Yumurtanın tavuğa dönüşmesi sırasında entropi artar mı, azalır mı?

Cevap:

Yumurtanın istatistiksel termodinamik açısından bakıldığında, artar.

Bununla birlikte, bir civcivin büyümesini sürdürmek için gereken gen ekspresyonunun negatif entropi katkısı dahil edildiğinde, genel entropi Sanchez tarafından azaltmak.

Açıklama:

Entropinin tanımı, kavramsallaştırma açısından belirsiz olabilir. "Rastgele derece" bölümünün, "düzensizliğin" ne olduğunu tanımlamaksızın görselleştirmesi gerçekten zor.

GENEL GİRİŞ TANIMI

Görüşte, bir tavuk civciv daha sert olduğu göz önüne alındığında, bir yumurtadan daha "normal" görünebilir. Ancak, dikkate alınması gereken birkaç nokta var:

• Kökeni (0,0,0) düşünürseniz ve etrafına rastgele bazı noktalar serperseniz, # R # Diyelim ki), birçok girişimden sonra bir küre olacak. Şimdi rastgele yap # R # ve bulanık bir küresel yapı bulacaksınız:

Bir yumurtanın (yumurtalık) olasılık yoğunluğunu zaman içerisinde henüz tanımladık, ancak bir civcivin olasılık yoğunluğu daha az iyi tanımlanmıştır (çizim zorluğu).

Bu yüzden civciv, (kuantum mekaniği açısından) geleneksel bir hastalıktan daha entropik olma potansiyeline sahiptir.

Ayrıca, yumurtadaki moleküler protein yapıları göz önüne alındığında, oldukça basittir. Fakat embriyolojik gelişim sürecinde çok daha karmaşık proteinler oluştururlar.

Burada entropinin göre olduğunu görüyoruz. biyolojik olmayan hususlar artışlar Yumurtadan piliç, verilen artırmak proteinlerin karmaşıklığında. Bunu arayalım #DeltaS_ "ölü yumurta" #.

Termodinamiğin İkinci Yasasına göre, #DeltaS_ "ölü yumurta"> = q / T #ve ısı, ana tavuk yumurtadan çıkmaya hazırlanırken yumurtaya akması gerektiğinden, bu, #q> 0 # ve böylece #DeltaS> 0 #.

Yumurta her zaman ısıyı serbest bırakır ve anne yumurtadan gelen ısıyı yavaşça emer, böylece yumurta sürekli dengede olur. Ve eğer anne (ya da aynı şeyi yapan bir kuluçka makinesi) yoksa, yumurta hızlı bir şekilde ısıyı serbest bırakarak gelişim sürecini imkansız hale getirir.

İSTATİSTİK MEKANİK İLE BİRLİKTE ÇARPMAK

Şimdi, neyin bilindiğini düşünelim. Boltzmann'ın entropi tanımı:

#S = k_ metin {B} ln Omega #,

nerede #k_ metni {B} # Boltzmann sabiti #Omega# "mikrostat" sayısıdır tutarlı verilen makrostat ile gözlemlenebilir.

Mikrohaller Aynı gözlenen makro değeri aynı tutarak bir sistemi yeniden düşünebileceğiniz yolların sayısıdır. Diyelim ki, bir evin var ve tuğlaların tüm izleri hep seni aynı evde bırakacak (makroskopik gözlemlenebilirler aynı olmalı). Bu yüzden, evin, makroskobik olarak gözlemlenen bir gözlem için tüm bu mikrostatiklerin "topluluk ortalaması" dır.

Yumurtanıza ne olur?#-># Bu noktada piliç hikayesi?

Sistemimiz neredeyse mükemmel bir grand kanonik topluluktur, ısı değişim parçacıklarına izin verir (çoğunlukla # CO_2 # ve # H_2O # gözeneklerin içinden) ve ısı banyosu ile enerji, neredeyse sabit sıcaklıkta tutulur.

Bir yumurtanın erişebileceği mikrosistemlerin sayısı az bundan daha fazla civciv için erişilebilir. Bir yumurtadaki moleküller daha basittir; bu, atomları aynı yumurta makrostatını döndürecek şekilde düzenlemek için nispeten daha az yol bırakır.

Oysaki, daha karmaşık proteinleri vb. Olan bir civciv, civcivin belirli bir makrostatı için (canlı olsun ya da olmasın!) Daha fazla mikrostata sahiptir.

Böylece biyolojik olmayan bileşen yumurtanın entropisine (embriyonik büyümeyi sürdürmek için endişelenmeden) #DeltaS_ "ölü yumurta" #, pozitif.

Yine, bu, yumurtanın yaşamadığını varsayar.

GENEL İFADE HEDEFİNE GİRİŞ GİRİŞİ

Şimdi, biyolojik bileşeni de entropiye dahil etmeliyiz; yani, Gen ekspresyonu nedeniyle entropi Yumurtanın büyümesini sürdürmek için gereklidir.

Görünen o ki, Sanchez makalesinin sonunda, “kuşkusuz kaba” olmasına rağmen (sözleri) teklif etmesine rağmen, söylediği gen ifadesinden dolayı entropinin kurulması için yeterlidir. #DeltaS_ "gen" #, negatif.

Gazetenin ortasına, şöyle diyor:

#DeltaS_ "living" = DeltaS_ "sınıfı" + DeltaS_ "geni" <0 #

veya bu cevapta kullanılan notasyonda:

#color (mavi) (DeltaS_ "yumurta" ^ "civciv" = DeltaS_ "ölü yumurta" + DeltaS_ "gen" <0) #

Yani, civciv doğduğunda yaşamını sürdürmek için gerekli olan gen ifadesine bağlı entropi yeterince olumsuz Yumurta ile gelişmiş civciv arasındaki genel entropi farkının (#DeltaS_ "Yumurta" ^ "civciv" #) negatif.