Γιατί οι βιολογικοί οργανισμοί παραβιάζουν τους νόμους της θερμοδυναμικής;
* Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής (διατήρηση της ενέργειας): Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, να μεταφερθεί ή να μετατραπεί μόνο. Οι οργανισμοί λαμβάνουν ενέργεια από το περιβάλλον τους (π.χ. ηλιακό φως για φυτά, τρόφιμα για ζώα) και το χρησιμοποιούν για να εκτελέσουν διάφορες λειτουργίες. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε διαφορετικές μορφές, όπως η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε δεσμούς μορίων ή μηχανικής ενέργειας που χρησιμοποιείται για κίνηση. Η συνολική ενέργεια παραμένει σταθερή, αλλάζει απλώς τη μορφή.
* Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής (εντροπία): Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η εντροπία (διαταραχή) ενός κλειστού συστήματος αυξάνεται πάντα. Οι οργανισμοί δεν είναι κλειστά συστήματα. Ανταλλάσσουν ενέργεια και έχουν σημασία με το περιβάλλον τους. Λαμβάνοντας ενέργεια, δημιουργούν τάξη μέσα τους (π.χ., οικοδομώντας σύνθετα μόρια), αυξάνοντας παράλληλα την εντροπία του περιβάλλοντος τους (π.χ. απελευθέρωση θερμότητας και αποβλήτων). Η συνολική εντροπία του σύμπαντος εξακολουθεί να αυξάνεται.
Λοιπόν, πώς μπορούν οι οργανισμοί να φαίνεται να "αψηφούν" την εντροπία;
Είναι θέμα προοπτικής. Ενώ οι οργανισμοί δημιουργούν τάξη μέσα τους, το κάνουν σε βάρος της αυξανόμενης διαταραχής στο περιβάλλον τους. Εισάγουν ενέργεια, επιτρέποντάς τους να μειώσουν τοπικά την εντροπία, αλλά αυτή η διαδικασία αυξάνει την εντροπία αλλού.
Παράδειγμα:
* Ένα φυτό χρησιμοποιεί το φως του ήλιου για να δημιουργήσει σάκχαρα (παραγγελία). Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει θερμότητα και οξυγόνο (διαταραχή), η οποία αυξάνει την εντροπία του περιβάλλοντος.
* Ένα ζώο τρώει τρόφιμα (παραγγελία) και το σπάει σε μικρότερα μόρια (διαταραχή), απελευθερώνοντας θερμότητα και απόβλητα (περισσότερη διαταραχή).
Key Takeaway: Οι οργανισμοί δεν απαλλάσσονται από τους νόμους της θερμοδυναμικής. Χρησιμοποιούν έξυπνα αυτούς τους νόμους για να διατηρήσουν τη ζωή και να εκτελούν βασικές λειτουργίες, ενώ παράλληλα συμβάλλουν στη συνολική αύξηση της εντροπίας του σύμπαντος.
