Termodinamika va entropiya

Termodinamika va entropiya
Organizmdagi barcha membrana qatlamlari, DNK va RNK molekulalari va oqsillar, xullas butun bir tirik hujayra tartib bilan ishlaydi. Hattoki, hujayralar han tartib bilan to’planib to’qimani hosil qiladi. Biosferaning iyerarxik tuzilishi ham tarttibga asoslanadi. Bundan shunday xulosa kelib chiqadiki, tartiblangan holatlar minimal entropiyya ega. Termodinamikaning ikkichi qonuniga muvofiq tizim entropiyani oshirishga maksimal harakat qilishi kerak. Lekin tabiatda past entropiyaga ega bo’lgan hodisalar ko’p uchraydi. Buning sababi nimada? Yoki shunchaki termodinamikaning ikkinchi qonuni, shunchaki biologik sistemalarga kelganda amal qilmaydimi? Aslida tirik organizmda ham entropiya tinimsiz oshib boradi. Entropiya agar maksimal qiymatlansa, organizmda termodinamik muvozanat yuzaga keladi ya’ni organism nobud bo’ladi. Tirik qolish uchun salbiy entropiya kerak ya’ni organism tashqaridan oziq modda qabul qilishi kerak. Organizm past entropiyaga bo’lgan molekulalarning jamlanmasi bo’lgan oqsil, yog’, uglevod kabi moddalardan energiya zaxirasi sifatida foydalanadi. Buning evaziga esa tashqi muhitga oddiy molekulalarni, oddiy entropiya sifatida tarqatadi. Oxir-oqibat baribir tashqi muhitning entropiyasini oshiradi. Demak, enr=tropiya energiya tarqatishning bir usulidir. Entropiya bu tartib orali yuzga keladigan tartibsizlikdir. Organizm tartiblangan sistema bo’lsada, atrof-muhitning entropiyasini oshirish uchun xizmat qiladi. Masalan, organizmdagi ba’zi bir jarayonlarni olaylik, ulardagi barcha jarayonlar tartib bilan amalga oshadi. Glukozaning glikolizga aylanishi tartibga asoslangan reaksiya asosida amalga oshadi. Biz glukazani glikozliga aylantirish uchun 100% energiya sarflasak, uning atigi 36-40% atrofidagi miqdori ishga aylanadi. Ya’ni uning foydali ish koeffitsiyenti 36=40% dir. Qolgan 60-64% energiya esa tashqi muhitga issiqlik sifatida tarqalib ketadi. Bu energiya koinot entropiytasini oshirishga xizmat qiladi. Yoki boshqa bir jarayonni olaylik, chayniv muskullarining FIK 42% . Tabiat tartibszilikka harakat qilar ekan, hech qaysi jarayon 100% energiyani ishga aylanishi bilan amalga oshmaydi. Har doim FIK 100% dan kam bo’ladi. Agar organizmdagi har bitta jarayon koinot entropiyasini oshirsa, oxir-oqibat koinot entropiyasi maksimal qiymatlanishi mumkin, energiya esa minimal qiymatlanadi. Bu esa koinot oxir-oqibat “issiqlik o’limi” ga duchor bo’lishi mumkinligini ko’rsatadi. Ammo koinot chegarasi kundan-kunga kichik portlashlar hisobiga kengayib bormoqda. Bundan kelib chiqakdiki, koinot shu qadar ulkan energiyaga egaki, bu energiyani tarqatish uchun tartibli portlashlarni amalga oshiradi. Demak, koinotni yopiq izolyatsiyalangan sitema deyish noto’g’ri.
Atrofimizdagi hamma narsani va o’zimizni qamrab olgan tabiatni, aslida, nima ekanligi bu tartibsizlik o’lchovidir. Entropiya har qanday kundalik holatlarda ham amal qiladi. Masalan, qaynatilgan tuxumni olib sovuq suvga solsak, suv o’z-o’zidan isiydi. Issiq suv esa biroz muddatdan keyin yana soviydi. Bu uning avvalgi holatiga qaytganligini bildirmaydi. Suv ham o’zining issiqligini havo molekulalariga bergan. Bu tizim ham termodinamik muvozanat sari harakat qilyapti. Aslida tizim ochiqmi, yopiqmi yoki izolyatsiyalangan buning ahamiyati yo`q, harq qanday tizim termodinamik muvozanat sari harakat qiladi. Agar termodinamik muvozanatni organizmga qo’llaydigan bo’lsak, termodinamik muvozanat organizm uchun o’lim demakdir. Organizmni termodinamik muvozanatdan saqlab turuvchi holat modda va energiya almashinuvining mavjudligidir. Agar modda va energiya almashinuvi to’xtsa organizm termodinamik muvozanatga erishishi mumkin. Termodinamik muvozanat aslida eng so’nggi (terminal) bosqich. Bunda entropiya maksimal qiymatlanadi. Bundan kelib chiqadiki, izolyatsiyalangan sistemalar bir kun kelib maksimal entropiyaga ega bo’lishi va yo’q bo’lib ketishi kerakmi? Lekin shunga qaramasdan, tabiatda Mutlaq izolyatsiyalangan Sistema tabiiy holda mavjud bo’la olmaydi. Aynan entropiya sababli ham abadiy harakatlanuvchi mashinani yaratib bo’lmaydi, chunki har qanday yopiq tizim evolyutsiyasi oxir-oqibat yo’qolib ketish bilan yakunlanadi. Olimlarning fikriga qaraganda koinot yopiq tizim: unga tashqaridan biror narsa kirib kerlganligi to’g’risida ilmiy dalillar mavjud emas. Har qanday yopiq tizim esa remodinamik muvoxanatga intiladi. Shu qatorda agar koinotni yopiq Sistema desak, u ham entropiyasini maksimallashtirishga intiladi. Bir kun kelib harorat 0 ga yetganda ya’ni entropiya eng maksimal nuqtaga erishsa koinot termodinamik muvozanatga kelib muzlashi kerak edi. Lekin haligacha mavhum bo’lgan qora tuynuk entropiyasi taxmin qilingandan ham ko’ra ancha ulkandir. Demak, koinotning umumiy energiya sig’imi tasavvur qilganimizdan ko’ra kengroqdir. Lekin baribir bir kun kelib maksimal entropiyaga ega bo’ladi, sababi o’zi shunga intiladi. Oxiri koinotning taqdiri-maksimal tartibsizlik va minimal energiya.
Entropiya nafaqat materiya va energiyani o’ziga bo’ysundiidi, balki vaqtning ham ustidan hukmronlik qiladi. Agar entropiya bo’lmasa kelajakdan o’tmishga va o’tmishdan kelajakka yo’nalishining ahamiyati bo’lmasdi. Ammo insoniyat koinotdagi entropiyaga qarshi tura oladi. Masalan, odamlar jamoaga birlashadi, tartibsiz xonani yig’ishtiradi. Baribir bu harakatlar ham energiya sarflashni talab qiladi. Bundan kelib chiqadiki, hayotning asosiy maqsadi entropiyaga qarshi turishdir!!! Aynan entropiya sababli ideal sharoitlar mavjud emas, ularni yaratish kerak. Hayotdagi qiyinchiliklar sayyoralar shunday yaratilgani yoki biror bir yashirin kuch bizga qarshi fitna uyushtirgani uchun emas, balki shunchaki entropiya qonuni tufaylidir. Tartibga solish holatlaridan ko’ra tartibsizlik holatlari ko’p uchraydi. Bularni barchasini inobatga olgan holda hayotda muammolar uchrashi ajablanarli emas.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko’ra energiya yuqori energiyaga sistemadan pasy energiyaki sistemaga o’tadi. Lekin biosistemalarda energiyaning past energiyali sistemadan yuqori enrgiyaga ega sistemaga o’tishi kuzatiladi. Masalan, fotosintez jarayonida energiyasi kam bo’lgan CO₂ va H₂O dan yorug’lik kvantlarining ishtirokida glukoza kabi yuqori energiyali birikmalar hosil bo’ladi. Bir qaraganda bu jarayon uchun termodinamikaning ikkinchi qonuni amal qilmaydi, deyish mumkin. Lekin asluda unday emas, tanani tashqi muhitdan ajratib emas atrof-muhit bilan o’zaro aloqada ko’rib chiqish kerak. Biosistema agar ishlayotgan bo’lsa har doim samaradorlikka ega, entropiyasi maksimal emas. Bu uning yashash usulidir. Xuddi fotosintez jarayoniga o’xshab entropiyaga qarshi kurashish energiyani talab qiladi. Aslida entropiyaga qarshi kurash ham koinot entropiyasini oshrish demakdir.
Prigojin tenglamasiga ko’ra, statsionar holat entropiyaning minimal tarqalishi bilan tavsiflanadi. Masalan, tirik organizmda gameostazni saqlash minimal energiya sarfini talab qiladi, ya’ni sog’lom odam organizmi eng tejamkor energiya energiya rejimida ishlashga harakat qiladi. Tana kasalliklarida esa uni tuzatish uchun yetarli darajada energiya kerak, bu entropiyani ko’paytiradi.
Demak, entropiya bu organizm holatining information xarakteristikasi bo’lib, organizm holatini baholash va bemorlarni davolash yo’nalishini aniqlash uchun foydalanish mumkin.