Stiger entropi eller formindskes under omdannelse af æg til kylling?

Svar:

I betragtning af ægget ud fra statistisk termodynamik, øges det.

Men når den negative entropi-bidrag indgår fra genekspression, der kræves for at opretholde vækst i en kylling, foreslås den samlede entropi af Sanchez at formindske.

Forklaring:

Definition af entropi kan være tvetydig hvad angår konceptualisering. Parten "grad af tilfældighed" er virkelig svært at visualisere uden yderligere at definere, hvad "lidelse" er.

GENEREL ENTROPY BESKRIVELSE

I almindelig øjekast kan en hønsekick se mere "almindelig" end et æg, da det er mere solidt. Men der er flere punkter at overveje:

• Hvis du overvejer oprindelse (0,0,0) og drys nogle punkter tilfældigt rundt om det (ved en konstant # R # Lad os sige), efter mange forsøg, der vil være en kugle. Nu gør det for tilfældigt # R # s og du vil finde en sløret sfærisk struktur som:

Vi har netop defineret sandsynlighedstætheden af et æg (ovoid) over tid, men en chicks sandsynlighedstæthed er mindre veldefineret (vanskeligere at plotte).

Derfor har chicken potentialet for at være mere entropisk fra en traditionel lidelse (med hensyn til kvantemekanik) synspunkt.

Også i betragtning af molekylære proteinstrukturer i æg er de ret enkle. Men de danner meget mere komplekse proteiner i processen med embryologisk udvikling.

Her ser vi entropien ifølge ikke-biologisk overvejelser stiger fra æg til chick, givet øge i proteinernes kompleksitet. Lad os kalde dette #DeltaS_ "dødt æg" #.

Ved Thermodynamikens anden lov, #DeltaS_ "dødt æg"> = q / T #, og da varme skal strømme ind i ægget, da moderhønen forbereder det til at luge, ville det betyde #q> 0 # og dermed #DeltaS> 0 #.

Ægget frigiver altid varme og moderen absorberer varmen fra ægget langsomt, så at ægget kontinuerligt er i ligevægt. Og hvis der ikke er moderen (eller en inkubator, der gør det samme), frigør ægget hurtigt varmen, hvilket gør udviklingsprocessen umulig.

TACKLING DETTE MED STATISTISKE MEKANIKKER

Lad os nu overveje, hvad der er kendt som Boltzmanns definition af entropi:

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

hvor #k_ tekst {B} # er Boltzmann konstant og # Omega # er antallet af "mikrostater" konsekvent med den givne makrostat observerbar.

mikrostater er antallet af måder, du kan tænke på, at et system kan genopbygges, og det samme samme observerede makrostat samme. Lad os sige, du har et hus, og alle murstenens permutationer vil altid forlade dig med det samme hus (de makroskopiske observerbarheder skal være de samme). Så dit hus er et "ensemblet gennemsnit" for alle disse mikrostater, for en given makroskopisk observation af huset.

Hvad sker der med vores æg#-># chick story på dette tidspunkt?

Vores system er et næsten perfekt grand canonical ensemble, det giver varmevekslingspartikler (for det meste # CO_2 # og # H_2O # gennem porerne) og energi med en varmebade, holdt næsten i konstant temperatur.

Antallet af mikrosystemer tilgængelige for et æg er mindre end det er tilgængeligt for chicken. Molekylerne i et æg er enklere, dette efterlader relativt færre måder at arrangere atomerne til at returnere det samme æg makrostat.

Mens en kylling med meget mere komplekse proteiner mv har flere mikrostater for en given chickens makrostat (hvad enten det er levende eller ej!).

Således ikke-biologisk komponent til entropi af ægget (uden overvejelser for at opretholde embryonal vækst), som vi kaldte #DeltaS_ "dødt æg" #, er positiv.

Igen forudsætter dette, at ægget ikke lever.

TAGER HENSYN TIL EN GENNEMFØRELSE

Nu skal vi også inkludere den biologiske komponent til entropien; det er, entropien på grund af genekspression kræves for at opretholde vækst af ægget.

Som det viser sig, foreslår Sanchez i slutningen af sit papir, selv om hans "forsøg er ganske vist rå" (hans ord), er det tilstrækkeligt at fastslå, at entropien på grund af genekspression, som han kalder #DeltaS_ "gen" #, er negativ.

Halvvejs gennem papiret hedder han at:

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

eller i notationen anvendt i dette svar:

#color (blå) (DeltaS_ "æg" ^ "chick" = DeltaS_ "dødt æg" + DeltaS_ "gen" <0) #

Det vil sige, entropien på grund af genekspression er nødvendig for at opretholde chickens liv, da det bliver født negativt nok at den samlede entropiforskel mellem ægget og den udviklede kylling (#DeltaS_ "æg" ^ "chick" #) er negativ.