არღვევს სიცოცხლე თერმოდინამიკის მეორე კანონს?

Vitality-graphic-300px

თერმოდინამიკის მეორე კანონი (ენტროპიის ზრდის კანონი) ხანდახან გამოიყენება ევოლუციის საწინააღმდეგო არგუმენტად. ევოლუცია, როგორც კამათისას აღნიშნავენ არის ენტროპიის შემცირება, რადგანაც იგი დროის განმავლობაში მეტ ორგანიზებულობას ქმნის. ამ დროს კი თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ დროის განმავლობაში ორგანიზებულობა კლებულობს და შესაბამისად არეულობა მატულობს. ასე რომ, ევოლუცია არღვევს მეორე კანონს.

ამ არგუმენტებში ბევრი რამ არასწორია, და შეგვიძლია ad infinitum გავაგრძელოთ კამათი. ორივე მხარის სასარგებლო არგუმენტების კრებული შეგიძლიათ იპოვოთ შემდეგ ლინკზე: www.talkorigins.org/faqs/thermo.html. ასეთი განხილვები არასდროს მოიცავდა რაიმე რიცხვით გამოთვლებს. ეს სამწუხაროა, რადგან მარტივ გამოთვლებსაც შეუძლია გვაჩვენოს, რომ ევოლუციისათვის ფიზიკურად შეუძლებელია თერმოდინამიკის მეორე კანონის დარღვევა.

მნიშვნელოვნია ავღნიშნოთ, რომ დედამიწა არ არის იზოლირებული სისტემა: იგი იღებს ენერგიას მზისგან და გამოასხივებს ენერგიას უკან კოსმოსში. მეორე კანონი არ აცხადებს, რომ სისტემის ნებისმიერი ნაწილის ენტოპია უნდა გაიზარდოს. ეს რომ ასე არ ყოფილიყო, ყინული არასდროს იარსებებდა და ორთქლი კი არასდროს კონდენსირდებოდა. ორივე ეს პროცესი კი თავის თავში ენტროპიის შემცირებას მოიცავს. მეორე კანონი ამბობს, რომ მთლიანი სისტემის ტოტალური ენტროპია უნდა გაიზარდოს. და ენტროპიის კლება უნდა ანაზღაურდეს ენტროპიის მატებით სხვაგან. [ამ კუთხით ძალიან კარგი მაგალითია მაცივრისა და ოთახის განხილვა. მაცივარი მის შგნით აშკარად ამცირებს ენტროპიას, რადგან „წარმოქმნის“ სიცივეს და შესაბამისად მეტ წესრიგს. მაცივარის ძრავა მუშაობს ელექტრო ენერგიაზე და ეს ძრავა სითბოს გამოყოფს ოთახში. ხოლო სითბოს გამოყოფა კი ენტროპიის ზრდაა, რადგან ოთახი ნაკლებ მოწესრიგებული ხდება. ოთახის მაცივრიანად, როგორც მთლიანი სისტემის განხილვისას კი ენტროპია ჯამში მატულობს. ადმინი. ]

ოდნავ დახვეწილი ანტი-ევოლუციური არგუმენტი ამბობს, რომ დედამიწა არ არის იზოლირებული სისტემა, რომ იგი მზისაგან ენერგიას იღებს. მზის ენერგია კი მხოლოდ ზრდის უწესრიგობას. იგი აჩქარებს დაშლისა და გახრწნის პროცესებს. ამიტომ, ევოლუცია ჯერ კიდევ არღვევს მეორე კანონს.

დედამიწის შემთხვევაში ჩვენ ყურადღება უნდა მივაქციოთ ენტროპიის ცვლილებას როგორც ენერგიის შთანთქმის მხრივ, ისე მის გამოსხივებას კოსმოსში. მზე წარმოვიდგინოთ როგორც სითბოს რეზერვუარი, რომელიც ინარჩუნებს მუდმივ ტემპერატურას = 6000 K. (აბსოლიტური ან კელვინის ტემპერატურული შკალა). ეს გახლავთ მზის ზედაპირის ტემპერატურა და იგია ეფექტური ტემპერატურა, რომელსაც ჩვენ ვიღებთ. დედამიწა როდესაც შთანთქავს მზისგან წამოსულ სითბოს გარკვეულ რაოდენობას, რეზერვუარი კარგავს ენტროპიას:

https://i0.wp.com/i.imgur.com/lIK9PcH.png

საშუალოდ, დედამიწის ტემპერატურა არც მატულობს და არც კლებულობს. ამიტომ, მან სითბოს შთანთქმასთან (Q) ერთად უნდა გამოსახივოს იგივე რაოდენობის სითბო კოსმოსში. ენერგია გამოსხივდება გაცილებით დაბალ ტემპერატურაზე, რომელიც მიახლოებით უდრის დედამიწის საშუალო ტემპერატურას T2 = 280 K. კოსმოსზე შეგვიძლია ვიფიქროთ სითბოს მეორე რეზერვუარზე, რომელიც შთანთქავს სითბოს Q და შესაბამისად ზრდის ენტროპიას

https://i2.wp.com/i.imgur.com/RDGJfSY.png

T1 გაცილებით დიდია ვიდრე T2 და აქედან ნათელია, რომ ორი რეზერვუარის ენტროპია მატულობს:

https://i1.wp.com/i.imgur.com/JMqkApI.png

სიცოცხლე დედამიწაზე რომც იწვევდეს ენტროპიის შემცირებას, თერმოდინამიკის მეორე კანონი არ ირღვევა, რადგან ორი რეზერვუარის ენტროპიის ზრდა მეტია ვიდრე ენტროპიის შემცირება. ნებისმიერ ასტრონომიის სახელმძღვანელოში ამოვიკითხავთ, რომ დედამიწა ყოველ წამს შთანთქავს 1.1 x 10^17 ჯოულ ენერგიას, წელიწადში (1.1 x x 365 x 24 x 60 x 60) კი 3.5 x 10^24ჯოულს. ასე რომ, რეზერვუარებში ენტროპია იზრდება

https://i0.wp.com/i.imgur.com/awKMYsj.png

და რამდენად დიდია ეს მატება? შედარებისთვის, მოდით გამოვთვალოთ ენტროპიის ცვლილება საჭირო დედამიწის ოკეანეების გასაყინვად. სითბური ენერგია არის Q = (დნობის ლატენტური სითბო) x (ოკეანის მასა)
[latent heat of fusion)x(mass of ocean water]

https://i1.wp.com/i.imgur.com/VBflQWo.png

წყალი იყინება 273 K – ზე, ასე რომ, ენტროპიის ცვლილება არის შემდეგი:

https://i0.wp.com/i.imgur.com/bBoAVxC.png

შევადაროთ ენტროპიის ზრდა ორი რეზერვუარისათვის და ვნახავთ, რომ 140-ჯერ განსხვავდებიან ისინი ერთმანეთისაგან: (1.6×10^24ჯ/კ)/(1.2×10^22ჯ/კ). გავიხსენოთ, რომ ეს გამოთვლები მხოლოდ 1 წელს შეეხებოდა, ხოლო ყოველ წელს კი მეტი ენტროპია წარმოიქმნება. მეორე კანონი მხოლოდ იმ შემთხვევაში დაირღვეოდა თუ ოკეანეები გაიყინებოდნენ 140 წელში ან ნაკლებში.

ახლა, დედამიწაზე მცხოვრები ყველა ცოცხალი ორგანიზმის მასა – ბიომასა მნიშვნელოვნად მცირეა ოკეანეების მასაზე (ყველაზე მიახლოებითი გამოთვლებით 10^16 კგ.) თუ მსგავს გამოთვლებს ჩავატარებთ დედამიწის ბიომასაზე ნაცვლად ოკეანეების მასისა, ვნახავთ, რომ თერმოდინამიკის მეორე კანონი მხოლოდ იმ შემთხვევაში დაირღვევა თუ მთლიანი ბიომასა ძალზე არაორგანიზებული მდგომარეობიდან (გაზი 10 000 K-ზე) ძლიერ ორგანიზებულ მდგომარეობაში (აბსოლიტური ნული) გადავა დაახლოებით ერთ თვეში ან უფრო მცირე დროში.

ევოლუციური პროცესები მიმდინარეობს მილიონობით წლის განმავლობაში და ეს პროცესები ვერ დაარღვევენ თერმოდინამიკის მეორე კანონს.


წყარო: http://physics.gmu.edu/~roerter/EvolutionEntropy.htm

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s