Низкоэнтропийная энергия Солнца и жизнь

В обсуждении услышал про связь живого и низкоэнтропийных фотонов Солнца и вспомнил, что уже несколько раз видел подобные утверждения в научно-популярных книгах физиков. Нашел соответствующие высказывания в книгах Шона Кэрролла, Брайана Грина и Роджера Пенроуза и решил в этом разобраться. Шон Кэрролл в этой связи ссылался на статью Чарльза Лайнвивера, поэтому полистал эту статью. Мне хотелось начать с простой модельной задачки и к счастью удалось обнаружить таковую в статье Вольфа Вайса; в этой статье есть термодинамика излучения. Результаты модельной задачи показывают, что физики порой под воздействием метафоры ‘энтропия как беспорядок’ несколько смешивают действительное и воображаемое.

Ниже вначале приведу цитаты из книг Кэрролла, Грина и Пенроуза про низкоэнтропийное излучение Солнца и его связь с жизнью. Далее рассмотрю уравнение баланса производства энтропии из статьи Лайнвивера, поскольку приведенные цитаты по всей видимости подразумевают именно это уравнение. После этого разберу упрощенный модельный пример на основе статьи Вайса, который наглядно показывает неправильность уравнения баланса энтропии в статье Лайнвивера и позволяет оценить сказанное физиками со стороны термодинамики излучения.

Начну с Шона Кэрролла:

‘как узнать, что увеличения энтропии во внешнем мире достаточно, чтобы отчитаться за низкую энтропию живых существ? … От Солнца мы получаем энергию в низкоэнтропийной, полезной форме, а энтропия энергии, которую мы излучаем обратно в космическое пространство, намного больше. Температура Солнца примерно в 20 раз выше средней температуры Земли. Что касается излучения, то температура — это всего лишь средняя энергия фотонов, из которых оно состоит, поэтому Земле приходится излучать 20 низкоэнергетичных фотонов (с большой длиной волны — инфракрасных) на каждый полученный высокоэнергетичный фотон (с малой длиной волны — в видимом диапазоне). Простые математические расчеты демонстрируют, что «в 20 раз больше фотонов» — это то же самое, что «энтропия в 20 раз больше». Земля излучает тот же объем энергии, что приходит к ней от Солнца, но энтропия этой энергии в 20 раз больше. … Самое сложное здесь — разобраться, что в действительности имеется в виду под «низкоэнтропийностью» жизненных форм здесь, на Земле.’

Далее: http://blog.rudnyi.ru/ru/2024/01/nizkoentropiinaya-energiya-solntsa.html