Увеличивается или уменьшается энтропия при превращении яйца в курицу?

Ответ:

Рассматривая яйцо с точки зрения статистической термодинамики, оно увеличивается.

Однако, если учесть отрицательный вклад энтропии от экспрессии генов, необходимый для поддержания роста цыпленка, Санчес предлагает общую энтропию для снижение.

Объяснение:

Определение энтропии может быть неоднозначным с точки зрения концептуализации. Часть «степени случайности» действительно трудно представить без дальнейшего определения понятия «беспорядок».

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ЭНТРОПИИ

На вид, курица может выглядеть более «правильной», чем яйцо, учитывая, что она более плотная. Но есть несколько моментов, которые следует учитывать:

• Если вы рассматриваете начало координат (0,0,0) и случайно разбрасываете вокруг него несколько точек (с постоянной #р# допустим) после многих попыток это будет сфера. Теперь сделайте это наугад #р# и вы найдете размытую сферическую структуру, например:

Мы только что определили плотность вероятности яйцеклетки (яйцевидной формы) с течением времени, но плотность вероятности цыплят менее определена (сложнее построить график).

Следовательно, цыпленок может стать более энтропичным с точки зрения традиционного беспорядка (по отношению к квантовой механике).

Кроме того, учитывая молекулярные структуры белка в яйце, они довольно просты. Но они образуют гораздо более сложные белки в процессе эмбриологического развития.

Здесь мы видим, что энтропия в соответствии с небиологический соображения увеличивается от яйца до цыпленка, учитывая увеличение в сложности белков. Давайте назовем это #DeltaS_ "dead egg" #.

По второму закону термодинамики, #DeltaS_ "dead egg"> = q / T #и так как тепло должно течь в яйцо, поскольку курица готовит его к выводу, это будет означать, #q> 0 # и поэтому #DeltaS> 0 #.

Яйцо всегда выделяет тепло, и мать медленно поглощает тепло из яйца, так что яйцо постоянно находится в равновесии. И если нет матери (или инкубатора, который делает то же самое), яйцо быстро выделяет тепло, делая процесс развития невозможным.

РЕШЕНИЕ ЭТОГО СТАТИСТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКОЙ

Далее давайте рассмотрим то, что известно как Больцмановское определение энтропии:

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

где #k_ текст {B} # является постоянной Больцмана и #Омега# это число "микросостояний" последовательный с данным макросостоянием наблюдаемым.

Микросостояния это количество способов перестроения системы, сохраняя то же самое наблюдаемое макросостояние одинаковым. Допустим, у вас есть дом, и все перестановки кирпичей всегда оставят вас с одним и тем же домом (макроскопические наблюдаемые должны быть одинаковыми). Таким образом, ваш дом является «средним по ансамблю» всех этих микросостояний для данного макроскопического наблюдения дома.

Что происходит с нашим яйцом#-># Чик история на данный момент?

Наша система представляет собой почти идеальный гранд-канонический ансамбль, он позволяет частицам теплообмена (в основном, # CO_2 # а также # H_2O # через поры) и энергии с помощью тепловой ванны, практически сохраняемой при постоянной температуре.

Количество микросистем, доступных для яйца: Меньше чем это доступно для цыпленка. Молекулы в яйце, будучи более простыми, оставляют относительно меньше способов расположить атомы, чтобы вернуть то же самое макросостояние яйца.

Принимая во внимание, что цыпленок с более сложными белками и т. Д. Имеет больше микросостояний для данного макросостояния цыпленка (живого или нет!).

Таким образом небиологический компонент энтропии яйца (без учета поддержания эмбрионального роста), как мы называли #DeltaS_ "dead egg" #, является положительный.

Опять же, это предполагает, что яйцо не живет.

УЧИТЫВАЯ ЭНТРОПИЮ ИЗ-ЗА ГЕНОВОГО ВЫРАЖЕНИЯ

Теперь мы должны также включить биологический компонент в энтропию; то есть, энтропия из-за экспрессии генов требуется для поддержания роста яйца.

Как оказывается, Санчес предлагает в конце своей статьи, хотя его «попытка по общему признанию грубая» (его слова), достаточно установить, что энтропия из-за экспрессии генов, которую он называет #DeltaS_ "ген" #, является отрицательный.

В середине статьи он заявляет, что:

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

или в обозначениях, используемых в этом ответе:

#color (blue) (DeltaS_ "egg" ^ "chick" = DeltaS_ "dead egg" + DeltaS_ "gene" <0) #

То есть энтропия из-за экспрессии генов, необходимая для поддержания жизни цыпленка при его рождении, достаточно отрицательный что общая разница энтропии между яйцом и развитым цыпленком (#DeltaS_ "яйцо" ^ "цыпленок" #) является отрицательный.