{"id":8515,"date":"2022-05-29T11:45:35","date_gmt":"2022-05-29T09:45:35","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=8515"},"modified":"2022-05-29T13:08:28","modified_gmt":"2022-05-29T11:08:28","slug":"wiezy-zycia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2022\/05\/29\/wiezy-zycia\/","title":{"rendered":"Wi\u0119zy \u017cycia"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Jednym z podstawowych zarzut\u00f3w, jakie ewolucjonizmowi stawiaj\u0105 kreacjoni\u015bci, zw\u0142aszcza ci, kt\u00f3rzy w szkole przespali tylko lekcje biologii, a na fizyce niekiedy uwa\u017cali, jest jej rzekoma niezgodno\u015b\u0107 z zasadami termodynamiki.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Powtarzaj\u0105 wi\u0119c do znudzenia: druga zasada termodynamiki stanowi, \u017ce entropia zawsze ro\u015bnie<\/em>. Entropia<\/strong>, czyli termodynamiczna funkcja stanu wyra\u017caj\u0105ca nieuporz\u0105dkowanie uk\u0142adu. Matematycznie wi\u0105\u017ce si\u0119 z liczb\u0105 mo\u017cliwo\u015bci zrealizowania danego uk\u0142adu. Je\u015bli mamy wi\u0119c uk\u0142ad doskonale uporz\u0105dkowany, jak np. \u017cywy organizm b\u0105d\u017a dzia\u0142aj\u0105ce narz\u0119dzie, ma on wiele ogranicze\u0144 i mo\u017cna go zbudowa\u0107 na ograniczon\u0105 liczb\u0119 sposob\u00f3w. Zepsu\u0107 go mo\u017cna natomiast na znacznie wi\u0119cej: jednej ca\u0142ej szklance odpowiadaj\u0105 niezliczone mo\u017cliwo\u015bci rozbicia. Wobec tego rozbita szklanka ma wi\u0119ksz\u0105 entropi\u0119 ni\u017c nierozbita. Dlatego obserwowa\u0107 b\u0119dziemy samorzutne rozbijanie si\u0119 szklanki, ale nie samorzutne jej sk\u0142adanie si\u0119 z kawa\u0142k\u00f3w. Dopuszczalno\u015b\u0107 danego procesu fizycznego wyznacza wzrost entropii. Kreacjoni\u015bci wyprowadzaj\u0105 z tego wniosek, jakoby niemo\u017cliwe by\u0142o samorzutne powstanie organizm\u00f3w \u017cywych<\/a>, z\u0142o\u017conych, \u015bci\u015ble zorganizowanych struktur, posiadaj\u0105cych przeto bardzo ma\u0142\u0105 entropi\u0119.<\/p>\n\n\n\n

Ci, kt\u00f3rzy na fizyce uwa\u017cali nie tylko niekiedy, dopowiedz\u0105 jednak do tego dwie rzeczy. Po pierwsze: nie zawsze entropia ro\u015bnie \u2013 w procesach r\u00f3wnowagowych si\u0119 nie zmienia. Po drugie \u2013 ro\u015bnie entropia ca\u0142kowita. Inaczej m\u00f3wi\u0105c: entropia ro\u015bnie w uk\u0142adach zamkni\u0119tych. Je\u017celi sztucznie wyizolujemy mentalnie cz\u0119\u015b\u0107 uk\u0142adu, entropia mo\u017ce w tej cz\u0119\u015bci male\u0107. Kto\u015b przecie\u017c musia\u0142 t\u0119 szklank\u0119 wyprodukowa\u0107, lokalnie zmniejszaj\u0105c entropi\u0119.<\/p>\n\n\n\n

Co wi\u0119cej, natura ma pewne zdolno\u015bci samoorganizacji. Zmieszane z wod\u0105 cz\u0105steczki t\u0142uszczu, zbudowane z polarnej, dobrze rozpuszczalnej w wodzie (hydrofilowej) g\u0142\u00f3wki i nierozpuszczalnego, „t\u0142ustego\u201d (hydrofobowego) ogonka, tworz\u0105 b\u0105ble b\u0105d\u017a powierzchnie z dw\u00f3ch warstw cz\u0105steczek. Tym razem forma, wydawa\u0142oby si\u0119, bardziej uporz\u0105dkowana ma po prostu mniejsz\u0105 energi\u0119<\/strong> \u2013 a trac\u0105c energi\u0119, cz\u0105steczki przekazuj\u0105 j\u0105 otoczeniu i ca\u0142kowita entropia ro\u015bnie. Chemia fizyczna \u0142\u0105czy entropi\u0119 uk\u0142adu i otoczenia w innej funkcji stanu, entalpii swobodnej<\/strong>, wyznaczaj\u0105cej mo\u017cliwo\u015b\u0107 zaj\u015bcia reakcji. Tak naprawd\u0119 \u017cycie istnieje dzi\u0119ki S\u0142o\u0144cu, kt\u00f3re daje mu nisk\u0105 entalpi\u0119 swobodn\u0105<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Zdolno\u015bci uk\u0142adu do samoorganizacji opisuje w swojej ksi\u0105\u017cce „\u015awiat poza fizyk\u0105. Powstanie i ewolucja \u017cycia” Stuart A. Kauffman, ameryka\u0144ski lekarz i biolog.<\/p>\n\n\n\n

Rozpatruje on prosty proces fizyczny: podgrzewanie gazu. Ten ostatni oddaje energi\u0119 otoczeniu, zwi\u0119kszaj\u0105c jego ciep\u0142o<\/strong>. Mo\u017ce te\u017c poruszy\u0107 t\u0142ok, wykonuj\u0105c prac\u0119<\/strong>. Oba procesy przebiegaj\u0105 dok\u0142adnie tak samo: rozgrzany gaz ma wi\u0119ksz\u0105 energi\u0119, a wi\u0119c jego cz\u0105steczki silniej (szybciej) uderzaj\u0105 w cz\u0105steczki otoczenia. Co wi\u0119c r\u00f3\u017cnicuje prac\u0119 i ciep\u0142o? W tym pierwszym przypadku przesuwaj\u0105 t\u0142ok w jedn\u0105 konkretn\u0105 stron\u0119. Ich bez\u0142adny ruch przesuwa t\u0142ok w tym jedynym kierunku, w kt\u00f3rym mo\u017ce to zrobi\u0107. Cz\u0105steczki uderzaj\u0105 w ka\u017cdym kierunku, ale tylko w jednym mog\u0105 co\u015b poruszy\u0107. Wyst\u0119puje pewne zewn\u0119trzne wobec nich samych ukierunkowanie. Jak pisze autor, na uk\u0142ad na\u0142o\u017cono wi\u0119zy<\/strong>. Podobnie w przypadku wystrzelaj\u0105cej pocisk armaty \u2013 ukierunkowanie ruchu kuli przez armat\u0119 (wi\u0119zy) umo\u017cliwia wykonanie pracy.<\/p>\n\n\n\n

Kauffman stawia teraz pytanie: co je\u015bli wykonywana praca polega\u0107 b\u0119dzie na tworzeniu w\u0142a\u015bnie wi\u0119z\u00f3w? Niekoniecznie wi\u0119z\u00f3w tego samego procesu. Mo\u017ce dostarcza\u0107 wi\u0119z\u00f3w umo\u017cliwiaj\u0105cych wykonanie innej pracy, r\u00f3wnie\u017c polegaj\u0105cej na tworzeniu wi\u0119z\u00f3w, dzi\u0119ki kt\u00f3rym wykonana zostanie kolejna praca, dostarczaj\u0105ca z kolei wi\u0119zy pierwotnego procesu. Otrzymamy zamkni\u0119ty cykl, kt\u00f3ry przy dop\u0142ywie energii ukierunkuje si\u0119 sam na podtrzymywanie swego istnienia, a nawet samopowielanie si\u0119.<\/p>\n\n\n\n

Autor ukazuje nast\u0119pnie, \u017ce podobne p\u0119tle wi\u0119z\u00f3w mog\u0105 tworzy\u0107 si\u0119 do\u015b\u0107 \u0142atwo w niezbyt skomplikowanych mieszaninach substancji organicznych, jako \u017ce wiele prostych zwi\u0105zk\u00f3w ma w\u0142a\u015bciwo\u015bci katalityczne (ukierunkowuj\u0105ce i u\u0142atwiaj\u0105ce przebieg innych reakcji, a wi\u0119c dostarczaj\u0105ce wi\u0119z\u00f3w). Kilkuetapowy uk\u0142ad wzajemnie katalizowanych reakcji syntezy samych katalizator\u00f3w (np. A katalizuje powstanie B, kt\u00f3re katalizuje syntez\u0119 C, kt\u00f3re katalizuje tworzenie A) b\u0119dzie podtrzymywa\u0142 swoje istnienie. I zarazem jest na tyle prosty, \u017ce mo\u017ce spontanicznie wy\u0142oni\u0107 si\u0119 w roztworze.<\/p>\n\n\n\n

Z czasem b\u0119dzie on ulega\u0142 dalszym komplikacjom, w\u0142\u0105cza\u0142 nowe katalizatory i reakcje, wszystkie zachodz\u0105ce zgodnie z zasadami termodynamiki. Podawany przez kreacjonist\u00f3w jako sztandarowy przyk\u0142ad nieredukowalnej z\u0142o\u017cono\u015bci (a wi\u0119c uk\u0142ad, kt\u00f3ry z powodu swego skomplikowania nie m\u00f3g\u0142 powsta\u0107 stopniowo, gdy\u017c \u017caden etap po\u015bredni sam by si\u0119 nie utrzyma\u0142) cykl Krebbsa zaobserwowano w zasadowych kom\u00f3rkach skalnych komin\u00f3w hydrotermalnych, gdzie zachodzi bez \u017cadnych organizm\u00f3w \u017cywych i \u017cadnych bia\u0142kowych katalizator\u00f3w. Zachodzi, bo sk\u0142adaj\u0105ce si\u0119 na\u0144 reakcje maj\u0105 ujemn\u0105 entalpi\u0119 swobodn\u0105. Tak jak reakcje zachodz\u0105ce w naszym organizmie, z tym \u017ce znacznie bardziej ukierunkowane licznymi wi\u0119zami, kt\u00f3re same wytwarzaj\u0105.<\/p>\n\n\n\n

Dostarczamy sobie energi\u0119 i obni\u017camy entalpi\u0119 swobodn\u0105, przyjmuj\u0105c pokarm. Dalej na ka\u017cdym etapie jego obr\u00f3bki i przetworzenia na budulec czy energi\u0119 dochodzi do rozproszenia istotnej cz\u0119\u015bci energii w postaci ciep\u0142a, co zwi\u0119ksza entropi\u0119 otoczenia. Sumaryczna entropia wzrasta pomimo licznych proces\u00f3w zwi\u0119kszaj\u0105cych lokalnie porz\u0105dek. Ten wzrost mo\u017cna nawet wyliczy\u0107. Je\u015bli si\u0119 uwa\u017ca\u0142o na fizyce.<\/p>\n\n\n\n

Marcin Nowak<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bibliografia<\/strong><\/p>\n\n\n\n