卵から鶏肉への変換中にエントロピーは増加または減少しますか?

卵から鶏肉への変換中にエントロピーは増加または減少しますか?
Anonim

回答:

統計熱力学の観点から卵を考えると増加します。

しかしながら、ニワトリへの成長を持続させるのに必要な遺伝子発現からの負のエントロピー寄与を含めるとき、全体的なエントロピーはSanchezによって提案されている。 減少.

説明:

エントロピーの定義は、概念化の観点からはあいまいな場合があります。 「無作為度」の部分は、「無秩序」とは何かをさらに定義せずに視覚化するのは本当に困難です。

一般的なエントロピーの説明

一見したところでは、鶏ひよこはそれがよりしっかりしていることを考えると、卵よりも「普通」に見えるかもしれません。しかし、考慮すべき点がいくつかあります。

  • あなたが原点(0,0,0)を考えて、その周りにランダムにいくつかの点を振りかけるならば、(定数で) #r# 球となる多くの試みの後に、と言うことができます。今ランダムにそれをしなさい #r# のようにすれば、ぼやけた球形の構造が見つかります。

卵の確率密度(卵形)を時系列で定義したところですが、ひよこの確率密度の定義はそれほど明確ではありません(プロットするのがより困難です)。

したがって、ひよこは(量子力学に関して)伝統的な無秩序の観点からよりエントロピーである可能性があります。

また、卵の中の分子タンパク質構造を考えると、それらはかなり単純です。しかしそれらは胚発生の過程ではるかに複雑なタンパク質を形成します。

ここで、エントロピーは 非生物学的 考慮事項 増える 卵からひよこまで 増加する タンパク質の複雑さ。これを呼び出しましょう #DeltaS_「死んだ卵」#.

熱力学の第二法則によって、 #DeltaS_ "死んだ卵"> = q / T#そして、母親の鶏が孵化する準備をするとき、熱が卵に流れ込まなければならないので、これは意味するでしょう #q> 0# したがって #DeltaS> 0#.

卵は常に熱を放出し、母親は卵からの熱をゆっくりと吸収するので、卵は継続的に平衡状態になります。そして、母親(または同じことをするインキュベーター)がいない場合、卵はすぐに熱を放出し、発達過程を不可能にします。

統計力学でこれに取り組む

次に、として知られているものを考えてみましょう ボルツマンのエントロピーの定義:

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

どこで #k_ text {B}# ボルツマン定数です。 #オメガ# 「マイクロステート」の数 一貫している 与えられたマクロ状態で観測可能。

マイクロステート 同じ観察されたマクロ状態を同じに保ってシステムを再構築できると考えることができる方法の数はいくつかあります。あなたが家を持っているとしましょう、そしてレンガのすべての順列はいつも同じ家をあなたに残します(巨視的な観測量は同じでなければなりません)。ですから、あなたの家は、家の巨視的な観察のために、これらすべてのマイクロステートの「集合平均」です。

私たちの卵はどうなりますか#-># この時点でひよこの話?

私たちのシステムは、ほぼ完璧な大規範的な集団であり、熱交換粒子(ほとんどが #CO_2# そして #H_2O# 熱風による気孔とエネルギーを通し、ほぼ一定の温度に保たれます。

卵に利用できるマイクロシステムの数は もっと少なく それよりひよこにアクセス可能です。卵の中の分子はより単純で、これは同じ卵のマクロ状態を返すように原子を配置する比較的少ない方法を残します。

一方、より複雑なタンパク質などを含むひよこは、ひよこの特定のマクロ状態に対してより多くのミクロステートを持っています(生きているかどうかにかかわらず!)。

したがって、 非生物学的コンポーネント 私達が呼んだように、卵のエントロピーへ #DeltaS_「死んだ卵」#、です ポジティブ.

繰り返しますが、これは卵が生きていないと仮定しています。

遺伝子発現によるエントロピーの考慮

さて、エントロピーに生物学的要素も含める必要があります。あれは、 遺伝子発現によるエントロピー 卵の成長を維持するために必要です。

結局のところ、サンチェスは彼の論文の最後に「彼の試みは確かに粗雑である」(彼の言葉)と提案しているが、彼が呼んでいる遺伝子発現によるエントロピーを証明することで十分である。 #DeltaS_ "遺伝子"#、です .

論文の途中で、彼はこう述べています。

#DeltaS_ "生きている" = DeltaS_ "クラス" + DeltaS_ "遺伝子" <0#

またはこの答えで使用されている表記法では:

#色(青)(DeltaS_ "egg" ^ "ひよこ" = DeltaS_ "dead egg" + DeltaS_ "gene" <0)#

つまり、ひよこが生まれるときの生活を維持するのに必要な遺伝子発現によるエントロピーは、 十分に否定的 卵と発達したひよこの間の全体的なエントロピーの違い(#DeltaS_ "卵" ^ "ひよこ"#)です .