Teoria selvagem a vida moldou o universo

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Teoria selvagem: a vida moldou o universo
Segundo os físicos, o estado de desordem aumentará inevitavelmente com o tempo. Assim, eles
também podem prever o destino do universo: no final, tudo será estragado em um gás frio e sem vida.
No que diz respeito à vida na Terra, as coisas se desenvolveram, no entanto, na direção oposta: a
evolução produziu formas de vida cada vez mais bem ordenadas – de moléculas biológicas simples a
animais e humanos complexos.
Mas como a vida pode violar uma lei que se aplica a tudo no universo?
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A desordem do universo está aumentando
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o estado de desordem, também conhecido como
entropia, aumenta ao longo do tempo em um sistema físico. Desde que o universo se originou há 13,8
bilhões de anos, ele se tornou cada vez mais desordenado.
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? Claus Lunau (Tradução)
1. Possíveis reações causam estado de desordem
O estado de desordem aumenta com o número de possíveis reações. Dois gases em duas caixas
separadas compõem um sistema bem ordenado, mas se a porta entre as caixas for aberta, os gases
podem reagir entre si e existir em diferentes estados – aumentando a entropia.
? Claus Lunau (Tradução)
2. O universo jovem foi bem ordenado
Após o Big Bang, o universo era plasma em brasa com temperatura e densidade uniformes. Como no
exemplo com os dois gases em caixas separadas, a matéria só podia reagir de algumas maneiras
diferentes, e assim, a entropia era baixa.
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? Claus Lunau (Tradução)
3. Elementos causaram desordem
Durante os primeiros 200 milhões de anos, a maior parte da matéria do universo era o hidrogênio. Mas
quando as primeiras estrelas se iluminaram, os processos começaram, que criaram todos os elementos
existentes e muitos outros estados da matéria: a crescente entropia.
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O estado de desordem em um sistema físico é calculado com base no número de estados possíveis em
que o sistema pode ser. Quanto mais possíveis estados, mais desordem – também conhecida como
entropia.
Até agora, os físicos não levaram a vida em consideração, quando calculam a entropia total do universo,
porque o número de partículas na vida na Terra é tão insignificante.
Mas agora, quatro cientistas calcularam o número de possíveis estados biológicos, e é
surpreendentemente alto.
De fato, é tão alto que a origem da vida poderia ter desempenhado um papel decisivo no
desenvolvimento de todo o universo.
Motores a vapor causaram caos
O conceito de entropia decorre da termodinâmica.
A teoria foi desenvolvida em 1800 com o propósito completamente prático de melhorar os motores a
vapor. Com o tempo, os físicos perceberam que as leis da termodinâmica são universais e se aplicam
em qualquer lugar e em todos os momentos.
As leis da termodinâmica
0 (em que se . Equilíbrio termodinâmico
 A natureza sempre luta pelo equilíbrio térmico. Se você abrir uma porta entre dois recipientes de ar
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quente e frio, a diferença de temperatura será igualada ao longo do tempo.
1. A conservação da energia
 A energia nunca pode surgir ou desaparecer por si mesma, mas só pode ser transformada. Por exemplo,
você consome energia dos alimentos, quando você vai correr.
2. Entropia e transporte de calor
O grau de desordem, entropia, em qualquer sistema físico ou químico deixado para si mesmo, ou
permanecerá constante ou aumentará.
3. Absoluto zero
 A ordem total só pode existir em zero absoluto (-273,15 oC), onde os átomos têm a menor energia
possível e são essencialmente estacionários.
O problema relativo ao estado de vida bem ordenado é a segunda lei da termodinâmica, segundo a qual
o estado de desordem, a entropia, em qualquer sistema físico ou químico, que é deixado sozinho, será
constante ou crescente.
É simplesmente impossível que o sistema se torne mais bem ordenado, como aconteceu com a
evolução na Terra ao longo de 4 bilhões de anos.
Com o crescente estado de ordem em organismos vivos complexos, a entropia da vida aparentemente
tornou-se cada vez menor. No entanto, o grupo de cientistas por trás da nova teoria acredita que a
entropia da vida deve ser vista de uma maneira totalmente nova.
O grupo é composto por quatro físicos e biólogos do Instituto Perimeter de Física Teórica em Ontário,
Canadá, e do Instituto de Biologia de Sistemas em Seattle, EUA.
Os cientistas começaram seu trabalho teórico calculando o estado de entropia em todos os 13,8 bilhões
de anos de existência do universo.
Durante os primeiros 380.000 anos após o Big Bang, o universo era uma bola de fogo de plasma em
brasa, ou seja, protões separados e elétrons, que se expandiu maciçamente. Tanto a densidade da
matéria quanto as temperaturas eram homogêneas em todo o espaço.
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No início, a matéria do universo era muito uniforme e a entropia era baixa. No entanto, as
estrelas causaram uma riqueza de novos estados da matéria, e a entropia aumentou.
? ShutterstockTradução
Assim, a entropia do universo jovem foi determinada apenas pelo número total de partículas atômicas e
as formas limitadas pelas quais as partículas poderiam reagir umas com as outras.
Desde então, a gravidade fez com que a matéria se acumulasse em nebulosas de gás, estrelas, galáxias
e aglomerados de galáxias. O desenvolvimento causou miríades de novos estados da matéria sob a
influência de pressões e temperaturas muito diferentes, aumentando acentuadamente a entropia do
universo.
A vida supera a energia escura
De acordo com a cosmologia, o principal contribuinte para a entropia do universo é a energia escura –
uma força hipotética e repulsiva que neutraliza a contração da gravidade nos últimos 5-6 bilhões de
anos, fazendo a expansão do universo acelerar.
A energia escura causa entropia maciça de 10 124 estados possíveis. Mas, de acordo com o grupo de
cientistas, a vida em nosso pequeno planeta supera todo o resto no universo, quando se trata do número
de combinações possíveis.
1 seguido por 124 zeros – esse é o número de possíveis estados de energia escura. Mas a
entropia da vida é muito maior.
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Os organismos vivos são compostos principalmente por seis elementos – carbono, hidrogênio,
nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre. Os elementos se acumulam em grandes moléculas biológicas,
como o DNA, que carregam informações, e proteínas, que são os cavalos de trabalho de todos os
processos bioquímicos da vida.
O ponto dos cientistas é que as biomoléculas podem vir em muitos mais estados e realizar muitos mais
processos do que os seis elementos em química inorgânica. Os cientistas calcularam o número de
estados possíveis em 10 238.
A vida causa grande caos no universo
Buracos negros e misteriosa energia escura têm sido considerados os principais contribuintes para a
desordem do universo, mas de acordo com uma nova teoria, a vida na Terra causa a grande maioria da
entropia.
? Colaboração EHT
1. Buracos negros causam desordem
Buracos negros causam desordem máxima no menor dos volumes. O buraco negro supermassivo na
Via Láctea inclui mais entropia do que todo o universo jovem. No total, os buracos negros têm uma
entropia de 10 104 estados possíveis.
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2. Energia escura - mais caos
De acordo com a cosmologia, o universo está cheio de energia escura repulsiva que neutraliza a
contração gravitacional, fazendo com que a expansão do universo se acelere. A energia escura causa
entropia maciça de 10 124 estados possíveis.
? ShutterstockTradução
3. A vida bate tudo
Quando o carbono, o hidrogênio e os outros blocos de construção da vida se acumulam em
biomoléculas complexas, elas podem reagir de inúmeras maneiras que não são possíveis em química
inorgânica. De acordo com uma nova teoria, a vida causa uma entropia de 10 238 estados possíveis.
Com todas essas configurações possíveis, a vida na Terra aumenta excessivamente a entropia do
universo.
Nova lei da física controla a biologia
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Nada na termodinâmica clássica limita o número de possíveis estados biológicos, mas, na prática, a
evolução tem usadoapenas uma pequena fração de todas as proteínas e reações bioquímicas que a
vida pode produzir.
Com base nisso, os quatro cientistas propõem uma nova lei da biologia e da termodinâmica que eles
chamaram de teoria do adjacente possível.
A teoria envolve que, através de mutações e reprodução sexual, a evolução seleciona apenas as
biomoléculas mais aptas para construir todas as células e órgãos especializados que produzem
organismos extremamente complexos e bem ordenados.
A biologia envolve um grande número de moléculas possíveis, mas a evolução selecionou
apenas as melhores para produzir organismos bem organizados.
? Claus Lunau (Tradução)
A teoria elimina o contraste entre a evolução da vida e a lei universal da termodinâmica em relação a
desordem cada vez maior, a entropia.
Por um lado, os organismos vivos incluem entropia maciça na forma de todas as biomoléculas potenciais
e o número astronômico de estados, que as biomoléculas podem produzir reagindo entre si.
Mas, por outro lado, a evolução só usa muito poucas possibilidades.
Assim, a vida atende aos requisitos da física de cada vez mais desordem na forma de um número
crescente de configurações teoricamente possíveis, mas, ao mesmo tempo, é extremamente bem
ordenada.
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A vida expandiu o universo
A nova lei da termodinâmica biológica envolve que a vida passa todos os limites conhecidos da entropia
total do universo. Com base nisso, os cientistas propuseram uma hipótese que eles se referem como
“espiulativas de cabelo”.
Os astrônomos podem observar que a expansão do universo ganhou velocidade há 5-6 bilhões de anos.
De acordo com a cosmologia, isso se deveu ao fato de que, naquele momento, a energia escura, que
faz o universo se expandir, supera a gravidade, que tenta fazê-la contrair.
O grupo de cientistas agora indica que pode ter sido a origem da vida que de alguma forma aumentou a
energia escura.
A razão da ideia é o momento. Na Terra, a vida se originou há cerca de 4 bilhões de anos, mas se a vida
é generalizada nas galáxias, é provável que tenha se originado mais cedo em outros planetas.
A formação de estrelas e, portanto, a formação planetária no universo culminou há 10 bilhões de anos,
de modo que a vida poderia ter se originado em muitos lugares e cedo o suficiente para aumentar a
energia escura de 5-6 bilhões de anos atrás.
Os quatro cientistas não fazem segredo do fato de que eles não têm nenhuma evidência para apoiar sua
hipótese. Mas se eles estão corretos, eles mudaram fundamentalmente a relação entre biologia e
astronomia, dando origem ao novo campo científico do século – a biocosmologia.