פורטל:פיזיקה/סוגיה נבחרת/19

והפעם — החוק השני של התרמודינמיקה וקיומם של חיים

אנטרופיה היא מדד פיזיקלי של מערכת סטטיסטית, כלומר – מערכת של חלקיקים רבים, המתקשר במכניקה סטטיסטית ותרמודינמיקה לאנרגיית החום של מערכת אותה לא ניתן להמיר לעבודה (כלומר, בה לא ניתן "להשתמש"). בהפשטה, ניתן לחשוב על אנטרופיה כעל כמות חוסר הסדר המאפיינת מערכת מסוימת. החוק השני של התרמודינמיקה קובע כי במערכת סגורה כמות האנטרופיה יכולה רק לעלות (ניתן להוכיח כי טענה זו שקולה לכך שזרימת חום ספונטנית מתרחשת תמיד מגוף בעל טמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה). כך, למשל, לו נניח קוביית קרח בתוך חדר מבודד בו הטמפרטורה גבוהה מאוד, יאבד הקרח את מבנהו הגבישי המסודר ויהפוך לנוזל ומשם לגז שלו אין צורה וסדר מוגדרים.

אחת השאלות המתעוררות עקב חוק זה היא השאלה "כיצד מתקיימים חיים, הדורשים צורות מורכבות ובעלות סדר וארגון רב, למרות החוק השני של התרמודינמיקה?". הפתרון לשאלה זו נעוץ בכך שגופם של היצורים החיים איננו מערכת סגורה – הוא מחליף אנרגיה עם הסביבה בתהליכים שונים כגון אכילה וקליטת אור השמש אשר מאפשרים לו לשמר את מורכבותו. באופן מוכלל יותר, תהליך האבולוציה אשר בגינו התפתחו צורות חיים שונות ומורכבות תוך העלאת המורכבות הכוללת של הסביבה מתאפשר עקב העובדה שכדור הארץ איננו מערכת סגורה – הגידול העצום באנטרופיה הנגרם עקב פליטת האנרגיה לחלל מגמד את הירידה הקטנה באנטרופיה הנגרמת בגלל האבולוציה של חיים המארגנים את עצמם.