Em uma série de artigos abrangentes e três livros importantes, Corning examina uma ampla gama de literatura sobre a segunda lei da termodinâmica e critica o que ele considera o uso (incorreto) paradigmático da segunda lei da termodinâmica para explicar a evolução biológica, defendendo um novo paradigma que ele denomina "termoeconomia".

Em uma revisão de 2020 de seu artigo de 2002, "Termoeconomia: Além da Segunda Lei", Corning fornece muitos exemplos de confusão e incompreensão dos conceitos físicos de energia e, mais importante, de entropia e seu oposto, a entropia negativa.

• Jesn-Baptiste Lamarck: a energia é "o poder da vida".
• Herbert Spencer: a energia foi o motor de uma tendência evolutiva inerente em direção ao aumento da complexidade, tanto na natureza quanto nas sociedades humanas.
• Ludwig Boltzmann e Lotka definiram o progresso evolutivo em termos energéticos.
• Erwin Schrödinger: caracterizou um sistema vivo como, essencialmente, uma personificação da ordem termodinâmica – o que ele denominou 'entropia negativa'.
• Ilya Prigogine: descobriu uma “lei universal da evolução”
• Daniel Brooks e EiWiley reivindicaram a existência de uma “lei natural da história”.
• Rod Swenson: "A lei da produção máxima de entropia" constitui "a pedra angular de uma teoria da evolução geral".
• Jeffrey Wicken: caracteriza a entropia como um "impulso teleomático" e afirma que "a especiação é impulsionada pelas diretrizes aleatorizadoras da segunda lei da termodinâmica".
• Harold Morowitz: o processo evolutivo foi o resultado necessário do "bombeamento constante" de energia, principalmente do sol, e "o fluxo de energia através do sistema atua para organizar esse sistema".
• Eric Schneider e James Kay: “a vida surge porque a termodinâmica exige ordem a partir da desordem sempre que existirem gradientes termodinâmicos e condições ambientais suficientes.”
• Eric Schneider e Dorion Sagan: A vida é organizada por fluxos de energia. Ela foi gerada pelo fluxo de energia. Ela é regida pela energia e suas transformações. De fato, a segunda lei da termodinâmica define o próprio propósito da vida. A natureza abomina um gradiente. O surgimento da vida está causalmente ligado à segunda lei. A segunda lei é uma força que governa, organiza, seleciona, gera, determina, exige, impulsiona e conduz à estrutura e organização biológicas.

Corning resume: Há, sem dúvida, grandes diferenças entre essas teorias, mas o tema comum é a afirmação de que a evolução biológica foi "impulsionada" por forças, propensões ou tendências inerentes à natureza, em oposição ao funcionamento da seleção natural.

Corning cita duas sugestões para uma quarta lei da termodinâmica:

• Nicholas Georgescu-Roegen, em seu livro clássico de 1971, "A Lei da Entropia e o Processo Econômico", aborda esse tema.
• Stuart Kauffman, em seu livro Investigations (2000) , descreve uma tendência inerente da biosfera a se tornar cada vez mais diversa e complexa. Kauffman frequentemente invoca a “autoorganização” e a “autocatálise” como influências inerentes à ordenação na evolução.

Para reiterar, algumas das falhas no que poderia ser chamado, de forma geral, de “paradigma da termodinâmica” incluem o seguinte: muitos desses teóricos da Segunda Lei da Termodinâmica interpretam e, portanto, utilizam de forma inadequada o conceito de entropia; outros utilizam conceitos deficientes de “informação” que não podem ser operacionalizados; muitos confundem a distinção crucial entre formas estatísticas ou estruturais de “ordem”, por um lado, e a “organização” funcional, evolutiva e orientada a objetivos; e, não menos importante, foram induzidos ao erro por alguns dos próprios “deuses” da física, confundindo ordem/desordem energética com ordem física, o que, em muitos casos, não é correto. Mas, o mais grave de tudo, esses teóricos, em sua maioria, desconsideram o que eu chamo de premissa fundamental das ciências biológicas, ou seja, que a vida é um fenômeno contingente e que a sobrevivência e a reprodução são o “problema paradigmático” de todos os organismos vivos. A vida é essencialmente uma “empresa de sobrevivência” (e uma empresa de reprodução, é claro) sempre em risco, cujos parâmetros são definidos localmente pela natureza do organismo e seu ambiente específico. A relação precisa entre organismo e ambiente é um fator determinante fundamental no processo evolutivo em curso.

Como mencionado anteriormente, tanto Erwin Schrödinger quanto Ilya Prigogine contribuíram para promover uma definição abrangente da lei da entropia que, a meu ver, é injustificada e superestima significativamente o papel da entropia no mundo natural. Para reiterar, parte da confusão associada ao uso da termodinâmica na teoria da evolução resulta de uma importante transição teórica ocorrida com o desenvolvimento da mecânica estatística no final do século XIX. O problema surgiu quando alguns dos principais teóricos daquela época assumiram que existe um isomorfismo entre ordem estatística, ordem energética e ordem física. Como consequência, gerações subsequentes de físicos e leigos frequentemente aceitaram acriticamente a afirmação de que a lei da entropia se aplica a tudo no universo. Assim, o biólogo Ludwig von Bertalanffy (1952/1949) escreveu: “de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, a direção geral dos eventos físicos é a diminuição da ordem e da organização”. Da mesma forma, os biólogos Brooks e Wiley (1988, p. 36) falam de uma lei física geral que “prevê que a entropia aumentará durante qualquer série real de processos”. Georgescu-Roegen (1971, 1979, p. 1039) assegurou-nos que “a matéria também importa” — o mundo material também está sujeito à Segunda Lei. O físico David Layzer (1988, p. 23) afirma que “todos os processos naturais geram entropia”.

Mais surpreendente ainda, o físico Stephen Hawking (1988, p. 102) refere-se a (citação): “uma grandeza física chamada entropia, que mede o grau de desordem de um sistema. É experiência comum que a desordem tende a aumentar se as coisas forem deixadas em paz. (Basta parar de fazer reparos em casa para perceber isso!)” De forma semelhante, o físico Roger Penrose (1989, p. 308) informa-nos que “a entropia de um sistema é uma medida da sua desordem manifesta [itálico do autor]... Assim, um copo quebrado e água derramada no chão encontram-se num estado de entropia superior ao de um copo cheio e montado sobre a mesa; o ovo mexido tem uma entropia superior à do ovo fresco e inteiro; o café adoçado tem uma entropia superior à do torrão de açúcar não dissolvido no café sem açúcar.” Conclui-se, então, que “a segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia de um sistema isolado aumenta com o tempo” (p. 309). Penrose prossegue associando a Segunda Lei especificamente ao “princípio implacável e universal” de que a organização está continuamente se desfazendo.

Um problema com essa formulação é que não conhecemos nenhuma evidência que sustente a afirmação de que o mundo material possui uma tendência inerente à dissipação. Se esse fosse o caso, presumivelmente alguém já teria calculado a taxa de depreciação da Terra à medida que ela se deteriora progressivamente. Embora as estrelas se extingam e agregados de moléculas de gás individuais possam se dissipar facilmente, as ligações moleculares estáveis que mantêm unidos os pedaços sólidos de matéria não se rompem espontaneamente...

Igualmente duvidosa é a afirmação de que a tendência geral no universo é o aumento da entropia. De fato, a entropia tem sido frequentemente retratada como uma força obscura que, de alguma forma, governa o destino da nossa espécie e condena nossa prole ao esquecimento — na eventual “morte térmica” do universo, uma prática que remonta a Clausius (Corning 2005). Sua visão sombria há muito se tornou o consenso da comunidade científica ocidental. No entanto, há motivos para duvidar desse consenso. Em resumo, o cenário da morte térmica ignora o papel da gravidade. Paralelamente à tendência bem documentada de aumento da entropia no universo, nova energia “livre” está sendo agregada neste exato momento no processo contínuo de formação estelar e nucleossíntese estelar. Esses processos de ordenação de energia são “impulsionados” pela influência não entrópica da gravidade, em total contradição com a Segunda Lei da Termodinâmica!

Uma suposição corolária do cenário da morte térmica, e um dos pilares da física moderna, é que a energia disponível dissipada acaba por atingir o “equilíbrio” (ou seja, a entropia máxima) no vácuo do espaço e forma parte do resíduo da “radiação de fundo” que permeia todo o universo. O problema com esse cenário, como parece cada vez mais evidente, é que o vácuo não é um vácuo. Na verdade, simplesmente não conseguimos detectar e medir o que está acontecendo lá fora. Há alguns anos, tem sido um grande constrangimento para a cosmologia o fato de que talvez 95% da energia e da massa previstas para o universo estejam desaparecidas e sem explicação. Vários teóricos têm se debatido com esse e outros paradoxos importantes (como o emaranhamento quântico e a não-localidade quântica).

A entropia terá pouca influência nisso...

Mais importante ainda, é evidente que a entropia teve relativamente pouca relação com a evolução biológica. A entropia é uma função de estado, como a temperatura ou a pressão; não pode ser equiparada a um "impulso" ou a uma "força", assim como a temperatura não pode ser equiparada à energia. A entropia representa uma restrição aos processos termodinâmicos, não uma causa deles; ela mede os "desperdícios" energéticos associados a qualquer processo dinâmico do mundo real. É um custo inerente à atividade na biosfera.⁶

Contrariamente à formulação de Schrödinger, acreditamos que seja mais preciso dizer que os organismos vivos se alimentam da energia disponível para criar ordem termodinâmica (energética), bem como organização estrutural e funcional, em vez de dizer que se alimentam de uma medida estatística chamada “ordem”. Além disso, acreditamos que ordem energética, ordem física e organização biológica não são equivalentes entre si. Mas, mais importante, acreditamos que o papel da energia na evolução pode ser melhor definido e compreendido em termos econômicos. Com isso, queremos dizer que os sistemas vivos não simplesmente absorvem e utilizam a energia disponível sem custo. Eles precisam “capturar” a energia necessária para construir biomassa e realizar trabalho; precisam investir energia em desenvolvimento, manutenção, reprodução e evolução contínua. Em outras palavras, a vida é uma atividade contingente e que exige muito trabalho, e os benefícios energéticos devem superar os custos (incluindo a entropia) para que o sistema sobreviva. De fato, a “rentabilidade” energética é essencial para o crescimento e a reprodução. Isso poderia ser chamado de “Primeira Lei da Termoeconomia”.

Assim, existem três pressupostos fundamentais que fornecem a estrutura conceitual para a termoeconomia: (1) a vida é um fenômeno contingente e a “adaptação” a condições e restrições ambientais/físicas específicas e variáveis é um desafio constante para todos os sistemas vivos; (2) a variação funcional é endêmica na natureza e qualquer forma de ordem biológica (ou organização) está sempre sujeita a testes rigorosos e “edição” pela seleção natural; e (3) os sistemas vivos são, por sua própria natureza, “propositais” (cibernéticos) em caráter, e sua adaptação e evolução ao longo do tempo foram moldadas em parte por “informações de controle” funcionais (ver Corning 2005, 2007).

Este paradigma contrasta fortemente com o paradigma da termodinâmica, que permite (e até mesmo incentiva) modelos de organismos vivos impulsionados externamente, e com as consequentes “leis” da evolução. Muitos desses teóricos (de forma alguma todos) partem do pressuposto de que a energia disponível é um bem gratuito que pode simplesmente ser despejado em um sistema vivo e que o ambiente apresenta, no máximo, apenas “restrições” limitadas. Em contraste, a perspectiva termoeconômica é fundamentalmente darwiniana, pois assume que a “luta pela existência” é um processo no qual os sistemas vivos devem, invariavelmente, ganhar a vida na “economia da natureza”. Nesse paradigma, não existe “ordem gratuita”, como diria Stuart Kauffman; todas as formas de ordem também devem ter um “selo de aprovação” darwiniano.

Normal | Professor | Pesquisador