Verhoogt of verlaagt entropie tijdens de transformatie van ei in kip?

Antwoord:

Gezien het ei vanuit het oogpunt van statistische thermodynamica, neemt het toe.

Wanneer de negatieve entropiebijdrage van genexpressie die nodig is om de groei tot een kuiken te ondersteunen echter wordt meegenomen, wordt de algehele entropie voorgesteld door Sanchez aan verminderen.

Uitleg:

Definitie van entropie kan ambigu zijn in termen van conceptualisatie. Het deel "mate van willekeur" is echt moeilijk te visualiseren zonder verder te definiëren wat "stoornis" is.

ALGEMENE ENTROPIE BESCHRIJVING

In het zicht kan een henkuiken er "regelmatiger" uitzien dan een ei, aangezien het meer solide is. Maar er zijn verschillende punten om te overwegen:

• Als u de oorsprong (0,0,0) overweegt en er willekeurig stippen omheen strooit (bij een constante # R # laten we zeggen), na vele pogingen die een bol zullen zijn. Doe het nu voor willekeurig # R # en je zult een wazige sferische structuur vinden, zoals:

We hebben zojuist de waarschijnlijkheidsdichtheid van een ei (eivormig) in de tijd gedefinieerd, maar de kansdichtheid van een kuiken is minder goed gedefinieerd (moeilijker te plotten).

Vandaar dat het kuiken de potentie heeft om meer entropisch te zijn vanuit een traditioneel stoornis (met betrekking tot kwantummechanica) oogpunt.

Gezien de moleculaire eiwitstructuren in eieren zijn ze ook vrij eenvoudig. Maar ze vormen veel complexere eiwitten in het proces van embryologische ontwikkeling.

Hier zien we dat de entropie volgens niet biologisch overwegingen toeneemt van ei tot kuiken, gezien de toenemen in complexiteit van de eiwitten. Laten we dit noemen #DeltaS_ "dood ei" #.

Door de tweede wet van de thermodynamica, #DeltaS_ "dood ei"> = q / T #en aangezien de warmte in het ei moet stromen als de moeder hen klaarmaakt om uit te komen, zou dit betekenen #q> 0 # en daarom #DeltaS> 0 #.

Het ei laat altijd warmte vrij en de moeder absorbeert langzaam de warmte van het ei, zodat het ei continu in evenwicht is. En als er niet de moeder is (of, een broedmachine, die hetzelfde doet), laat het ei snel de warmte vrij, waardoor het ontwikkelingsproces onmogelijk wordt.

DEZE AANPAKKEN MET STATISTISCHE MECHANICA

Laten we vervolgens eens kijken naar wat bekend staat als Boltzmann's definitie van entropie:

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

waar #k_ text {B} # is de Boltzmann constant en #Omega# is het aantal "microstaten" consequent met de gegeven macrostaat waarneembaar.

microstaten zijn het aantal manieren waarop u kunt bedenken dat een systeem opnieuw kan worden opgebouwd met dezelfde waargenomen macrostatus. Laten we zeggen, je hebt een huis en alle permutaties van de stenen zullen je altijd bij hetzelfde huis achterlaten (de macroscopische observabelen moeten hetzelfde zijn). Dus je huis is een "ensemble-gemiddelde" van al deze microstaten, voor een gegeven macroscopische observatie van het huis.

Wat gebeurt er met ons ei#-># chick verhaal op dit punt?

Ons systeem is een bijna perfect groots canoniek ensemble, het maakt warmte-uitwisselingsdeeltjes (meestal # CO_2 # en # H_2O # door de poriën) en energie met een hittebad, bijna op constante temperatuur gehouden.

Het aantal microsystemen dat voor een ei toegankelijk is minder dan die toegankelijk zijn voor het kuiken. Omdat de moleculen in een ei eenvoudiger zijn, laat dit relatief minder manieren over om de atomen dezelfde macrosstaat van het ei te laten rangschikken.

Terwijl een kuiken, met veel meer complexe eiwitten enz., Meer microstaten heeft voor een gegeven macrostaat van het kuiken (levend of niet!).

Dus, de niet-biologische component tot de entropie van het ei (zonder overwegingen voor het ondersteunen van embryonale groei), zoals we noemden #DeltaS_ "dood ei" #, is positief.

Nogmaals, dit gaat ervan uit dat het ei niet leeft.

OVERWEGENDE ENTROPIE DOOR GENE-EXPRESSIE

Nu moeten we ook de biologische component aan de entropie toevoegen; dat is, de entropie door genexpressie vereist om de groei van het ei te ondersteunen.

Zoals blijkt, stelt Sanchez aan het einde van zijn artikel, hoewel zijn "poging weliswaar grof is" (zijn woorden), het voldoende is om vast te stellen dat de entropie door genexpressie, die hij noemt, #DeltaS_ "gen" #, is negatief.

Halverwege het papier stelt hij dat:

#DeltaS_ "leven" = DeltaS_ "klasse" + DeltaS_ "gen" <0 #

of in de notatie die in dit antwoord wordt gebruikt:

#color (blauw) (DeltaS_ "egg" ^ "chick" = DeltaS_ "dood ei" + DeltaS_ "gen" <0) #

Dat wil zeggen, de entropie als gevolg van genexpressie die nodig is om het leven van het kuiken te ondersteunen wanneer het geboren wordt negatief genoeg dat het totale entropieverschil tussen het ei en het ontwikkelde kuiken (#DeltaS_ "ei" ^ "chick" #) is negatief.