|
Tópicos
Introdução
Problemas Liberdade Valor Conhecimento Vida Mente Acaso Física Quântica Emaranhamento Escândalos Filósofos Mortimer Adler Rogers Albritton Alexander of Aphrodisias Samuel Alexander William Alston Anaximander G. E. M. Anscombe Anselm Louise Antony Thomas Aquinas Aristóteles David Armstrong Harald Atmanspacher Robert Audi Augustine J. L. Austin A. J. Ayer Alexander Bain Mark Balaguer Jeffrey Barrett William Barrett William Belsham Henri Bergson George Berkeley Isaiah Berlin Richard J. Bernstein Bernard Berofsky Robert Bishop Max Black Susan Blackmore Susanne Bobzien Emil du Bois-Reymond Hilary Bok Laurence BonJour George Boole Émile Boutroux Daniel Boyd F. H. Bradley C. D. Broad Michael Burke Jeremy Butterfield Lawrence Cahoone C. A. Campbell Joseph Keim Campbell Rudolf Carnap Carneades Nancy Cartwright Gregg Caruso Ernst Cassirer David Chalmers Roderick Chisholm Chrysippus Cícero Tom Clark Randolph Clarke Samuel Clarke Anthony Collins August Compte Antonella Corradini Diodorus Cronus Jonathan Dancy Donald Davidson Mario De Caro Democritus William Dembski Brendan Dempsey Daniel Dennett Jacques Derrida René Descartes John Dewey Richard Double Fred Dretske Curt Ducasse John Earman Laura Waddell Ekstrom Epictetus Epicuro Austin Farrer Herbert Feigl Arthur Fine John Martin Fischer Kuno Fischer Frederic Fitch Owen Flanagan Luciano Floridi Philippa Foot Alfred Fouilleé Harry Frankfurt Richard L. Franklin Bas van Fraassen Michael Frede Gottlob Frege Peter Geach Edmund Gettier Carl Ginet Alvin Goldman Gorgias Nicholas St. John Green Niels Henrik Gregersen H.Paul Grice Ian Hacking Ishtiyaque Haji Stuart Hampshire W. F. R. Hardie Sam Harris William Hasker R. M. Hare Georg W.F. Hegel Martin Heidegger Heraclitus R. E. Hobart Thomas Hobbes David Hodgson Shadsworth Hodgson Baron d'Holbach Ted Honderich Pamela Huby David Hume Ferenc Huoranszki Frank Jackson William James Jon Jarrett Lord Kames Robert Kane Immanuel Kant Tomis Kapitan Walter Kaufmann Jaegwon Kim William King Hilary Kornblith Christine Korsgaard Saul Kripke Thomas Kuhn Andrea Lavazza James Ladyman Christoph Lehner Keith Lehrer Gottfried Leibniz Jules Lequyer Leucippus Michael Levin Joseph Levine George Henry Lewes C. I. Lewis David Lewis Peter Lipton C. Lloyd Morgan John Locke Michael Lockwood Arthur O. Lovejoy E. Jonathan Lowe John R. Lucas Lucrécio Alasdair MacIntyre Ruth Barcan Marcus Tim Maudlin James Martineau Nicholas Maxwell Storrs McCall Hugh McCann Colin McGinn Michael McKenna Brian McLaughlin John McTaggart Paul E. Meehl Uwe Meixner Alfred Mele Trenton Merricks John Stuart Mill Dickinson Miller G. E. Moore Ernest Nagel Thomas Nagel Otto Neurath Friedrich Nietzsche John Norton P. H. Nowell-Smith Robert Nozick William of Ockham Timothy O'Connor Parmenides David F. Pears Charles Sanders Peirce Derk Pereboom Gualtiero Piccinini Steven Pinker U. T. Place Platão Karl Popper Porphyry Huw Price H. A. Prichard Protagoras Hilary Putnam Willard van Orman Quine Frank Ramsey Ayn Rand Michael Rea Thomas Reid Charles Renouvier Nicholas Rescher C. W. Rietdijk Richard Rorty Josiah Royce Bertrand Russell Paul Russell Gilbert Ryle Jean-Paul Sartre Kenneth Sayre T. M. Scanlon Moritz Schlick John Duns Scotus Albert Schweitzer Arthur Schopenhauer John Searle Wilfrid Sellars David Shiang Alan Sidelle Ted Sider Henry Sidgwick Walter Sinnott-Armstrong Peter Slezak J. J. C. Smart Saul Smilansky Michael Smith Baruch Spinoza Allen Stairs L. Susan Stebbing Isabelle Stengers George F. Stout Galen Strawson Peter Strawson Eleonore Stump Francisco Suárez Richard Taylor Kevin Timpe Mark Twain Peter Unger Peter van Inwagen Manuel Vargas John Venn Kadri Vihvelin Voltaire G.H. von Wright David Foster Wallace R. Jay Wallace W. G. Ward Ted Warfield Roy Weatherford C.F. von Weizsäcker William Whewell Alfred North Whitehead David Widerker David Wiggins Bernard Williams Timothy Williamson Ludwig Wittgenstein Susan Wolf Xenophon Cientistas Emily Adlam David Albert Philip W. Anderson Michael Arbib Bobby Azarian Walter Baade Bernard Baars Jeffrey Bada Guido Bacciagaluppi Leslie Ballentine Marcello Barbieri Jacob Barandes Julian Barbour Horace Barlow Gregory Bateson Jakob Bekenstein John S. Bell Mara Beller Charles Bennett Ludwig von Bertalanffy Susan Blackmore Margaret Boden David Bohm Niels Bohr Ludwig Boltzmann John Tyler Bonner Emile Borel Max Born Satyendra Nath Bose Walther Bothe Jean Bricmont Hans Briegel Leon Brillouin Daniel Brooks Stephen Brush Henry Thomas Buckle S. H. Burbury Melvin Calvin William Calvin Donald Campbell John O. Campbell Sadi Carnot Sean B. Carroll Anthony Cashmore Eric Cavalcanti Eric Chaisson Gregory Chaitin Jean-Pierre Changeux Rudolf Clausius Arthur Holly Compton John Conway Simon Conway-Morris Peter Corning George Cowan Jerry Coyne John Cramer Francis Crick E. P. Culverwell Antonio Damasio Olivier Darrigol Charles Darwin Paul Davies Richard Dawkins Terrence Deacon Lüder Deecke Richard Dedekind Louis de Broglie Stanislas Dehaene Max Delbrück Abraham de Moivre David Depew Bernard d'Espagnat Paul Dirac Theodosius Dobzhansky Hans Driesch John Dupré John Eccles Arthur Stanley Eddington Gerald Edelman Paul Ehrenfest Manfred Eigen Albert Einstein George F. R. Ellis Walter Elsasser Hugh Everett, III Franz Exner Richard Feynman R. A. Fisher David Foster Joseph Fourier George Fox Philipp Frank Steven Frautschi Edward Fredkin Augustin-Jean Fresnel Karl Friston Benjamin Gal-Or Howard Gardner Lila Gatlin Michael Gazzaniga Nicholas Georgescu-Roegen GianCarlo Ghirardi J. Willard Gibbs James J. Gibson Nicolas Gisin Paul Glimcher Thomas Gold A. O. Gomes Brian Goodwin Julian Gough Joshua Greene Dirk ter Haar Jacques Hadamard Mark Hadley Ernst Haeckel Patrick Haggard J. B. S. Haldane Stuart Hameroff Augustin Hamon Sam Harris Ralph Hartley Hyman Hartman Jeff Hawkins John-Dylan Haynes Donald Hebb Martin Heisenberg Werner Heisenberg Hermann von Helmholtz Grete Hermann John Herschel Francis Heylighen Basil Hiley Art Hobson Jesper Hoffmeyer John Holland Don Howard John H. Jackson Ray Jackendoff Roman Jakobson Jon Jarrett E. T. Jaynes William Stanley Jevons Pascual Jordan Eric Kandel Ruth E. Kastner Stuart Kauffman Martin J. Klein William R. Klemm Christof Koch Simon Kochen Hans Kornhuber Stephen Kosslyn Daniel Koshland Ladislav Kovàč Leopold Kronecker Bernd-Olaf Küppers Rolf Landauer Alfred Landé Pierre-Simon Laplace Karl Lashley David Layzer Joseph LeDoux Jerome Lettvin Michael Levin Gilbert Lewis Benjamin Libet David Lindley Bruce Lindsay Grace Lindsay Seth Lloyd Werner Loewenstein Hendrik Lorentz Josef Loschmidt Alfred Lotka Ernst Mach Donald MacKay Henry Margenau Lynn Margulis Owen Maroney David Marr Lluis Masanes Humberto Maturana James Clerk Maxwell John Maynard Smith Ernst Mayr John McCarthy Barbara McClintock Warren McCulloch N. David Mermin George Miller Stanley Miller Ulrich Mohrhoff Jacques Monod Vernon Mountcastle Harold Morowitz Gerd B. Müller Markus P. Müller Emmy Noether Denis Noble Donald Norman Travis Norsen Howard T. Odum Alexander Oparin Abraham Pais Howard Pattee Wolfgang Pauli Massimo Pauri Wilder Penfield Roger Penrose Gualtiero Piccinini Steven Pinker Colin Pittendrigh Walter Pitts Max Planck Susan Pockett Henri Poincaré Michael Polanyi Daniel Pollen Ilya Prigogine Hans Primas Giulio Prisco Zenon Pylyshyn Henry Quastler Adolphe Quételet Pasco Rakic Nicolas Rashevsky Lord Rayleigh Frederick Reif Jürgen Renn Giacomo Rizzolati A.A. Roback Emil Roduner Juan Roederer Robert Rosen Frank Rosenblatt Jerome Rothstein David Ruelle David Rumelhart Michael Ruse Stanley Salthe Robert Sapolsky Tilman Sauer Ferdinand de Saussure Jürgen Schmidhuber Erwin Schrödinger Aaron Schurger Sebastian Seung Thomas Sebeok Franco Selleri Claude Shannon James A. Shapiro Charles Sherrington Abner Shimony Herbert Simon Dean Keith Simonton Edmund Sinnott B. F. Skinner Lee Smolin Ray Solomonoff Herbert Spencer Roger Sperry John Stachel Kenneth Stanley Henry Stapp Ian Stewart Tom Stonier Antoine Suarez Leonard Susskind Leo Szilard Max Tegmark Teilhard de Chardin Libb Thims William Thomson (Kelvin) Richard Tolman Giulio Tononi Peter Tse Alan Turing Robert Ulanowicz C. S. Unnikrishnan Nico van Kampen Antony Valentini Francisco Varela Vlatko Vedral Vladimir Vernadsky Clément Vidal Mikhail Volkenstein Heinz von Foerster Richard von Mises John von Neumann Jakob von Uexküll C. H. Waddington Sara Imari Walker James D. Watson John B. Watson Bruce Weber Daniel Wegner Steven Weinberg August Weismann Paul A. Weiss Herman Weyl John Wheeler Jeffrey Wicken Wilhelm Wien Norbert Wiener Eugene Wigner E. O. Wiley E. O. Wilson Günther Witzany Carl Woese Stephen Wolfram H. Dieter Zeh Semir Zeki Ernst Zermelo Wojciech Zurek Konrad Zuse Fritz Zwicky Apresentações ABCD Harvard (ppt) Instituto Bhaktivedanta Biossemiótica Livre-Arbítrio Causalidade Mental Simpósio James Palestra CCS25 Evo Devo 12 de Setembro Evo Devo 2 de Outubro Evo Devo Davies 12 de Novembro O Homem É uma Máquina? |
O crescimento da ordem no universo
Talvez a contribuição mais significativa e original do cosmólogo de Harvard, David Layzer, seja sua explicação para o crescimento da ordem e da informação em um universo que começou em equilíbrio, mas que se afasta desse equilíbrio apesar da segunda lei da termodinâmica.
Em sua descrição mais recente (2010) do crescimento da ordem, Layzer afirma... As explicações padrão do universo primitivo assumem que, nos tempos mais remotos em que as teorias atuais das partículas elementares se aplicam, o meio cósmico era um gás uniforme e em expansão uniforme contendo “uma grande variedade de partículas em equilíbrio térmico...” [Steven Weinberg, Cosmologia e Gravitação , p. 528] Layzer faleceu em 2019 sem nunca dar mais explicações. O autor foi incumbido de criar um site em sua homenagem, que pode ser acessado em davidlayzer.com . Ao adicionar novo material à página da I-Phi de David , revisei minhas leituras de Arthur Stanley Eddington . David e eu estávamos bastante familiarizados com o trabalho de Eddington, especialmente suas Palestras Gifford de 1927, que foram publicadas como A Natureza do Mundo Físico . Ao que tudo indica, Eddington, em seu livro de 1935, "Novos Caminhos na Ciência" , antecipou a explicação de David para o crescimento da ordem.
A expansão cria novas possibilidades mais rapidamente do que os átomos conseguem se ajustar, o germe da explicação de David para o crescimento da ordem no universo. Talvez David não tenha lido " Novos Caminhos" ou tenha se esquecido de que havia lido essa percepção crucial?
A expansão do universo cria novas possibilidades de distribuição mais rapidamente do que os átomos conseguem processá-las, e já não existe qualquer probabilidade de uma distribuição específica se repetir.
Layzer afirma: "Argumentei que, embora os processos locais impulsionem as condições locais em direção ao equilíbrio termodinâmico local, a expansão cósmica e a contração de sistemas astronômicos autogravitantes afastam as condições locais do equilíbrio termodinâmico local, criando tanto informação quanto entropia." Layzer nunca nos disse há quanto tempo desenvolveu essa ideia, nem que ele é o único autor dessa profunda percepção cosmológica, que é um conceito fundamental para a filosofia da informação . Como resultado, a ideia foi mencionada muitas vezes na literatura sem que Layzer seja sempre citado como a fonte original. Tentamos corrigir essa falta de atribuição adequada ( mesmo por parte do próprio Layzer ), citando as referências mais antigas e várias outras muito importantes dos últimos anos. No artigo de 2010, Layzer cita seu artigo "Processos Cosmogônicos", apresentado no Instituto de Física Teórica de Brandeis em 1968, publicado como Astrofísica e Relatividade Geral , em dois volumes, editado por Max Chrétien, Stanley Deser e Jack Goldstein, Gordon and Breach, NY, 1971. Parece ser a primeira publicação de Layzer sobre o desenvolvimento da teoria da ordem. Layzer começa com uma hipótese de Ludwig Boltzmann que depende da infinitude do universo. Como Boltzmann tentava explicar como poderíamos ter nos afastado do equilíbrio a ponto de viver em um universo com baixa entropia e em evidente crescimento, seu pensamento parece ser claramente a origem intelectual do problema do crescimento da ordem. Boltzmann também parece ter inspirado o Princípio Cosmológico Forte de Layzer , apresentado pela primeira vez em 1963 em uma conferência da Universidade Cornell sobre a Natureza do Tempo. A hipótese de Boltzmann: Layzer descreve como o universo pode se afastar do equilíbrio termodinâmico. ...considere uma mistura de radiação e partículas não relativísticas inicialmente a uma temperatura comum. À medida que o universo se expande, ambos os gases irão esfriar, mas o gás de partículas esfriará mais rapidamente do que o gás de fótons, de modo que uma diferença de temperatura será criada.Layzer introduz os termos "entropia específica" e "entropia relativa", e então relaciona esta última ideia à informação. Layzer afirma então que os estados "inicial" e "final" do universo poderiam ser considerados como o estado simples, de modo que "logicamente" sua análise também se aplicaria a um universo em contração. Este pode ser um argumento lógico, baseado em uma simetria presumida, mas a simetria só seria válida temporariamente, na melhor das hipóteses, até que as temperaturas da radiação e da matéria convergissem novamente, aumentando a entropia ao máximo. Durante uma contração, o número de células do espaço de fase (clássico ou quântico) diminui, forçando números de ocupação ainda maiores para as partículas materiais. A contração não abre novas possibilidades. Ela as fecha. Por outro lado, a criação de informação durante a expansão pode continuar indefinidamente. Algumas páginas depois, Layzer diz
Em 1971, Layzer divulgou privadamente um manuscrito inédito intitulado A Flecha do Tempo , no qual descreveu claramente sua teoria sobre o crescimento da ordem . Como a lei da diminuição da temperatura não é a mesma em um universo preenchido com radiação e em um preenchido com gás, o comportamento do terceiro universo, no qual tanto gás quanto radiação estão presentes, é mais complexo do que o dos outros dois. Se misturarmos gás a uma temperatura com radiação a uma temperatura diferente em um recipiente não expansível, a mistura relaxará para um estado de equilíbrio termodinâmico em alguma temperatura intermediária. Durante esse processo, que chamarei de termalização , a energia da mistura permanece constante, mas sua entropia aumenta. (A termalização está intimamente relacionada ao processo de difusão molecular considerado anteriormente.) A taxa na qual a termalização ocorre depende da composição, densidade e temperatura do gás e da temperatura e densidade da radiação. Suponha que a taxa de termalização seja muito menor do que a taxa de expansão cósmica no terceiro universo. Então, a temperatura do gás diminuirá quase de acordo com a lei apropriada a um universo preenchido com gás, enquanto a temperatura da radiação diminuirá quase de acordo com a lei apropriada a um universo preenchido com radiação. Portanto, uma diferença de temperatura se desenvolverá entre os dois constituintes. Isso implica que a expansão gerou informações. A informação associada a um dado elemento da mistura é simplesmente a diferença entre a entropia atual desse elemento e a entropia que ele teria se a expansão fosse interrompida e a mistura de gás e radiação atingisse o equilíbrio termodinâmico. A taxa de geração de informações é, portanto, exatamente igual à taxa na qual a entropia precisaria ser gerada para manter a mistura em estado de equilíbrio termodinâmico, apesar da expansão. No caso oposto, quando a termalização excede em muito a taxa de expansão, a entropia é gerada na taxa máxima, e nenhuma informação é gerada. A próxima discussão pública de Layzer sobre o crescimento da ordem ocorreu em sua apresentação em uma conferência em Cardiff, na Escócia. Seu artigo tinha o título " Evolução Cósmica e Irreversibilidade Termodinâmica ". Nele, ele definiu a "flecha histórica do tempo", em contraste com as flechas termodinâmica, eletromagnética e cosmológica. Considere uma mistura de gás não relativístico e radiação. Suponha que, em um instante inicial, a mistura esteja em equilíbrio termodinâmico à temperatura T₀ . Suponha ainda que haja interação desprezível entre o gás e a radiação. Então, à medida que o universo se expande a partir do estado inicial, uma diferença de temperatura se desenvolverá entre os dois componentes. Talvez sua descrição mais clara, concisa e amplamente citada tenha sido em um artigo intitulado "A Flecha do Tempo" para a Scientific American em 1975. Suponha que, em algum momento inicial, o equilíbrio termodinâmico local prevalecesse no universo. A entropia de qualquer região seria então a maior possível para os valores prevalecentes da temperatura e densidade médias. À medida que o universo se expandisse a partir desse estado hipotético, os valores locais da densidade e temperatura médias mudariam, assim como a entropia da região. Para que a entropia permanecesse em seu valor máximo (e, portanto, para que o equilíbrio fosse mantido), a distribuição de energias alocadas à matéria e à radiação deveria mudar, assim como as concentrações dos vários tipos de partículas. Os processos físicos que mediam essas mudanças ocorrem a taxas finitas; se essas taxas de "equilíbrio" forem muito maiores que a taxa de expansão cósmica, um equilíbrio termodinâmico local aproximado será mantido; caso contrário, a expansão dará origem a desvios locais significativos do equilíbrio. Esses desvios representam informações macroscópicas; a quantidade de informação macroscópica gerada pela expansão é a diferença entre o valor real da entropia e a entropia máxima teórica na temperatura e densidade médias. Neste artigo, Layzer apresentou seu famoso exemplo do frasco de perfume sendo aberto e o perfume se dispersando no ambiente. Ele comparou o processo de reversão temporal a um filme reproduzido ao contrário. Se o estado "inicial" contivesse informações microscópicas "ocultas" correspondentes a uma inversão do momento de cada molécula de perfume em um determinado instante, a dinâmica clássica afirma que o perfume retornará ao frasco. Esta é uma poderosa imagem visual que ilustra a objeção de reversibilidade de Josef Loschmidt ao Teorema H de Boltzmann.
Layzer questiona novamente por que estados "iniciais" com grandes quantidades de ordem microscópica "oculta" não são encontrados na natureza. Ele sugere que interações ambientais (às vezes chamadas de "intervenção") podem destruir rapidamente tais informações microscópicas. Argumenta-se, diz ele, que nenhum sistema pode ser considerado fechado. Ele cita o trabalho de 1912 do matemático francês Émile Borel , que mostrou que nenhum sistema físico finito pode ser considerado fechado. Por exemplo, considere a sala em que realizamos nosso experimento mental sobre a difusão de perfume. Mesmo que a sala não tenha porta ou janelas, e mesmo que as paredes sejam isoladas e muito espessas, o sistema de moléculas não pode ser isolado do resto do universo. As moléculas de perfume e de ar colidem com as paredes, que também estão em contato com o mundo exterior. Mais importante, é impossível, em princípio, proteger as moléculas das interações gravitacionais com matéria distante. Os efeitos de tais interações são extremamente pequenos, mas não são triviais. Borel calculou que a mudança no potencial gravitacional causada pelo deslocamento de um grama de matéria por um centímetro à distância da estrela Sirius alteraria substancialmente, no decorrer de um microssegundo, o estado microscópico de um volume macroscópico de gás. A discussão mais detalhada tecnicamente de Layzer sobre o crescimento da ordem foi publicada em um artigo para o Astrophysical Journal no ano seguinte, também intitulado " A Flecha do Tempo" . Em seu resumo, ele afirmou concisamente: A expansão a partir da singularidade demonstrou gerar tanto informação macroscópica quanto entropia; a visão amplamente difundida de que o Universo está se esgotando baseia-se em uma suposição equivocada sobre a relação entre informação e entropia.E na parte IV do artigo, ele descreveu "A Origem da Informação Macroscópica". Acredita-se amplamente que a segunda lei da termodinâmica implica que o Universo era inicialmente mais ordenado do que é agora e que a ordem inicialmente presente está sendo gradualmente dissipada por processos irreversíveis. Por exemplo: "Na cosmologia do 'Big Bang', o universo deve começar com um grau acentuado de desequilíbrio termodinâmico e eventualmente se desequilibrar" (Hoyle e Narlikar, 1967). Argumentarei que, sob certas condições, a expansão cósmica gera informação, bem como entropia, e que a segunda lei não exige que o estado inicial do Universo fosse altamente estruturado, ou mesmo que tivesse qualquer estrutura.Layzer contribuiu com um artigo intitulado "Mecânica Quântica, Termodinâmica e o Princípio Cosmológico Forte" para uma coletânea de ensaios em homenagem a László Tisza, publicada como "Física como Filosofia Natural" pela MIT Press em 1982. Nele, ele explica como a informação é gerada, 1. A expansão cósmica gera informação química . Defino informação química como a informação que especifica os desvios das abundâncias relativas dos elementos químicos em relação aos valores de equilíbrio apropriados à temperatura e densidade predominantes. Como discuti na seção anterior, as taxas de reações químicas são proporcionais a uma potência da densidade cósmica maior do que a taxa de expansão cósmica. A expansão cósmica faz com que a temperatura e a densidade do meio cósmico, e consequentemente os valores de equilíbrio das concentrações químicas, mudem a certas taxas calculáveis. Quando a densidade é suficientemente alta, as taxas das principais reações que mantêm o equilíbrio são rápidas o suficiente para mantê-lo. Eventualmente, porém, as taxas dessas reações devem cair abaixo da taxa de expansão cósmica. As concentrações relativas dos reagentes são então congeladas. Essas considerações são perfeitamente gerais; elas valem tanto para reações fracas e nucleares quanto para reações químicas comuns. A composição química do universo está, obviamente, muito longe do equilíbrio. O desequilíbrio químico do Sol é a fonte da energia livre da qual a vida terrestre depende. Isso ilustra como um tipo de processo gerador de ordem (a expansão cósmica, que leva ao desequilíbrio químico) pode dar origem a condições iniciais nas quais um processo gerador de ordem qualitativamente diferente (a evolução biológica) pode ocorrer. Em 1984, a Scientific American Library publicou o livro de Layzer, " Construindo o Universo" , mas ele não inclui uma discussão sobre o crescimento da ordem. Em 1988, a MIT Press publicou os artigos de uma conferência realizada em 1985 na Universidade Estadual da Califórnia, reunidos no livro " Entropia, Evolução e Informação ". Layzer contribuiu com o artigo "Crescimento da Ordem no Universo". A cosmologia oferece os exemplos astronômicos mais importantes do crescimento da entropia potencial. No universo primordial, o equilíbrio termodinâmico prevalece localmente. À medida que o universo se expande, as taxas das reações que mantêm o equilíbrio caem abaixo da taxa de expansão e as condições de não equilíbrio se consolidam. Citando um artigo anterior (1970):A expansão ou contração a partir de um estado inicial de equilíbrio termodinâmico gera tanto entropia específica quanto informação específica. Essa conclusão obviamente se aplica sob hipóteses muito mais gerais sobre o estado e a composição do meio cósmico. Os elementos essenciais do argumento são (a) que o estado 'inicial' é um de entropia específica máxima (informação zero) e (b) que a taxa de expansão ou contração cósmica... pode ser comparável ou maior que as taxas dos processos que tendem a produzir o estado de equilíbrio termodinâmico local. Como a expansão ou contração cósmica não é quase estática, ela gera desvios do equilíbrio termodinâmico local e, portanto, gera informação. Ao mesmo tempo, processos irreversíveis geram entropia.Considere, por exemplo, uma mistura uniforme de radiação de corpo negro e gás em um universo em expansão. Enquanto a radiação e o gás trocarem energia com rapidez suficiente, eles permanecem à mesma temperatura, que diminui à medida que o universo se expande. Eventualmente, a taxa de troca de energia torna-se muito pequena para manter o gás e a radiação à mesma temperatura. (Em um universo inicialmente quente e repleto de hidrogênio, isso ocorre quando o hidrogênio se recombina, a uma temperatura de alguns milhares de graus Kelvin. O hidrogênio neutro interage muito fracamente com a radiação de corpo negro a essa temperatura.) Depois disso, o gás esfria mais rapidamente do que a radiação. Se não houver nenhuma interação entre os dois componentes, a entropia específica de cada um permanece constante. Mas, como o gás e a radiação estão a temperaturas diferentes, sua entropia combinada é menor do que poderia ser, dada a sua densidade de energia combinada. Em outras palavras, a entropia potencial do meio cósmico excede a entropia real, e a diferença aumenta à medida que o universo se expande. Assim, a expansão cósmica gera informação. O livro seguinte de Layzer, de 1990, Cosmogenesis , é dedicado ao crescimento da ordem (seu subtítulo é O Crescimento da Ordem no Universo ), mas surpreendentemente apresenta poucos detalhes precisos sobre sua teoria de como a entropia potencial máxima aumenta mais rapidamente do que a entropia real, proporcionando o crescimento da entropia negativa. Na página 4, ele afirma: A relação entre macrofísica e cosmologia também é problemática. A lei central da física macroscópica — a segunda lei da termodinâmica — foi entendida por seus criadores, e ainda é entendida pela maioria dos cientistas, como implicando que o Universo está se deteriorando — que a ordem está degenerando em caos. Como podemos conciliar tal tendência com o fato de que o mundo é repleto de ordem — que é um cosmos em ambos os sentidos da palavra Alguns cientistas dizem: "A contradição é apenas aparente. A Segunda Lei nos assegura que o Universo está se deteriorando, então ele deve ter começado com uma vasta reserva de ordem que está sendo gradualmente dissipada." Mas essa maneira de tentar resolver a dificuldade nos leva de uma situação ruim para outra pior, porque, como veremos, a cosmologia moderna sugere fortemente que o Universo primordial continha muito menos ordem do que o Universo atual.A explicação de Layzer sobre o crescimento da ordem está inserida em seu capítulo que critica o modelo cosmológico padrão de um "big bang" quente, como preparação para a discussão de seu próprio modelo de "universo frio", que infelizmente encontrou pouca aceitação entre astrofísicos e cosmólogos. Nas páginas 143-144, Layzer descreve o crescimento do que ele chama de "ordem química", um afastamento das populações de partículas do equilíbrio, que ele distingue da "ordem estrutural", as galáxias, estrelas e planetas produzidos gravitacionalmente. Em equilíbrio, as reações "direta" e "inversa" ocorrem na mesma velocidade, de modo que a proporção entre as densidades numéricas de prótons e nêutrons não se altera. Suponha que, em algum momento, essa proporção tenha o valor apropriado para o equilíbrio na temperatura e densidade predominantes do meio cósmico. À medida que o Universo continua a se expandir, sua densidade e temperatura diminuem, e o valor da proporção próton-nêutron apropriado para o equilíbrio se altera. Seu valor real também muda, porque as velocidades das reações direta e inversa não são mais iguais, e muda na direção que tende a restaurar o equilíbrio (a condição de aleatoriedade máxima). Mas a restauração do equilíbrio depende de as reações ocorrerem com rapidez suficiente para acompanhar as condições em constante mudança. Se não ocorrerem, abre-se uma lacuna entre a aleatoriedade máxima (correspondente ao equilíbrio químico) e a aleatoriedade real; a ordem química é gerada.E na página 170, ele diz: Não precisamos presumir, como Clausius e Boltzmann fizeram no século XIX e como muitos astrônomos e físicos modernos ainda fazem, que o Universo começou com uma enorme reserva de ordem que vem se dissipando gradualmente desde então.Mas, curiosamente, não há uma descrição detalhada do crescimento da ordem - como a diferença entre a entropia real e a entropia máxima possível - que Layzer desenvolveu tão bem em seus diversos trabalhos anteriores (e alguns posteriores). Podemos dar um exemplo das visões dos astrônomos e físicos modernos citando a obra do cosmólogo do estado estacionário Sir Fred Hoyle. Se observarmos um sistema termodinâmico ao longo de um período finito de tempo, podemos determinar qual é a condição inicial e qual é a condição final do sistema. Isso nos permite encontrar uma seta do tempo de acordo com a termodinâmica. O que faz com que o sistema se mova apenas em uma direção, do estado inicial ao final, embora as próprias leis da física sejam invariantes sob a reversão do tempo Nosso ponto de vista é que o universo causa essa anisotropia e atua como uma espécie de sumidouro com o qual o sistema está em constante interação. Essa propriedade se deve principalmente ao fato de o universo estar em expansão. Como sabemos pelo paradoxo de Olbers, o universo está em expansão, há uma predominância de matéria sobre a radiação; a densidade da radiação é muito pequena. Essa condição é mantida pela cosmologia do estado estacionário, uma vez que, à medida que o universo se expande, a alta energia entrópica na forma de radiação é continuamente perdida devido ao desvio para o vermelho, e nova energia entrópica na forma de matéria é continuamente criada. Isso mantém o universo em um estado constante de sumidouro. A tendência do sistema de preencher o reservatório é garantida pela presença de interações puramente retardadas. Referências feitas por terceiros à teoria de Layzer sobre o crescimento da ordem.
Frautschi
Em 1982, Steven Frautschi escreveu um artigo para a revista Science intitulado "Entropia em um Universo em Expansão" ( Science 217, p. 559). Ele resumiu seu trabalho,
Estuda-se a questão de como a evolução observada de estruturas organizadas a partir do caos inicial no universo em expansão pode ser reconciliada com as leis da mecânica estatística, com ênfase nos efeitos da expansão e da gravidade. Algumas das principais fontes de aumento de entropia são listadas. Define-se uma região "causal" em expansão na qual a entropia, embora crescente, tende a ficar cada vez mais distante de seu valor máximo possível, permitindo assim o desenvolvimento da ordem.Frautschi afirma ter chegado a "uma conclusão que subverte o modelo fechado do século XIX. Longe de se aproximar do equilíbrio, o universo em expansão, visto como uma sucessão de regiões causais, fica cada vez mais distante de atingir o equilíbrio. Isso oferece amplo espaço para o desenvolvimento de estruturas interessantes de não equilíbrio a partir do caos inicial (15), como ocorreu na natureza." A referência 15 é ao artigo de Layzer publicado na Scientific American em 1975. Além dessa nota, não há nenhuma discussão sobre o trabalho de Layzer. Wicken
Em 1987, Jeffrey Wicken escreveu um livro intitulado "Evolução, Termodinâmica e Evolução" para a Oxford University Press. Nele (p. 39), ele afirma:
...a produção do espaço de probabilidade (estados quânticos disponíveis) resultante da expansão cósmica ocorreu mais rapidamente do que o equilíbrio físico-químico (Layzer, 1975)Embora breve, essa é a essência da ideia de Layzer. Essa é a única menção a Layzer no livro. Ele não consta no índice. Penrose
Em seu livro de 1989 , A Nova Mente do Imperador , Roger Penrose especulou sobre a conexão entre informação, entropia e a flecha do tempo .
Lembre-se de que a bola de fogo primordial era um estado térmico — um gás quente em expansão em equilíbrio térmico. Lembre-se também de que o termo "equilíbrio térmico" se refere a um estado de entropia máxima. (Era assim que nos referíamos ao estado de entropia máxima de um gás em uma caixa.) No entanto, a segunda lei da termodinâmica exige que, em seu estado inicial, a entropia do nosso universo estivesse em algum tipo de mínimo, não em um máximo! Devemos observar que Roger Penrose participou da conferência de 1963 em Cornell sobre a Natureza do Tempo, na qual Layzer apresentou suas ideias sobre o Princípio Cosmológico Forte , mas Layzer pode ainda não ter formulado suas ideias sobre o crescimento da ordem no universo. Lestienne
Rémy Lestienne escreveu dois livros descrevendo as ideias de Layzer - e de Penrose - sobre o desenvolvimento da ordem: " Os Filhos do Tempo", em 1990, e "O Poder Criativo do Acaso", em 1993.
...até alguns anos atrás, a maioria dos físicos acreditava, assim como Boltzmann, que no passado todo o universo (ou pelo menos a porção do universo diretamente acessível aos nossos instrumentos de medição) devia ter um estado de entropia particularmente baixo e, consequentemente, um alto grau de organização. Aparentemente, somente essa hipótese poderia fornecer aos diversos sistemas que povoavam e ainda povoam este universo uma fonte tão imensa de crescimento de entropia. À primeira vista, a hipótese de que o universo estava inicialmente em um estado de baixa entropia parece difícil de conciliar com o conhecido cenário do Big Bang. Como observou Roger Penrose : "A bola de fogo primordial estava em estado de equilíbrio térmico — um gás quente em expansão, mas em equilíbrio termodinâmico interno. Lembremos, por outro lado, que o termo 'equilíbrio térmico' se refere a um estado de entropia máxima ." Isso contradiz a segunda lei da termodinâmica, que "exige que, em seu estado inicial, a entropia do nosso Universo seja mínima e não máxima." Chaisson
Eric Chaisson é frequentemente mencionado como a fonte da explicação para o crescimento da informação. Mas a fonte dessa ideia é claramente David Layzer. Por exemplo, na página da Wikipédia sobre teorias da Ordem Relacional , lemos:
Mas em seu livro, Evolução Cósmica (Harvard University Press, 2002), Chaisson afirma que "Em um universo em expansão, a entropia real, S, aumenta menos rapidamente do que a entropia máxima possível, S max , uma vez que a simetria do equilíbrio foi quebrada." Tanto pessoalmente quanto em seu livro, Chaisson reconhece plenamente a contribuição de Layzer para a teoria do crescimento da ordem. Ele escreve: "O cosmólogo David Layzer talvez tenha expressado isso da melhor forma", seguido por uma citação significativa do artigo da Scientific American , "A Flecha do Tempo". Chaisson também apresenta um diagrama, talvez o primeiro a plotar a entropia real e a entropia máxima possível em função do tempo, para ilustrar graficamente a teoria de Layzer sobre o crescimento da ordem, com uma bifurcação na era da recombinação.
Normal | Professor | Pesquisador |