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La termodinamica smentisce l’evoluzione?

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In Breve

Una diffusa argomentazione contro l’evoluzione biologica è che tale teoria contraddice la seconda legge della termodinamica. La seconda legge dice che il disordine, o entropia, aumenta sempre o al limite rimane invariata nel tempo. Come può quindi l’evoluzione produrre sempre più complesse forme di vita con il passare del tempo? La risposta è che la seconda legge della termodinamica è valida solo in sistemi chiusi, senza sorgenti di energia esterne. Dato che la Terra riceve continuamente energia dal sole, tale legge non si applica.

In Dettaglio

Introduzione

Secondo una critica, molto comune, alla teoria dell’evoluzione, quest’ultima contraddirebbe la Seconda Legge della Termodinamica, in quanto tale legge asserisce che il disordine, o entropia, può solo aumentare o al massimo rimanere uguale nel corso del tempo. La Seconda Legge della Termodinamica risulta evidente in un gran numero di esempi pratici. Le costruzioni crollano nel corso del tempo, il cibo si deteriora se non mangiato, etc. In tutti questi casi, la quantità di disordine aumenta nel tempo e non capita mai il contrario: le costruzioni non si irrobustiscono da sole e, per quanto possiamo attendere, nessun cibo avariato torna alla sua forma originaria, commestibile. Poiché l’evoluzione ha come risultato un aumento dell’ordine e della complessità delle specie, ovvero una diminuzione dell’entropia, alcuni criticano l’evoluzione stessa, dicendo che questa viola la Seconda Legge della Termodinamica.

Definire il sistema

Questa obiezione è fondata su un fraintendimento della seconda legge, che in realtà asserisce che tutti i sistemi isolati subiscono un aumento dell’entropia nel tempo. Un sistema è isolato, per definizione, se non ha alcuno scambio di energia con l’esterno. Poiché l’universo è un sistema isolato, il disordine totale dell’universo è effettivamente costantemente in aumento.

Ma per quanto riguarda l’evoluzione biologica, il sistema da considerare non è l’universo, ma la Terra. E la Terra non è un sistema isolato. Ciò significa che sulla Terra può esserci un aumento dell’ordine, fin tanto che c’è un input di energia. La principale fonte energetica per la Terra è naturalmente la luce del sole. Per cui l’input di energia dal sole può dar luogo all’aumento dell’ordine sulla Terra, inclusi gli organismi viventi e le molecole complesse. Allo stesso tempo, il sole diventa sempre più disordinato dal punto di vista fisico, man mano che emette energia. Sebbene l’ordine aumenti, per certi aspetti, sulla Terra, l’ordine totale del sistema solare e dell’universo è costantemente in diminuzione e la seconda legge non è, complessivamente, violata.

Applicazione errata della Seconda Legge

L’idea che l’evoluzione violi la Seconda Legge della Termodinamica nasce anche da un fraintendimento riguardo al campo di applicazione di tale legge. Nessuno ha mai pensato di applicare la seconda legge alle creature viventi: ha poco significato il concetto di entropia su una rana. Il tipo di sistema fisico che può essere analizzato secondo la seconda legge è molto più semplice.

Un organismo vivente non è riducibile ad un unico semplice sistema, ma è da pensare come un insieme di vari sottosistemi. Nello sviluppo della vita, per esempio, un grande salto evolutivo accadde quando le cellule mutarono in modo tale da raggrupparsi e dar luogo alle forme di vita pluricellulari. Una semplice mutazione che permise ad una cellula di attaccarsi ad un’altra cellula rese possibile l’evoluzione verso una più grande e complessa forma di vita. Una tale trasformazione non viola la Seconda Legge della Termodinamica, allo stesso modo in cui tale legge non viene violata quando riincolliamo i pezzi di un oggetto rotto con una colla.

In natura ci sono molti esempi di ordine che emerge dal disordine. La ricerca condotta da Ilya Prigogine e da altri scienziati sui sistemi lontani dal punto di equilibrio ha mostrato che l’ordine può emergere spontaneamente, a patto che il sistema sia “guidato” nel modo giusto. Risulta quindi che i sistemi viventi sono caratterizzati dal fatto di essere lontani dal loro punto di equilibrio.

La Seconda Legge della Termodinamica ha anche interessanti implicazioni in cosmologia, poiché implica che l’universo sia nato a partire da uno stato di elevatissimo ordine.

Il traduttore (About the Translator)

Corrado Ghinamo vive a Boves, Italia. Laureato al Politecnico di Torino, è dottore in ingegneria elettronica. Lavora per una ditta internazionale, in qualità di responsabile dello sviluppo organizzativo. La sua passione per la fisica, per l’astronomia e per le scienze naturali, insieme alla sua fede cristiana, lo hanno portato a scrivere e pubblicare alcuni libri in Italia. Il suo nuovo libro su scienza e fede, The Beautiful Scientist, già pubblicato in Italia con il nome “Il Creatore”, sarà pubblicato negli Stati Uniti all’inizio del 2013.

Corrado Ghinamo lives in Boves, Italy. He received a doctor’s degree in electronic engineering from the Polytechnic University of Turin. He works for an international company as the organizational development manager. His passion for physics, astronomy and natural sciences, together with his Christian faith, led him to become a published author in Italy. His new book about science and faith—The Beautiful Scientist—will be published also in the USA, at the beginning of 2013.