Je dirais que A ou D sont acceptables, mais A est probablement la meilleure réponse: premièrement, l'entropie du système planétaire seul n'augmente probablement pas (en effet, elle est probablement proche de constante) et comme indiqué ailleurs, vous devez considérez un système fermé pour appliquer la deuxième loi, vous devez donc penser à tout ce qui vient et quitte la Terre. C'est la clé pour comprendre pourquoi la vie sur Terre ne viole pas la deuxième loi: la Terre absorbe et réémet à peu près la même quantité de lumière, mais l'état de cette lumière est radicalement changé lorsque cela se produit, et cet état change et l'énorme entropie L'augmentation qu'elle entraîne compense de manière écrasante la diminution de l'entropie des organismes terrestres à mesure qu'ils se construisent tout en utilisant cette lumière.
Regardons le bilan de rayonnement plus en détail.
La thermodynamique l'entropie d'un système est fondamentalement le contenu d'information conditionnel du système (également connu sous le nom d ' équivocation dans les cercles théoriques de l'information) conditionné sur les propriétés macroscopiques données d'un système. C'est le logarithme du nombre de façons dont les micro-états internes d'un système peuvent être arrangés conformément aux propriétés extérieures observées. Une explication simple du logarithme est que lorsque vous ajoutez deux systèmes ensemble, le nombre de façons dont ils peuvent être disposés se multiplie (pensez à deux lettres de plaque d'immatriculation de voiture: une lettre donne 26 plaques d'immatriculation différentes, deux lettres 26 $ ^ 2 $ plaques d'immatriculation , trois lettres 26 $ ^ 3 $ plaques d'immatriculation, trois lettres et deux chiffres donne 26 $ ^ 3 \ fois 10 ^ 2 $ plaques d'immatriculation et ainsi de suite). Donc les entropies s'ajoutent quand les possibilités se multiplient.
L'entropie d'un système de particules identiques est proportionnelle au nombre de particules dans ce système. Considérez chaque particule comme une lettre dans un alphabet de ses états, puis pensez à de longues «plaques numérotées» d'états de particules concaténées.
Alors maintenant: regardons l'apport à la Terre: environ 1 $ {\ rm kg} $ d'énergie sous forme de lumière du soleil par seconde est disponible pour les systèmes terrestres pour travailler. Il s'agit de $ \ frac {c ^ 2} {h \, \ nu} $ photons par seconde, où $ \ lambda = \ frac {c} {\ nu} $ est de l'ordre de 500 nm donc $ \ nu \ approx600 {\ rm THz} $. Autrement dit, environ 2 $ \ fois 10 ^ {35} $ photons par seconde.
La production d'énergie de la Terre est essentiellement de la chaleur infrarouge: c'est la même quantité d'énergie que celle qui entre, mais elle est maintenant composée de beaucoup plus de photons, car maintenant $ \ nu $ dans le nombre de photons $ \ frac {c ^ 2} {h \, \ nu} $ est de l'ordre de $ 30 {\ rm THz} $ (correspondant à $ \ lambda = 10 {\ rm \ mu \, m} $). La Terre rayonne donc environ vingt fois plus de photons qu'elle n'en absorbe: environ 4 $ \ fois 10 ^ {36} $ photons par seconde. Chaque photon peut coder la même quantité d'informations, de sorte que l'augmentation de l'entropie est environ vingt fois . Les systèmes de vie sur Terre utilisent environ un millième de l'énergie solaire incidente: il a été estimé que la photosynthèse fixe l'énergie pour une utilisation par les systèmes de la vie au taux d'environ 100 $ {\ rm TW} = 10 ^ {14} {\ rm J \, s ^ {- 1}} $, comparé à une entrée de $ 1 {\ rm kg \, s ^ {- 1}} \ approx 10 ^ {17} {\ rm J \, s ^ {- 1}} $. Ainsi, quelle que soit la complexité des organismes vivants, cela ne fait guère d'effet sur la "production" d'entropie massive du cycle énergétique total de la Terre: la production nette d'entropie par tout le système terrestre est toujours fortement positive malgré la présence et l'évolution de la vie , et donc en accord avec la deuxième loi.
Un calcul intéressant a été fait sur la quantité d'énergie solaire nécessaire pour faire évoluer la vie sur Terre jusqu'à nos jours. Ceci est présenté dans l'article:
Emory F. Bunn, "Evolution and the second law of thermodynamics", Accepted for Publication Amer. J Phys.
Bunn calcule que moins d'un an de lumière du soleil suffirait à propulser l'évolution de toute vie sur Terre sur ces quatre derniers milliards d’années et toujours en conformité avec la deuxième loi.
Je devrais citer où j'ai vu pour la première fois cette idée pour expliquer le problème de la vie par rapport à la seconde loi: j'ai pris cette argumentation de:
Roger Penrose, "The Road To Reality: A Complete Guide des lois de l'univers ", 2004 Chapitre 27," Le Big Bang et son héritage thermodynamique "
mais je l'ai entendu utilisé dans plusieurs explications profanes de la physique depuis.