Czy termodynamika podważa ewolucję?
W SKRÓCIE: Częstym argumentem mającym podważyć teorię ewolucji jest stwierdzenie, iż przeczy ona drugiej zasadzie termodynamiki. Zasada ta wskazuje, że nieład – czyli entropia – wraz z upływem czasu zwiększa się lub pozostaje na niezmienionym poziomie. W jaki sposób ewolucja może zatem wytwarzać coraz bardziej złożone formy życia? Kluczowe jest, aby zdać sobie sprawę, że druga zasada termodynamiki dotyczy wyłącznie układów zamkniętych, pozbawionych zewnętrznego dopływu energii. Z uwagi na fakt, że Ziemia jest nieprzerwanie bombardowana energią pochodzącą ze Słońca, druga zasada termodynamiki nie znajduje w tym wypadku zastosowania.
Wprowadzenie
Częstym argumentem mającym zadać kłam teorii ewolucji jest stwierdzenie, iż przeczy ona drugiej zasadzie termodynamiki, która to postuluje, że nieład – czyli entropia – wraz z upływem czasu zwiększa się lub pozostaje na niezmienionym poziomie. Łatwo podać wiele przykładów z życia codziennego, ilustrujących funkcjonowanie tej zasady. Budynki z czasem niszczeją, a jedzenie psuje się, gdy nie zostanie spożyte w porę. W obu wypadkach nieład zwiększa się wraz z upływem czasu, nigdy zaś na odwrót. Budynki same się nie remontują. Choćbyśmy czekali wieczność, zepsute jedzenie nie odzyska dawnej świeżości. Obserwując, że ewolucja powoduje wzrost uporządkowania i złożoności gatunków – a więc spadek entropii – niektórzy dochodzą do wnioski, że przeczy ona drugiej zasadzie termodynamiki.
W jaki sposób zdefiniować „układ”?
Powyższy zarzut jest jednak konsekwencją niepełnego zrozumienia drugiej zasady termodynamiki. Postuluje ona bowiem, że każdy termodynamicznie izolowany układ będzie z czasem zwiększał swoją entropię. Układ izolowany to układ niepobierający energii z zewnątrz. Przykładem takiego izolowanego układu jest wszechświat, którego entropia – zgodnie z drugą zasadą termodynamiki – nieustannie się zwiększa.
Gdy jednak rozpatrujemy ewolucję biologiczną, układem odniesienia nie jest już cały wszechświat, ale Ziemia, która nie jest układem izolowanym. Oznacza to, że wzrost porządku na Ziemi może występować, dopóki do układu dostarczana jest energia z zewnątrz – w wypadku naszej planety jest to głównie promieniowanie słoneczne. Energia pochodząca ze Słońca może powodować wzrost porządku na Ziemi, prowadząc do powstania złożonych molekuł oraz żywych organizmów. W tym samym czasie, entropia Słońca zwiększa się wraz z wypromieniowaną przez nie energią. Mimo że lokalnie entropia na Ziemi maleje, łączna entropia Układu Słonecznego oraz wszechświata nie przestaje się zwiększać, a druga zasada termodynamiki pozostaje nienaruszona.
Błędne zastosowania drugiej zasady termodynamiki
Zarzut, że ewolucja jest sprzeczna z drugą zasadą termodynamiki, wiąże się również z niezrozumieniem zakresu obowiązywania tego prawa. Nikomu nie udało się dotąd ustalić, w jaki sposób można odnieść drugą zasadę termodynamiki do organizmów żywych. Nie ma czegoś takiego jak „entropia żaby”. Systemy, które jesteśmy w stanie analizować stosując drugą zasadę termodynamiki, muszą być zdecydowanie prostsze.
Wprowadzenie
Częstym argumentem mającym zadać kłam teorii ewolucji jest stwierdzenie, iż przeczy ona drugiej zasadzie termodynamiki, która to postuluje, że nieład – czyli entropia – wraz z upływem czasu zwiększa się lub pozostaje na niezmienionym poziomie. Łatwo podać wiele przykładów z życia codziennego, ilustrujących funkcjonowanie tej zasady. Budynki z czasem niszczeją, a jedzenie psuje się, gdy nie zostanie spożyte w porę. W obu wypadkach nieład zwiększa się wraz z upływem czasu, nigdy zaś na odwrót. Budynki same się nie remontują. Choćbyśmy czekali wieczność, zepsute jedzenie nie odzyska dawnej świeżości. Obserwując, że ewolucja powoduje wzrost uporządkowania i złożoności gatunków – a więc spadek entropii – niektórzy dochodzą do wnioski, że przeczy ona drugiej zasadzie termodynamiki.
W jaki sposób zdefiniować „układ”?
Powyższy zarzut jest jednak konsekwencją niepełnego zrozumienia drugiej zasady termodynamiki. Postuluje ona bowiem, że każdy termodynamicznie izolowany układ będzie z czasem zwiększał swoją entropię. Układ izolowany to układ niepobierający energii z zewnątrz. Przykładem takiego izolowanego układu jest wszechświat, którego entropia – zgodnie z drugą zasadą termodynamiki – nieustannie się zwiększa.
Gdy jednak rozpatrujemy ewolucję biologiczną, układem odniesienia nie jest już cały wszechświat, ale Ziemia, która nie jest układem izolowanym. Oznacza to, że wzrost porządku na Ziemi może występować, dopóki do układu dostarczana jest energia z zewnątrz – w wypadku naszej planety jest to głównie promieniowanie słoneczne. Energia pochodząca ze Słońca może powodować wzrost porządku na Ziemi, prowadząc do powstania złożonych molekuł oraz żywych organizmów. W tym samym czasie, entropia Słońca zwiększa się wraz z wypromieniowaną przez nie energią. Mimo że lokalnie entropia na Ziemi maleje, łączna entropia Układu Słonecznego oraz wszechświata nie przestaje się zwiększać, a druga zasada termodynamiki pozostaje nienaruszona.
Błędne zastosowania drugiej zasady termodynamiki
Zarzut, że ewolucja jest sprzeczna z drugą zasadą termodynamiki, wiąże się również z niezrozumieniem zakresu obowiązywania tego prawa. Nikomu nie udało się dotąd ustalić, w jaki sposób można odnieść drugą zasadę termodynamiki do organizmów żywych. Nie ma czegoś takiego jak „entropia żaby”. Systemy, które jesteśmy w stanie analizować stosując drugą zasadę termodynamiki, muszą być zdecydowanie prostsze.
Żywy organizm, z punktu widzenia termodynamiki, nie jest jednym zunifikowanym systemem, a raczej zbiorem większej liczby podsystemów. Dla przykładu, ważnym kamieniem milowym w historii rozwoju życia był moment, w którym mutacja sprawiła, że komórki zaczęły łączyć się w większe zbiorowiska. Mutacja ta dała początek organizmom wielokomórkowym. Jedna prosta zmiana, umożliwiająca komórce „przyklejenie się” do innych komórek, doprowadziła do powstania większych i bardziej złożonych form życia. Tego rodzaju zdarzenie nie naruszyło jednak drugiej zasady termodynamiki, podobnie jak nie narusza jej Super Glue, przyklejający twoje palce do kuchennego blatu.
W naturze występuje wiele przykładów porządku wyłaniającego się z chaosu. Badania przeprowadzone między innymi przez Ilję Prigożin na systemach znajdujących się w nierównowadze termodynamicznej wykazały, że porządek może spontanicznie powstawać w systemach, które podlegają wpływom odpowiednich czynników zewnętrznych. Właśnie tak dzieje się w wypadku systemów żywych organizmów.
Ponadto, druga zasada termodynamiki ma również ciekawe implikacje kosmologiczne. Wskazuje bowiem, że wszechświat na początku swojego istnienia musiał być niezwykle uporządkowany.
© BioLogos Foundation | Wersja artykułu: 19 stycznia 2019
W naturze występuje wiele przykładów porządku wyłaniającego się z chaosu. Badania przeprowadzone między innymi przez Ilję Prigożin na systemach znajdujących się w nierównowadze termodynamicznej wykazały, że porządek może spontanicznie powstawać w systemach, które podlegają wpływom odpowiednich czynników zewnętrznych. Właśnie tak dzieje się w wypadku systemów żywych organizmów.
Ponadto, druga zasada termodynamiki ma również ciekawe implikacje kosmologiczne. Wskazuje bowiem, że wszechświat na początku swojego istnienia musiał być niezwykle uporządkowany.
© BioLogos Foundation | Wersja artykułu: 19 stycznia 2019