Na minha palestra sobre Autoorganização em Sistemas Complexos, apresentada em Siena para o encontro CCS25 de Georgi, em 4 de setembro, e na palestra Evo Devo Scholar's Talk, em 12 de setembro , descrevi o demônio inteligente de Laplace e o universo de Seth Lloyd como um computador.

Ambos consideram a informação no universo como uma constante conservada .

Também discutimos a previsão de Lord Kelvin e Herman Helmholtz sobre a morte térmica do universo .

Mas as estruturas de informação complexas não são constantes e certamente não estão diminuindo!

Descrevi meu trabalho seguindo as ideias de Arthur Stanley Eddington e David Layzer .

Mostrei como a expansão do universo tem evitado a segunda lei da termodinâmica desde os primeiros instantes do tempo, criando estruturas de informação desde partículas elementares até estrelas como o nosso Sol e o planeta Terra com sua biosfera .

Adaptei os diagramas do livro Cosmogenesis, de Layzer (1989) , para criar a
representação de Eddington/Layzer do crescimento da informação (e da entropia) no universo.

Entre a entropia real e a entropia máxima possível, você pode ver que há bastante espaço para a formação de galáxias, estrelas e planetas.

A expansão do espaço cria novas localizações possíveis no espaço de fase, produzindo bolsões de entropia negativa. Quando uma estrutura de informação real se forma localmente , ela não será estável a menos que irradie entropia positiva para satisfazer a segunda lei globalmente .

Chamo a esses dois passos, primeiro as possibilidades e depois uma realidade , o processo de criação cósmica .

Essas duas etapas ou dois estágios são, em primeiro lugar, possibilidades indeterminísticas (aleatórias) e, em segundo lugar, uma escolha ou seleção adequadamente determinada (não predeterminada !).

É exatamente assim que funciona a teoria da comunicação de informações de Claude Shannon , mostrando a íntima conexão entre entropia negativa e informação!

A filosofia da informação propõe quatro processos desse tipo, todos impulsionados por possibilidades aleatórias.

1. Para Shannon, devem existir múltiplas mensagens possíveis. Se houver apenas uma mensagem possível, nenhuma informação é comunicada.
2. Para o universo, sem a expansão que cria novas possibilidades no espaço de fases, o universo seria fechado e sofreria uma " morte térmica "!
3. Ernst Mayr chamou a evolução darwiniana de um processo de duas etapas. Sem variações aleatórias, não haveria novas espécies.
4. No modelo de dois estágios do livre-arbítrio humano, sem a mente produzindo novos pensamentos aleatórios, não haveria ações livres.

O universo começou com quarks, glúons, elétrons e fótons primordiais. Nos primeiros minutos após a origem, o processo de criação cósmica produziu as estruturas de informação mais primitivas: prótons e nêutrons. 380.000 anos depois, o plasma ionizado resfriou até a temperatura da superfície do Sol, permitindo que esses prótons e elétrons formassem átomos, tornando o universo transparente. Isso nos permitiu, hoje, enxergar o passado e observar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Galáxias, estrelas e planetas começaram a se formar cerca de 400 milhões de anos após sua origem.

O Sol, uma estrela do tipo Population I, formou-se há apenas cerca de 4,5 bilhões de anos, juntamente com seus planetas, e a vida surgiu rapidamente, cerca de meio bilhão de anos depois.

Discutimos como Erwin Schrödinger argumentou, de forma memorável, que a vida "se alimenta de entropia negativa".

A fonte de entropia negativa de Schrödinger era o nosso Sol. Com o Sol brilhante como fonte de calor e o céu noturno escuro como dissipador de calor, a Terra funciona como uma máquina termodinâmica.

Mas Schrödinger não sabia como o Sol (e todas as estrelas) se tornaram uma fonte tão grande de entropia negativa. Seguindo Eddington e Layzer, expliquei isso através do processo de criação cósmica .

O primeiro livro de Davies, *The Physics of Time Asymmetry* , de 1974, explorou a " flecha do tempo ". Na segunda edição, de 1977, Davies citou o artigo de David Layzer de 1975, *The Arrow of Time*, publicado na Scientific American . Esse artigo e o livro de Layzer de 1989, *Cosmogenesis: The Growth of Order in the Universe*, são fundamentais para a compreensão do pensamento mais recente de Davies sobre a origem da vida.

Vinte anos depois, Davies e dois colegas editaram o volume de 1994 intitulado " Origens Físicas da Assimetria Temporal" .

Davies contribuiu com o artigo "Stirring up Trouble" (Criando Problemas). Sem mencionar o artigo "Arrow of Time" (Flecha do Tempo) de David Layzer , de 1975, ou o livro de Layzer de 1989 sobre o Crescimento da Ordem , Davies cunhou o termo "lacuna de entropia" para descrever a percepção de Layzer de que a entropia máxima possível aumenta mais rapidamente do que a entropia real.

Essa transição do equilíbrio para o desequilíbrio não constitui uma violação da segunda lei da termodinâmica Não. O que aconteceu está ilustrado na Figura 3. Em um instante de aproximadamente um segundo, o conteúdo material do universo estava em estado de equilíbrio, possuindo a entropia máxima possível para as restrições daquele momento. À medida que o universo se expandiu, no entanto, a entropia máxima possível aumentou. A entropia real também aumentou, mas mais lentamente. Em particular, o tempo de relaxamento dos processos nucleares para permitir que o material cosmológico acompanhasse as mudanças nas restrições (devido à expansão) era muito maior do que o tempo de expansão, de modo que o material começou a ficar cada vez mais distante das condições de equilíbrio (equilíbrio, no caso nuclear, significando que esse material está na forma do elemento mais estável – o ferro). Assim, abriu-se uma "lacuna de entropia". A expansão contínua do universo serve para tentar ampliar ligeiramente essa lacuna (embora agora por meio de outros processos que não a nucleossíntese), enquanto processos físicos como a produção de luz estelar servem para tentar reduzi-la.

É importante perceber que o efeito crucial da expansão ocorreu no universo primordial — daí o súbito alargamento da lacuna no início. Hoje, parece provável (embora eu não tenha verificado) que a lacuna esteja diminuindo: o universo produz quantidades abundantes de entropia a uma taxa que imagino ser mais rápida do que a expansão (agora bastante fraca) eleva a entropia máxima possível. Presumivelmente, a entropia real tenderá assintoticamente para a entropia máxima possível em um futuro muito distante.

Origens Físicas da Assimetria Temporal , p. 33

É surpreendente que Davies sugira (embora não tenha verificado!) que a lacuna de entropia irá se fechar, levando à " morte térmica do universo" de Kelvin-Helmholtz, prevista para o século XIX. David Layzer não tinha esse pessimismo.

Davies sugere que o fechamento da " lacuna de entropia " fará do universo um sistema termodinâmico fechado!

Embora antes da criação da vida não existissem "agentes" com "propósitos" ou "objetivos" e nem "mentes conscientes", existiam valores e estruturas de informação significativas . Simplesmente não havia seres vivos no universo abiótico para perceber e compreender esse significado.

O valor objetivo no universo antes da existência da vida era a vasta criação de entropia negativa e energia livre , principalmente seu fluxo do Sol para a Terra (como Schrödinger nos disse) para sustentar a evolução e o desenvolvimento da vida em nossa biosfera .

Normal | Professor | Pesquisador