Apakah entropi meningkat atau menurun selama transformasi telur menjadi ayam?

Menjawab:

Mempertimbangkan telur dari sudut pandang termodinamika statistik, ia meningkat.

Namun, ketika memasukkan kontribusi entropi negatif dari ekspresi gen yang diperlukan untuk mempertahankan pertumbuhan menjadi anak ayam, keseluruhan entropi diusulkan oleh Sanchez untuk mengurangi.

Penjelasan:

Definisi entropi dapat menjadi ambigu dalam hal konseptualisasi. Bagian "derajat keacakan" benar-benar sulit untuk divisualisasikan tanpa lebih jauh mendefinisikan apa "gangguan" itu.

DESKRIPSI MASUK UMUM

Secara kasat mata, seekor ayam betina mungkin terlihat lebih "biasa" daripada sebutir telur, mengingat telur itu lebih padat. Namun, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan:

• Jika Anda mempertimbangkan asal (0,0,0) dan taburkan beberapa titik secara acak di sekitarnya, (pada konstanta # r # katakanlah), setelah banyak upaya yang akan menjadi bola. Sekarang lakukan secara acak # r # dan Anda akan menemukan struktur bola yang kabur, seperti:

Kami baru saja mendefinisikan kepadatan probabilitas telur (ovoid) dari waktu ke waktu, tetapi kepadatan probabilitas seekor ayam kurang terdefinisi dengan baik (lebih sulit untuk direncanakan).

Karenanya, anak ayam memiliki potensi untuk menjadi lebih entropis dari sudut pandang tradisional (sehubungan dengan mekanika kuantum).

Juga, mengingat struktur protein molekuler dalam telur, mereka cukup sederhana. Tetapi mereka membentuk protein yang jauh lebih kompleks dalam proses perkembangan embriologis.

Di sini, kita melihat bahwa entropi menurut non-biologis pertimbangan meningkat dari telur ke ayam, diberikan meningkat dalam kompleksitas protein. Mari kita sebut ini #DeltaS_ "telur mati" #.

Oleh Hukum Kedua Termodinamika, #DeltaS_ "dead egg"> = q / T #, dan karena panas harus mengalir ke dalam telur ketika induk ayam menyiapkannya untuk menetas, ini berarti #q> 0 # dan dengan demikian #DeltaS> 0 #.

Telur selalu melepaskan panas dan ibu menyerap panas dari telur secara perlahan sehingga sel telur terus menerus pada kesetimbangan. Dan jika tidak ada ibu (atau, inkubator, yang melakukan hal yang sama), telur dengan cepat melepaskan panas, membuat proses perkembangan menjadi tidak mungkin.

MENGATASI INI DENGAN MEKANIK STATISTIK

Selanjutnya, mari kita pertimbangkan apa yang dikenal sebagai Definisi Boltzmann tentang entropi:

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

dimana #k_ text {B} # adalah konstanta Boltzmann dan #Akhir# adalah jumlah "microstates" konsisten dengan macrostate yang diberikan diamati.

Kondisi mikro adalah sejumlah cara Anda dapat memikirkan suatu sistem dapat dibangun kembali menjaga macrostate diamati sama. Katakanlah, Anda memiliki rumah, dan semua permutasi batu bata akan selalu meninggalkan Anda dengan rumah yang sama (makroskopik yang diamati harus sama). Jadi, rumah Anda adalah "rata-rata ensemble" dari semua kondisi mikro ini, untuk pengamatan makroskopis rumah.

Apa yang terjadi pada telur kita#-># cerita cewek pada titik ini?

Sistem kami adalah ansambel grand kanonik yang hampir sempurna, memungkinkan partikel penukar panas (kebanyakan # CO_2 # dan # H_2O # melalui pori-pori) dan energi dengan heatbath, hampir dijaga dalam suhu konstan.

Jumlah mikrosistem yang dapat diakses oleh telur adalah kurang selain itu dapat diakses oleh anak ayam. Molekul dalam telur menjadi lebih sederhana, ini menyisakan lebih sedikit cara untuk mengatur atom untuk mengembalikan makrostat telur yang sama.

Padahal, seekor ayam, dengan banyak protein kompleks, dll., Memiliki lebih banyak kondisi mikro untuk macrostate ayam yang diberikan (baik hidup atau tidak!).

Jadi, itu komponen non-biologis untuk entropi telur (tanpa pertimbangan untuk mempertahankan pertumbuhan embrionik), seperti yang kita sebut #DeltaS_ "telur mati" #, aku s positif.

Sekali lagi, ini mengasumsikan bahwa telur itu tidak hidup.

MEMPERTIMBANGKAN ENTROPI AKIBAT EKSPRESI GEN

Sekarang, kita juga harus memasukkan komponen biologis ke entropi; itu adalah, entropi karena ekspresi gen diperlukan untuk mempertahankan pertumbuhan sel telur.

Ternyata, Sanchez mengusulkan di akhir makalahnya, meskipun "usahanya memang kasar" (kata-katanya), cukup untuk membuktikan bahwa entropi itu disebabkan oleh ekspresi gen, yang ia sebut #DeltaS_ "gene" #, aku s negatif.

Setengah jalan melalui kertas, ia menyatakan bahwa:

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

atau dalam notasi yang digunakan dalam jawaban ini:

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

Yaitu, entropi karena ekspresi gen yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan anak ayam saat dilahirkan adalah cukup negatif bahwa perbedaan entropi keseluruhan antara telur dan anak ayam yang dikembangkan (#DeltaS_ "egg" ^ "chick" #) aku s negatif.