Czy entropia wzrasta lub maleje podczas przekształcania jaja w kurczaka?

Odpowiedź:

Biorąc pod uwagę jajo z punktu widzenia statystycznej termodynamiki, wzrasta.

Jednakże, gdy uwzględnimy ujemny udział entropii w ekspresji genów wymaganej do podtrzymania wzrostu w pisklęciu, Sanchez zaproponował ogólną entropię zmniejszać.

Wyjaśnienie:

Definicja entropii może być niejednoznaczna pod względem konceptualizacji. „Stopień przypadkowości” jest naprawdę trudny do wyobrażenia bez dalszego określania, czym jest „zaburzenie”.

OGÓLNY OPIS ENTROPY

Na pierwszy rzut oka kurnik może wyglądać bardziej „normalnie” niż jajko, biorąc pod uwagę, że jest bardziej solidny. Ale jest kilka punktów do rozważenia:

• Jeśli wziąć pod uwagę pochodzenie (0,0,0) i posypać nim losowo kilka kropek (ze stałą # r # powiedzmy), po wielu próbach, które będą sferą. Teraz zrób to losowo # r # i znajdziesz niewyraźną kulistą strukturę, taką jak:

Właśnie zdefiniowaliśmy gęstość prawdopodobieństwa jaja (jajowatego) w czasie, ale gęstość prawdopodobieństwa pisklęcia jest mniej dobrze zdefiniowana (trudniej wykreślić).

Stąd pisklę ma potencjał, by stać się bardziej entropijnym z punktu widzenia tradycyjnego zaburzenia (w odniesieniu do mechaniki kwantowej).

Ponadto, biorąc pod uwagę molekularne struktury białkowe w jajku, są całkiem proste. Ale tworzą one znacznie bardziej złożone białka w procesie rozwoju embriologicznego.

Tutaj widzimy entropię według nie biologiczne rozważania wzrasta od jajka do piskląt, biorąc pod uwagę zwiększać w złożoności białek. Nazwijmy to #DeltaS_ „martwe jajko” #.

Według drugiego prawa termodynamiki, #DeltaS_ "martwe jajko"> = q / T #i ponieważ ciepło musi wpływać do jaja, gdy kura matka przygotowuje je do wyklucia, to znaczy #q> 0 # a zatem #DeltaS> 0 #.

Jajko zawsze uwalnia ciepło, a matka powoli pochłania ciepło z jaja, dzięki czemu jajo jest stale w równowadze. A jeśli nie ma matki (lub inkubatora, który robi to samo), jajko szybko uwalnia ciepło, uniemożliwiając proces rozwoju.

ZAKŁADANIE TEGO Z MECHANIKĄ STATYSTYCZNĄ

Następnie rozważmy, co jest znane jako Definicja entropii Boltzmanna:

#S = k_ tekst {B} nn Omega #,

gdzie #k_ tekst {B} # jest stałą Boltzmanna i #Omega# to liczba „mikrostatów” zgodny z danym makrostatem obserwowalnym.

Mikrostaty czy liczba sposobów myślenia o systemie może zostać odbudowana, zachowując ten sam obserwowany makrostat. Powiedzmy, że masz dom, a wszystkie permutacje cegieł zawsze zostawiają cię z tym samym domem (makroskopowe obserwowalności muszą być takie same). Twój dom jest więc „średnią zbiorową” wszystkich tych mikrostatów dla danej obserwacji makroskopowej domu.

Co dzieje się z naszym jajkiem#-># historia pisklęta w tym momencie?

Nasz system jest niemal doskonałym, wielkim zespołem kanonicznym, umożliwiającym wymianę cząstek ciepła (głównie # CO_2 # i # H_2O # przez pory) i energię z ogrzewaniem, prawie utrzymywanym w stałej temperaturze.

Liczba mikrosystemów dostępnych dla jaja wynosi mniej niż to jest dostępne dla pisklęcia. Cząsteczki w jajku są prostsze, co pozostawia stosunkowo mniej sposobów na ułożenie atomów, aby zwrócić ten sam makrostat jaja.

Podczas gdy pisklę, z dużo bardziej złożonymi białkami itp., Ma więcej mikrostatów dla danego makrostatu pisklęcia (żywego lub nie!).

Więc składnik niebiologiczny do entropii jaja (bez uwzględnienia podtrzymywania wzrostu embrionalnego), jak to nazywaliśmy #DeltaS_ „martwe jajko” #, jest pozytywny.

Ponownie zakłada to, że jajko nie żyje.

UWZGLĘDNIAJĄC ENTROPY Z POWODU EKSPRESJI GENU

Teraz musimy również włączyć komponent biologiczny do entropii; to jest, entropia wynikająca z ekspresji genów wymagane do podtrzymania wzrostu jaja.

Jak się okazuje, Sanchez proponuje na końcu swojego artykułu, choć jego „próba jest wprawdzie prymitywna” (jego słowa), wystarczy ustalić, że entropia wynika z ekspresji genów, którą nazywa #DeltaS_ "gen" #, jest negatywny.

W połowie artykułu stwierdza, że:

#DeltaS_ "living" = DeltaS_ "class" + DeltaS_ "gene" <0 #

lub w notacji użytej w tej odpowiedzi:

#color (niebieski) (DeltaS_ "jajko" ^ "laska" = DeltaS_ "martwe jajko" + DeltaS_ "gen" <0) #

Oznacza to, że entropia wynikająca z ekspresji genów niezbędna do podtrzymania życia pisklęcia, gdy się rodzi, jest wystarczająco negatywne że ogólna różnica entropii między jajkiem a rozwiniętym pisklęciem (#DeltaS_ "jajko" ^ "laska" #) jest negatywny.