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La fisica y quimica

Principio antrópico

  Principio antrópico :

El éxito de la ciencia en la comprensión de lo macroscópico, microscópico y
mundos cosmológicos ha llevado a la fuerte creencia de que es posible
formar una explicación completamente científica de cualquier característica del Universo.
Sin embargo, en los últimos 20 años nuestra comprensión de la física y la biología ha
señaló una especialidad peculiar de nuestro Universo, una especialidad con
respecto a la existencia de vida inteligente. Esto envía advertencia
signos del Principio de Copérnico, la idea de que ningún científico
La teoría debería invocar un lugar o aspecto especial para los humanos.

Todas las leyes de la naturaleza tienen constantes particulares asociadas con
ellos, la constante gravitacional, la velocidad de la luz, la electricidad
carga, la masa del electrón, constante de Planck desde el cuanto
mecánica. Algunos se derivan de leyes físicas (la velocidad de la luz, por
ejemplo, proviene de las ecuaciones de Maxwell). Sin embargo, para la mayoría, sus
Los valores son arbitrarios. Las leyes seguirían funcionando si las constantes
tenía valores diferentes, aunque las interacciones resultantes serían
radicalmente diferente

Ejemplos:

  • constante gravitacional: determina la fuerza de la gravedad. Si baja
    que las estrellas tendrían una presión insuficiente para vencer a Coulomb
    barrera para iniciar la fusión termonuclear (es decir, las estrellas no brillarían).
    Si es más alto, las estrellas se queman demasiado rápido, use combustible antes de que la vida tenga una oportunidad
    evolucionar.
  • constante de acoplamiento de fuerza fuerte: mantiene las partículas juntas en el núcleo
    de átomo Si las partículas más débiles que las de múltiples protones no se unieran,
    el hidrógeno sería el único elemento en el universo. Si más fuerte, todos
    Los elementos más ligeros que el hierro serían raros. También la desintegración radiactiva
    ser menos, lo que calienta el núcleo de la Tierra.
  • constante de acoplamiento electromagnético: determina la resistencia de
    fuerza electromagnética que une electrones al núcleo. Si menos que
    No hay electrones en órbita. Si son más fuertes, los electrones no se unirán con
    otros atomos De cualquier manera, no hay moléculas.

Todas las constantes anteriores son críticas para la formación de la base
bloques de construcción de la vida. Y, el rango de valores posibles para estos
las constantes son muy estrechas, solo del 1 al 5% para la combinación de
constantes Fuera de este rango y vida (en particular, vida inteligente)
sería imposible.

Por lo tanto, es posible imaginar diferentes tipos de universos.
con diferentes constantes, todas igualmente válidas dentro de las leyes de la naturaleza. por
ejemplo, un universo con una constante gravitacional más baja tendría un
fuerza de gravedad más débil, donde las estrellas y los planetas podrían no formarse. O un
universo con una fuerza muy alta que inhibiría el termonuclear
fusión, lo que haría que la luminosidad de las estrellas sea mucho más baja, más oscura
universo, y la vida tendría que evolucionar sin luz solar. ¿Por qué no esos
¿Existen universos? ¿Por qué existe nuestro Universo, con su valor especial?
en lugar de otro? ¿Hay algo fundamental en nuestra física que
Cómo se esperan los valores actuales para las constantes físicas?


Constantes cosmológicas :

La situación empeoró con los descubrimientos cosmológicos del
1980’s. Los dos parámetros cosmológicos clave son la expansión cósmica.
tasa (constante de Hubble, que determina la edad del universo) y
el parámetro de densidad cósmica (),
que determina la aceleración del universo y su geometría).

El parámetro de densidad cósmica determina las tres formas posibles para
Universo; Un universo plano (curvatura euclidiana o cero), esférica o
Universo cerrado (curvatura positiva) o un universo hiperbólico o abierto
(curvatura negativa). Tenga en cuenta que esta curvatura es similar al espacio-tiempo
curvatura debido a masas estelares, excepto que la masa entera de la
Universo determina la curvatura.

La descripción de las diversas geometrías del Universo (abierto, cerrado,
plano) también se relacionan con sus futuros. Hay dos futuros posibles.
para nuestro Universo, expansión continua (abierta y plana) o vuelta y
colapso (cerrado). Tenga en cuenta que plano es el caso específico de expansión a
velocidad cero

Los valores actuales para la densidad crítica varían de 0.1 a 1, que
produce un nuevo dilema de la cosmología moderna, el problema de la planeidad.

El problema de la planeidad se relaciona con el parámetro de densidad del Universo,
. Los valores para pueden tomar cualquier número, pero tiene que
estar entre 0.01 y 5. Si es
más de 0.01 el Universo se está expandiendo tan rápido que el Sistema Solar
vuela aparte Y tiene que ser menos
de 5 o el universo es más joven que las rocas más antiguas. El medido
el valor está cerca de 0.2. Esto está cerca de un de 1, lo cual es extraño porque de 1 es un punto crítico inestable
para la geometría del universo.

Los valores ligeramente inferiores o superiores a 1 en el Universo temprano crecen rápidamente hasta
mucho menos de 1 o mucho más grande que 1 (como una pelota en la parte superior de un
colina). Entonces, el hecho de que el valor medido de 0.2 es tan cercano a 1 que
esperamos encontrar en el futuro que nuestro valor medido es demasiado bajo y
que el universo tiene un valor de
exactamente igual a 1 para la estabilidad.

Y por lo tanto, el problema de la planeidad es que se necesita algún mecanismo
para obtener un valor para que sea
muy, muy cerca de uno (dentro de una parte en mil millones de millones).


Principio antrópico :

Entonces, el dilema filosófico es que las constantes del Universo en un
microscópico (constantes atómicas), macroscópico (fuerzas electromagnéticas) y
todos los niveles cosmológicos parecen estar extremadamente afinados para
vida e inteligencia para evolucionar.

Esta preocupación de cómo las criaturas conscientes, como nosotros, llegaron a estar en
el Universo se llama principio antrópico y tiene tres formas;
débil, fuerte y final.

Principio antrópico débil: los valores observados de todo físico y
las cantidades cosmológicas no son igualmente probables pero toman valores
restringido por el requisito de que existan sitios donde el carbono
la vida puede evolucionar y por los requisitos de que el Universo sea lo suficientemente mayor
para que ya lo haya hecho.

Principio antrópico fuerte: el universo debe tener esas propiedades que
permitir que la vida se desarrolle dentro de ella en algún momento de su historia. Porque:

  1. Existe un posible universo ‘ diseñado ‘ con el objetivo de
    generando y sosteniendo ‘observadores’. o…
  2. Los observadores son necesarios para crear el Universo (universo participativo). o…
  3. Es necesario un conjunto de otros universos diferentes para
    existencia de nuestro universo

Principio antrópico final: el procesamiento inteligente de la información debe
nace en el Universo y, una vez que nace,
nunca se extinguirá.

La versión débil del principio antrópico solo dice que nuestra existencia nos permite inferir valores de ciertos
constantes fundamentales Nuestra existencia es un indicador de los valores que tienen estas constantes. Pero el fuerte
la versión afirma no solo que nuestra existencia nos permite inferir los valores de las constantes, sino que además es
la explicación de por qué tienen solo los valores que tienen.


Principio antrópico y razonamiento circular :

La crítica habitual de cualquier forma del principio antrópico es que
es culpable de una tautología o razonamiento circular .

Con respecto a nuestra existencia y al Universo, el error en
razonamiento es que porque estamos aquí, debe ser posible que podamos
estar aquí. En otras palabras, existimos para hacer la pregunta de lo antrópico.
principio. Si no existiéramos, entonces la pregunta no podría hacerse. Entonces
No hay nada especial en el principio antrópico, simplemente dice que
existen para hacer preguntas sobre el universo.

Un ejemplo de este estilo de pregunta es si la vida es exclusiva de
Tierra. Hay muchas cualidades especiales en la Tierra (masa adecuada,
distancia del sol para agua líquida, posición en galaxia para agua pesada
elementos de la explosión de supernova cercana). Pero ninguno de estos
Las características son exclusivas de la Tierra. Puede existir cientos para
miles de sistemas solares con características similares donde la vida
ser posible, si no inevitable. Simplemente vivimos en uno de ellos, y nosotros
no sería capaz de vivir en ningún otro mundo.

Esta solución es ligeramente insatisfactoria con respecto a las constantes físicas.
ya que implica algún tipo de sistema de lotería para la existencia de la vida,
y no tenemos evidencia de universos anteriores.


Principio antrópico e hipótesis de muchos mundos :

Otra solución al principio antrópico es que todo es posible.
los universos que se pueden imaginar bajo las leyes actuales de la naturaleza son
posible, y tienen una existencia como superposiciones.

Esta es la infame hipótesis de muchos mundos utilizada para explicar cómo
La posición de un electrón puede ser difusa o incierta. No es
incierto, existe en todas las posiciones posibles, cada una con
Su propio universo separado y único. La realidad cuántica se explica por
el uso de infinitos universos donde sea posible
la realización de la posición y la energía de cada partícula realmente existe.

Con respecto al principio antrópico, simplemente existimos en uno de los
muchos universos donde la vida inteligente es posible y evolucionó. Allí
Hay muchos otros universos donde este no es el caso, existiendo al lado
ponte del lado de nosotros en alguna superrealidad de los muchos mundos. Desde el
la hipótesis de muchos mundos carece de la capacidad de probar la existencia de estos
otros universos, no es falsificable y, por lo tanto, limita con
pseudociencia


Principio antrópico e inflación :

La solución al principio antrópico parece estar en los primeros tiempos.
Universo, momentos después del Big Bang, la era de la inflación. Nuestra vieja vista de la
El universo fue uno de expansión newtoniana, a menos de la velocidad de la luz.

Sin embargo, ahora sabemos eso, debido a la ruptura de la simetría en el intestino
punto de unificación, espacio-tiempo y materia separados y una cantidad tremenda
de energía fue liberada. Esta energía produjo una sobrepresión que fue
aplicado no a las partículas de materia, sino al espacio-tiempo mismo.
Básicamente, las partículas se detuvieron cuando el espacio entre ellas se expandió en
una tasa exponencial

Durante la inflación, el Universo expandió un factor de 10 54 , de modo que nuestro horizonte ahora solo ve un pequeño
pieza de lo que fue el Universo total del Big Bang.

Nuestro universo visible, la parte del Big Bang dentro de nuestro
horizonte, es efectivamente una “burbuja” en el Universo más grande. Sin embargo,
esas otras burbujas no son físicamente reales ya que están fuera de nuestro
horizonte. Solo podemos relacionarnos con ellos en un sentido imaginario y teórico.
Están fuera de nuestro horizonte y nunca podremos comunicarnos
con esos otros universos de burbujas.

La respuesta de la inflación al principio antrópico de cualquier forma es que
Se crearon muchos universos de burbujas a partir del Big Bang. Nuestro universo tenía el
constantes físicas apropiadas que conducen a la evolución de inteligente
vida. Sin embargo, esa evolución no fue determinada o requerida. Allí
pueden existir muchos otros universos con condiciones similares, pero donde el
propiedad emergente de la vida o la inteligencia no se desarrolló.

Esperemos que una teoría completa de todo resuelva el “cómo”
preguntas sobre el origen de las constantes físicas. Pero un examen físico completo
La teoría puede carecer de las respuestas a las preguntas de “por qué”, que es una de
Las razones por las que la ciencia moderna está en una fase de crisis de desarrollo, nuestra
capacidad de entender “cómo” ha superado nuestra capacidad de responder si
‘debería’.


Origen de la vida :

La corteza terrestre se estabilizó hace unos 3.900 millones de años. Vida
apareció hace unos 3.600 a 3.900 millones de años, que es bastante rápido en
términos astronómicos Microfósiles encontrados en rocas antiguas de Australia
y Sudáfrica demuestran que la vida terrestre floreció en 3.5
mil millones de años atrás. Rocas antiguas de Groenlandia, 3.900 millones de años,
contienen carbono isotópico, carbono que solo podría haber pertenecido a una vida
organismo. La atmósfera primitiva de la Tierra era una atmósfera secundaria.
por desgasificación volcánica, muy CO 2 -ricos
con poco O libre 2 .

La Tierra se encuentra a la distancia correcta del Sol para que el agua líquida
existe. La evolución de la vida
requiere dos elementos; energía y un medio para el crecimiento. La luz del sol sirve como
la fuente de energía para la mayoría de la vida (un contraejemplo es la bacteria que
crece en las trincheras oceánicas alimentadas por el calor de los respiraderos térmicos). Luz del sol
proporciona la energía necesaria para la fabricación de alimentos (energía bioquímica
almacenamiento) y construcción molecular (material genético, paredes celulares, etc.).
Indirectamente, la luz solar proporciona una temperatura cálida, lo que significa más
Tasas de reacción química para una vida simple. La vida más compleja requiere
luz solar para visión y un ambiente estable.


Evolución química :

El agua líquida proporciona un solvente universal y un ambiente cálido para
evolución química Es un vehículo para sustancias disueltas.
(circula) Y proporciona la materia prima para la proteína.
construcción.

Cuando la sopa primordial se expone a la energía, los compuestos orgánicos son
producido como se muestra por el Miller-Urey
Experimento .

Los aminoácidos son ​​pequeños,
Moléculas altamente reactivas compuestas de 20 a 30 átomos de HCNO. Cuando amino
los ácidos se unen en cadenas que forman proteínas . Las proteínas gobiernan
velocidades de reacción química y forman el material estructural para la célula
partes.

Lo más importante, pueden formarse en microesferas cuando se calientan, lo que
sirve para separar reacciones y procesos químicos. El problema es
que con la inmensidad de los océanos de la Tierra es estadísticamente muy
improbable que estas proteínas tempranas alguna vez se unan. los
la solución es que las enormes mareas de la Luna produjeron mareas interiores
piscinas, que se llenarían y evaporarían regularmente para producir
altas concentraciones de aminoácidos, que luego se unieron en
macromoléculas

Con la construcción de grandes macromoléculas, como proteínas y
ácidos nucleicos, la Tierra está preparada para la siguiente etapa de bioquímica
evolución . Los organismos vivos son el ejemplo supremo de activos
importar. Representan la forma más desarrollada de materia organizada.
y energía que sabemos. Ejemplifican el crecimiento, la adaptación,
Complejidad, desarrollo, variedad e imprevisibilidad. Casi
parece ser una clase aparte de la materia y la energía, desafiando el
leyes que esclavizan la materia y la energía normales.

Cada organismo es único, tanto en forma como en desarrollo. diferente a
física donde se estudian clases de objetos idénticos (p. ej.
electrones, fotones), los organismos son todos individuos. Además,
las colecciones de organismos son únicas, las especies son únicas, la
La historia evolutiva de la Tierra es única, toda la biosfera es
único. Por otro lado, un gato es un gato, una célula es una célula, hay
son regularidades definidas y características distintivas que permiten
organismos a clasificar.

Cada nivel de biología tiene cualidades nuevas e inesperadas, cualidades
que no puede reducirse a las propiedades de los componentes,
Esto se conoce como holismo. Un organismo vivo consta de una amplia gama.
de componentes que difieren mucho en estructura y función (corazón,
hígado, cabello). Sin embargo, los componentes están organizados y se comportan de una manera
moda coherente y cooperativa como si se tratara de un plan común acordado.
Esto dota al organismo de una identidad discreta, hace que un gusano sea
gusano, un perro un perro.

Ningún ser vivo sale aislado. Todos los organismos son fuertemente
acoplados a su entorno inanimado y requieren un continuo
rendimiento de materia y energía, así como la capacidad de exportar
entropía Desde un punto de vista físico y químico, cada organismo
está fuertemente fuera de equilibrio con su entorno. Adicionalmente,
la vida en la Tierra es una intrincada red de mutuamente interdependientes
organismos mantenidos en un estado de equilibrio dinámico. Entonces concepto de vida
es completamente significativo solo en el contexto de toda la biosfera.

Una gran cantidad de reacciones químicas complejas es la subyacente
proceso que llamamos vida .
Los ingredientes para la vida son:

  1. fuente de energía
  2. suministro de nutrientes (bloques de construcción)
  3. mecanismos autorreguladores

Los dos primeros criterios fueron suministrados por las condiciones de la primera
Ambiente de la tierra. El tercer criterio fue presentado por el punto final de
evolución química donde se formaron las largas cadenas de ácidos nucleicos
que se convirtió en ARN y ADN.

El ARN y el ADN son códigos moleculares para la producción de proteínas. Ellos
tener la propiedad única de ser autorreplicante (cuando un ARN
la molécula se divide, los aminoácidos se conectan a los puntos finales produciendo un
copia exacta de la cadena original). El comienzo de la bioquímica.
la evolución fue cuando el ARN y el ADN evolucionaron para recubrirse de proteínas
conchas Estos paquetes de ARN y ADN recubiertos se denominan virus . UNA
el virus está a medio camino entre la vida y la no vida, siendo no vivo cuando está en
aislamiento, pero adaptando características de vida en interacción con
otro virus ‘o células.

La siguiente etapa en la evolución bioquímica fue que varios virus ‘
asumir tareas especializadas (producción de energía, producción de proteínas,
etc) Estos elementos individuales se combinarían para formar el primer
célula. Nuestra primera evidencia de vida celular proviene de fósiles
bacterias

Con el desarrollo de las células, la vida adquirió una evolución explosiva hacia
formas más diversas, invadiendo nuevos ambientes (mar, lagos, tierra).


Fotosíntesis :

El oxígeno es un componente muy pequeño para la desgasificación en la Tierra, pero
O 2 es una fracción significativa de nuestra atmósfera actual
(Gracias a dios). También tenga en cuenta que O 2 es altamente reactivo
y se combina rápidamente con roca y tierra para formar óxidos (óxido). Así,
la cantidad actual O 2 requiere un proceso constante de
reposición. Ese proceso es la fotosíntesis .

Los primeros organismos de fotosíntesis utilizaron la luz UV como fuente de energía.
ya que hay más energía asociada con la luz de longitud de onda corta que
luz de longitud de onda larga (¿quieres pruebas? deja tu camisa apagada durante una hora a
la playa). Esto ocurrió hace unos 3.500 millones de años y lo inmediato
el subproducto fue la capa de ozono, que bloquea la luz ultravioleta. Esto resultó en
La primera extinción masiva, la muerte de todas las células fotosintéticas UV.
Solo los organismos que pudieron utilizar la porción visible de la
espectro sobrevivido = plantas verdes y plancton.