Alacsonyentrópia-forrásunk

A földi élet struktúrája hamar felbomlana, ha nem volna egy olyan erős alacsonyentrópia-forrás, melytől csaknem minden földi élőlény élete függ – nevezetesen maga a Nap. Jobbára a Föld külső energiaforrásaként gondolunk a Napra, azonban ez teljesen hibás nézőpont, ugyanis a Föld lényegében ugyanannyi energiát kap a Naptól, amennyit vissza is sugároz a világűr sötétjébe. Ha ez nem így lenne, a Föld addig melegedne, míg el nem jutna egy ilyen egyensúlyi állapotig. Az életet az tartja fenn, hogy a Nap sokkal forróbb az űr hidegénél, és így a Napból érkező sárga fényt adó fotonok frekvenciája jóval magasabb, mint azoké az infravörös fotonoké, melyeket a Föld visszasugároz az űrbe. Planck E = h·𝜈 képlete a foton energiájáról elárulja nekünk, hogy a Napból érkező egyes fotonok energiája átlagosan nagyobb, mint azoké a fotonoké, melyek elhagyják a Földet. Következésképpen ugyanazt az energiát több foton szállítja el, mint ahány a Napból hozta. Több foton több szabadságfokot, következésképpen nagyobb fázistérbeli térfogatot is jelent. Így Boltzmann S = k·log(V) képlete elárulja, hogy a Naptól hozzánk érkező energia jóval kevesebb entrópiát hoz, mint amennyit a Földről az űrbe távozó energia szállít.

A Földön a zöld növények a fotoszintézis révén módot találtak arra, hogy a Napból érkező magas frekvenciájú fotonokat alacsonyabb frekvenciajúakká alakítsák. Amikor az álatok növényeket fogyasztanak (vagy más állatokat, melyek viszont ismét növényeket esznek) az így kapott alacsonyentrópia-forrást arra használják, hogy saját entrópiájukat is alacsonyan tartsák. Ez érvényes az emberekre is. Tehát a Nap nem egyszerűen energiaforrást jelent, hanem ezt az energiát alacsony entrópiájú formában adja, és így vagyunk képesek (a növények révén) alacsonyan tartani az entrópiánkat – ami végső soron annak köszönhető, hogy a Nap egy igen forró pont az egyébként hideg égbolton. Ha a teljes égbolt hőmérséklete megegyezne a Napéval, ez az energia semmiféle földi életformának nem lehetne hasznára. A csillagok kialakulására pedig az a gravitációs csomósodás adott módot, mely gravitációsan igen egyenletes eloszlású alacsony entrópiájú kiindulási állapotból entrópianövelő folyamatok útján következett be.

Forrás: Roger Penrose: Az idő ciklusai c. könyv, 2.2 fejezet