de nossa cultura, mas alguns pensamentos novos são obra de nossos indivíduos criativos. Albert Einstein os chamou de "criações livres da mente humana". Nesse sentido, somos todos cocriadores do universo.

A filosofia da informação conta uma história de evolução cósmica e biológica que é um único processo de criação, desde a matéria cósmica original até as mentes imateriais que agora descobriram o próprio processo de criação!

Infelizmente, a criação cósmica é terrivelmente desperdiçadora. No equilíbrio existencial entre as forças da destruição e as forças da criação, não há disputa. O lado sombrio é avassalador. Por meio de medidas físicas quantitativas de matéria e energia, há muito mais caos do que cosmos em nosso universo. Mas é o cosmos que prezamos, a informação que valorizamos .

A filosofia da informação concentra-se nas estruturas de informação qualitativamente valiosas do universo. As forças destrutivas são entrópicas, aumentando a entropia e a desordem. As forças criativas são antientrópicas, aumentando a ordem e a informação. Chamamos-lhes forças ergódicas .

Por informação, entendemos uma quantidade que pode ser compreendida matemática e fisicamente. Corresponde ao significado de informação no senso comum, no sentido de comunicar ou informar. Corresponde também à informação armazenada em livros e computadores. Mas também mede a informação em qualquer objeto físico, como uma pedra ou um floco de neve, em um processo de produção como uma receita ou fórmula, e a informação em sistemas biológicos, incluindo estruturas celulares e de órgãos e o código genético.

Matematicamente, a informação está relacionada à medida da desordem conhecida como a grandeza termodinâmica chamada "entropia". Ludwig Boltzmann derivou a famosa fórmula S = k log W , onde S é a entropia e W é a probabilidade — o número de maneiras pelas quais os componentes internos (as partículas de matéria e energia do sistema) podem ser rearranjados e ainda assim constituir o mesmo sistema. Assim, a informação está relacionada à probabilidade e às possibilidades de diferentes arranjos da matéria.

A informação a que nos referimos está intimamente relacionada com a "entropia negativa", o afastamento de um sistema físico do caos puro, do "equilíbrio termodinâmico".

"Entropia negativa" é simplesmente a diferença entre a entropia máxima possível (onde todas as partículas em um sistema físico estão em um estado máximo de desordem, não havendo estrutura visível) e a entropia real .

Em um estado de equilíbrio termodinâmico, existe apenas o movimento das partículas microscópicas constituintes ("o movimento que chamamos de calor"). A existência de estruturas macroscópicas, como as estrelas e os planetas, e seus movimentos, representa um desvio do equilíbrio termodinâmico. E esse desvio é o que chamamos de "entropia negativa".

A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia (ou desordem) de um sistema físico fechado aumenta até atingir um máximo, o estado de equilíbrio termodinâmico. Isso pressupõe que a entropia do universo esteja aumentando e sempre tenha estado.

Esse fato comprovado do aumento da entropia levou muitos cientistas e filósofos a supor que o universo que temos está "caminhando" para uma "morte térmica". Eles acreditavam que isso significava que o universo devia ter começado em um estado de informação muito elevado, já que a segunda lei da termodinâmica exige que qualquer organização ou ordem seja suscetível à deterioração. A informação que permanece hoje, em sua visão, sempre esteve aqui. Não há nada de novo sob o sol.

Mas o universo não é um sistema fechado . Ele está em um estado dinâmico de expansão, afastando-se do equilíbrio termodinâmico mais rapidamente do que os processos entrópicos conseguem acompanhar. A entropia máxima possível está aumentando muito mais rápido do que o aumento real da entropia. A diferença entre a entropia máxima possível e a entropia real é informação potencial, como demonstrado por David Layzer .

A criação de estruturas de informação significa que, em algumas partes do universo, a entropia local está de fato diminuindo. A criação de um sistema de baixa entropia é sempre acompanhada pela radiação de entropia das estruturas locais para partes distantes do universo, como para o céu noturno, por exemplo.

À medida que o universo se expande (veja a figura), tanto a entropia positiva quanto a negativa são geradas. A entropia termodinâmica normal, conhecida como Entropia de Boltzmann, é representada pela grande seta preta. A entropia negativa, frequentemente chamada de Entropia de Shannon, é uma medida do conteúdo de informação no universo em evolução.

Assim, a entropia e a informação podem aumentar simultaneamente no universo em expansão. Geralmente, existem dois fluxos de entropia/informação. Em qualquer processo, o aumento positivo da entropia é sempre pelo menos igual, e geralmente ordens de magnitude maior, que a entropia negativa em quaisquer estruturas de informação criadas. A entropia positiva deve exceder a negativa para satisfazer a segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia total sempre aumenta.

As partículas materiais são as primeiras estruturas de informação a se formarem no universo. São quarks, bárions e núcleos atômicos, que se combinam com elétrons para formar átomos e, eventualmente, moléculas, quando a temperatura estiver suficientemente baixa. Essas partículas materiais são atraídas umas pelas outras pela força da gravitação universal, formando as gigantescas estruturas de informação das galáxias, estrelas e planetas.

Partículas microscópicas da mecânica quântica e enormes sistemas autogravitantes são ambos estáveis e possuem vidas úteis extremamente longas.

Quando as estrelas se formam, elas se tornam mais uma fonte de radiação depois da fonte cósmica original do Big Bang, que esfriou até 3 graus Kelvin (3K) e brilha como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Nossa radiação solar tem uma alta temperatura de cor (5780 K), mas uma baixa temperatura de conteúdo energético (273 K). Ela está fora do equilíbrio e é a fonte de toda a entropia negativa geradora de informação que impulsiona a evolução biológica na Terra.

Note que a fração da luz solar que atinge a Terra é menos de um bilionésimo da luz que passa e se perde no espaço.

Uma pequena fração da energia solar que incide sobre a Terra é convertida em estruturas de informação para plantas e animais. A maior parte é convertida em calor e irradiada como energia residual para o céu noturno.

A Evolução da Vida

Toda estrutura biológica é uma estrutura de informação quântica. O DNA manteve sua estrutura de informação estável (novamente, graças à extraordinária estabilidade das estruturas quânticas) ao longo de bilhões de anos, mesmo na presença constante de caos e ruído.

Com o surgimento da informação teleonômica (intencional) em sistemas autorreplicantes, o mesmo processo central subjaz a toda a criação biológica. Mas agora algumas mudanças aleatórias nas estruturas de informação são rejeitadas pela seleção natural, enquanto outras se reproduzem com sucesso.

O conteúdo informacional estável de um ser humano sobrevive a muitas mudanças no conteúdo material do corpo durante a vida de uma pessoa. Somente com a morte a informação mental (espírito, alma) se dissipa — a menos que esteja armazenada em algum lugar.

A informação aumenta e somos co-criadores do universo.

A criação de estruturas de informação significa que hoje existe mais informação no universo do que em qualquer época anterior. Esse fato de aumento da informação se encaixa bem com um universo indeterminado que ainda está se criando. Nesse universo, estrelas ainda estão se formando, sistemas biológicos estão criando novas espécies e seres humanos inteligentes são cocriadores do mundo em que vivemos.

A teoria da evolução de Darwin requer variações aleatórias seguidas de seleção natural. Uma vez compreendido que o DNA carregava a informação contida no código genético, argumentou-se que mutações pontuais aleatórias eram a fonte das variações necessárias para o desenvolvimento de novas espécies. No entanto, o enorme conteúdo de informação do DNA, mesmo as sequências gênicas que codificam proteínas específicas, mostrou-se demasiado grande para que mutações pontuais aleatórias tivessem tempo suficiente para produzir as diferenças conhecidas no DNA das espécies.

Os críticos da síntese moderna afirmavam que o "acaso" não poderia explicar a evolução e buscavam outros mecanismos mais determinísticos .

Mas, nos últimos anos, descobrimos que grandes sequências significativas de DNA podem "saltar" aleatoriamente de um lugar para outro no DNA cromossômico, movendo um elemento funcional para outro local no organismo em desenvolvimento. James A. Shapiro chama esses elementos genéticos móveis de "engenharia genética natural". Eles se baseiam na descoberta dos "genes saltadores" feita por Barbara McClintock na década de 1960.

Agora sabemos que a mudança evolutiva ainda é impulsionada pelo "acaso", provavelmente ainda pelo acaso quântico, mas agora, em vez de dois bits de nova informação (uma letra do código genético A, G, C, T corresponde a cerca de dois bits), variações aleatórias podem adicionar milhares de bits de nova informação, reduzindo consideravelmente o tempo necessário para produzir mudanças genéticas significativas na evolução da vida.

A Evolução da Mente

A quantidade total de informação mental em um ser humano vivo é ordens de magnitude menor do que o conteúdo e a taxa de processamento de informação do corpo. Mas as estruturas de informação criadas pelos humanos fora do corpo, na forma de conhecimento externo (que chamamos de Soma ), incluindo a enorme coleção de artefatos humanos, rivalizam com o conteúdo total de informação biológica.

A filosofia da informação considera a mente como a informação imaterial no cérebro, que é visto como um processador biológico de informações. A mente é o software no hardware do cérebro.
A "substância" da mente é informação pura. A informação não é matéria nem energia, embora precise de matéria para sua materialização e de energia para sua comunicação.

Na filosofia antiga, mente e corpo formavam um dos dualismos clássicos , como idealismo versus materialismo, o problema do um (monismo) ou do múltiplo (pluralismo), a distinção entre essência e existência, entre universais e particulares, entre o eterno e o efêmero.

Quando mente e corpo são vistos hoje como um dualismo , a ênfase recai na mente, ou seja, na informação, sendo fundamentalmente diferente do cérebro material. Dado que o universo está continuamente criando novas informações, reorganizando a matéria existente, essa é uma diferença importante e compreensível. A matéria (e a energia) é conservada, uma constante do universo. A informação não é conservada; ela é a fonte da verdadeira novidade, incluindo novos pensamentos na mente que levam a novas coisas no mundo humano.

Os processos mentais também são resultado do processo central de duas etapas que cria toda a informação. Trata-se de uma combinação de dois processos físicos distintos, um mecânico-quântico e o outro termodinâmico. Compreender esse processo criativo central é o mais próximo que provavelmente chegaremos de compreender a ideia de um criador antropomórfico do universo, uma providência divina ainda presente, a fonte cósmica de tudo o que é bom e mau .

Como vimos, tudo o que foi criado desde a origem do universo, há mais de treze bilhões de anos, envolveu apenas dois processos físicos fundamentais que se combinam para formar o núcleo de todos os processos criativos. Essas duas etapas ocorrem sempre que um único bit de nova informação é criada e entra no universo. Na mente, descrevemos um modelo de criatividade e livre-arbítrio em dois estágios .

Considerando as "leis da natureza" e o "passado fixo" imediatamente anterior a uma decisão, os filósofos questionam como um agente livre pode ter quaisquer alternativas possíveis. Isso ocorre em parte porque eles imaginam uma linha do tempo para a decisão que reduz o processo decisório a um único instante.

Reduzir a decisão a um único momento entre o passado fixo e fechado e o futuro aberto e ambíguo torna difícil perceber os pensamentos livres da mente seguidos pela ação voluntária e adequadamente determinada do corpo.

Mas o Modelo da Mente em Dois Estágios não se limita a uma única etapa de geração de possibilidades alternativas seguida por uma única etapa de determinação pela vontade. Ele é melhor compreendido como um processo contínuo de geração de possibilidades pela Micromente (partes do cérebro que se permitem ser influenciadas por ruídos) e escolhas adequadamente determinadas feitas de tempos em tempos pela Macromente (as mesmas partes do cérebro, talvez, mas agora filtrando e eliminando os ruídos que poderiam tornar a determinação aleatória).

Em particular, observe que um tipo especial de decisão pode ocorrer quando a Mente Macro considera que nenhuma das opções atuais é boa o suficiente para ser aprovada pelo caráter e pelos valores do agente. A Mente Macro, então, poderia dizer figurativamente à Mente Micro: "Pense novamente!"

Muitos filósofos se perguntaram como um agente poderia agir de forma diferente exatamente nas mesmas circunstâncias . Como os seres humanos são organismos inteligentes e considerando a miríade de circunstâncias possíveis, é impossível que um agente se encontre sempre exatamente nas mesmas circunstâncias. A memória do agente (informação armazenada) de circunstâncias semelhantes anteriores garante isso.

Essa visão ainda cria uma separação artificial entre a aleatoriedade criativa da Micromente e a avaliação deliberativa da Macromente. Essas duas capacidades da mente podem ocorrer simultaneamente. Isso pode ser visualizado pela decisão ocasional de voltar atrás e repensar, quando as alternativas disponíveis não são boas o suficiente para satisfazer as demandas do caráter e dos valores do agente, ou pela percepção de que a Micromente subconsciente pode ainda estar gerando possibilidades enquanto a Macromente está no meio de suas avaliações.

Por fim, nem todas as decisões no modelo de dois estágios terminam com uma " deliberação" adequadamente determinada, ou talvez possamos chamá-la simplesmente de autodeterminação . Muitas vezes, a avaliação das possibilidades produz duas ou mais alternativas que parecem ter valor mais ou menos igual.

Nesse caso, o agente pode escolher aleatoriamente entre essas alternativas, mas ter ótimos motivos para assumir a responsabilidade por qualquer uma que seja escolhida. Isso está relacionado à antiga liberdade de indiferença .

Gosto de chamar essa decisão de liberdade indeterminada , porque ela permanece indeterminada no momento da decisão. Ela não foi determinada por deliberações, embora possamos dizer que o agente escolhe “deliberadamente” ao acaso.

Finalmente, com o surgimento de organismos autoconscientes e a criação de informações extrabiológicas armazenadas no ambiente, o mesmo processo central de geração de informações está na base da comunicação, da consciência , do livre-arbítrio e da criatividade .

Muitos filósofos analisaram a visão mecanicista newtoniana do universo e concluíram que ela é indiferente à humanidade. A visão do século XIX de uma morte térmica inevitável para o universo levou a uma perspectiva nitidamente pessimista.

A filosofia da informação oferece uma visão muito mais otimista, que apoia a ideia de um universo providencial. Nossos processos "ergódicos" de criação de informação são a fonte de tudo que tem valor no universo.

Algo que surgiu do nada

A explicação mais simples possível para um universo que foi precedido pelo nada seria assumir que o que surgiu foram duas coisas exatamente opostas uma à outra, de modo que, se elas se recombinassem, voltaríamos ao nada. Zero = +1 e -1.

Matéria e antimatéria não são suficientes, pois quando se recombinam, tornam-se energia pura. Portanto, buscamos algo como um sistema mecânico clássico com energia potencial V e energia cinética K. Um sistema clássico tão simples apresenta as mesmas três possibilidades para a expansão do universo e seu destino final.

Se a energia gravitacional de ligação V exceder a energia cinética K (K - V < 0), o universo eventualmente deixará de se expandir e entrará em colapso sobre si mesmo. Esse era o caso do universo "com curvatura positiva" antes de Walter Baade descobrir que Andrômeda estava duas vezes mais distante do que se esperava, portanto, hoje acredita-se que o espaço do universo tenha curvatura negativa e esteja em constante expansão.
Se a energia cinética K exceder a energia potencial gravitacional V (K - V > 0), o espaço terá uma curvatura negativa, o universo se expandirá para sempre e continuará se expandindo quando t = ∞.
Se K - V = 0, este é o chamado universo plano . Ele se expandirá para sempre, mas em t = ∞ o universo deixará de se mover. A curvatura média é zero.

Cosmogênese

Cosmogênese foi o título escolhido por David Layzer para seu livro mais importante, Cosmogênese: O Crescimento da Ordem no Universo .

É quase certo que Layzer conhecia a origem desse termo tão útil, embora não o tenha mencionado em seu livro. Cosmogênese foi cunhado pelo grande padre e cientista francês Pierre Teilhard de Chardin em sua obra mais famosa, O Fenômeno Humano .

Cosmogênese de Teilhard

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Introdução	Capítulo 1.2 - Física
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