בערוץ
 
 
 
 
 
 
 
דברים שיורמים יודעים 
עושים בלגאן בסדר 
 
 משמידים סדר: מולקולות גדולות ומסודרות נכנסות, נשרפות ויוצאות כגז    צילום: GettyImages / אימג'בנק    
דברים שיורמים יודעים |
 
יורם שורק ysorek@gmail.com

שאלה פשוטה כמו לשם מה אנחנו אוכלים, שהתשובה עליה רק לכאורה ברורה – כדי להתקיים, הביאה את יורם שורק לחשוף בפנינו טפח מן ההתנהגות המרתקת של אנרגיה בעולמנו. הרי אוכל ועיכול הם אנרגיה וכשבוחנים איך זו מתנהגת במעבר מצורה אחת לשנייה מגלים עולם כמעט כאוטי שהתנועה בו בלתי פוסקת והוא סוד החיים. מגוף האדם ועד מערכות האקלים. יורמים יודעים

 
 
 
 
 
 
 
 
 

למה צריך לאכול? שואלת ר"ק בעקבות המאמר הזה המספר על ג'אני פרהלד, נזיר הודי שצם במשך 70 שנות מדיטציה ומרגיש מצויין. ובכן ר"ק, לכאורה התשובה הסטנדרטית של אמא טיפוסית צריכה להספיק: אוכלים כדי לגדול ובשביל אנרגיה. אבל מה לעשות, ההורים טועים לפעמים. לא אוכלים כדי לגדול - רק חלק זעיר מעשרות הטונות של דברי מאכל ומשקה שנכניס לגוף במהלך חיינו ישארו שם. ומה באשר לאנרגיה, כלומר לעבודה ולחום? ידידנו ג'אני יכול היה לתרץ שמדיטציה רצופה אינה ממש עבודה ובהודו החמה אין צורך בשריפת סנדביצ'ים כדי להתחמם. אז למה בכל זאת אנחנו אוכלים?

 

גלגולה של אנרגיה

 

היצורים החיים הם מערכות מסודרות ומתואמות להפליא והסדר הזה הוא חידה. לתרמודינמיקה,היא המדע העוסק בגלגוליה של האנרגיה, שני חוקים בסיסיים. האחד קובע שאנרגיה לא מופיעה יש מאין ולא נעלמת, והשני קובע כי האנרגיה הולכת ומתקלקלת. "קלקול" של אנרגיה פירושו שקשה יותר להפיק ממנה עבודה. כדי שנוכל להשתמש באנרגיה צריך עולמנו להיות מסודר ומאורגן. כשם שסדר בחדר פירושו אי אחידות (כל הבגדים בארון וכל הספרים על המדף) גם בטבע מופיע הסדר כ"גרדיאנטים", כלומר כאי אחידות בצפיפות האנרגיה או החומר. משהפך העולם ל"מבולגן", כלומר כאשר האנרגיה הפכה לחום שפירושו תנועה אקראית והחום הזה מרוח באופן אחיד, לא נוכל להשתמש בו עוד.

 
המאבק הוא על אנטרופיה ההופכת זמינה במעבר שבין השמש החמה לאדמה הקרה
 המאבק הוא על אנטרופיה ההופכת זמינה במעבר שבין השמש החמה לאדמה הקרה 
 צילום: רויטרס 
 

החוק השני של התרמודינמיקה קובע כי בכל מערכת סגורה חוסר הסדר, או בשפה המדעית האנטרופיה, חייב לגדול. מערכת סגורה היא כזו שאינה מקבלת ואינה נותנת חומר או אנרגיה לעולם שסביבה. אם אכן הפסיק ג'אני פרהלד לאכול ולשתות הרי שגופו הפך למערכת סגורה שחייבת להתבלגן. כאשר אנחנו אוכלים אנחנו קודם כל משמידים סדר: מולקולות גדולות ומסודרות נכנסות, נשרפות ויוצאות כגז דו תחמוצת הפחמן המתפזר לכל עבר. לודויג בולצמן, אבי המכניקה הסטטיסטית, קבע כבר במאה ה-19: "מלחמת הקיום בקרב היצורים החיים אינה על חומרי הגלם - אלה הם אוויר, מים ואדמה וכולם זמינים בקלות, וגם לא על אנרגיה המצויה בשפע בצורת חום. המאבק הוא על אנטרופיה ההופכת זמינה במעבר שבין השמש החמה לאדמה הקרה". החוק השני של התרמודינמיקה היה תמיד עניין מביך עבור ביולוגים שהמערכות שלהם מתעקשות להסתדר, ואפילו להתפתח עם הדורות לכיוון של יותר סדר וארגון. אפשר איכשהו לחשב ולהראות שכל יצור חי מייצר בחייו מספיק אנטרופיה לספק את דרישות החוק השני אבל למה שיצמחו בכלל מבנים מסודרים כל כך בעולמנו המבולגן?

 

הפשטות שבמורכבות

 

חוק גידול האנטרופיה שימש את מתנגדי האבולוציה משום שההתפתחות בעולם החי מהפשוט למורכב נראית כסותרת את כיוון הזרימה הטבעי מהמסודר אל האנטרופי. כיצד יתכן שחלקיקים "יחליטו" פתאום להתנהג בצורה מתואמת והרמונית כשם שמתנהגות המולקולות בתא חי ובכלל התאים בגוף? חוקי התרמודינמיקה כפי שנוסחו במאה ה-19 כדי להבין את פעולתם של מנועי קיטור וכפי שמענים בהם סטודנטים עד היום הזה, התייחסו למערכות סגורות ובהן אכן נראית הביולוגיה מוזרה עד להביך. אבל כשמרחיבים את שדה העיסוק של החוק השני אל מערכות דרכן עובר שטף של אנרגיה, מתברר כי מורכבות החיים אינה מוזרה כל כך. מערכת פשוטה המדגימה את העיקרון היא תא בנארד (B?nard cell), שכבה של נוזל החוצץ בין לוח חם לאוויר קר. חום עובר דרך הנוזל מהפלטה החמה שמתחתיו אל האוויר שמעליו, כשהפרש הטמפרטורות קטן מתנהגת המערכת כפי שהיינו מצפים: שכבת הנוזל התחתונה מתחממת והחום מחלחל לאיטו כלפי מעלה. אבל כשהפרשי הטמפרטורות עולים עוד מתרחשת תופעה מוזרה: נוצרים זרמים מעגליים מסודרים ויציבים, שכבות דקות של נוזל לוקחות על עצמן את העברת החום ועושות זאת ביעילות מירבית. מתרחש מה שלכאורה לא סביר שיקרה - מספר אסטרונומי של חלקיקים יוצרים בבת אחת תנועה מתואמת. כשחום זורם מאזור חם לקר עולה האנטרופיה, וככל שזורם יותר חום האנטרופיה הכללית נוסקת מהר יותר.

 
 

טורנדו עם זיכרון

שטף האנרגיה למערכות החיים מקורו בהפרש הטמפרטורות בין השמש לכדור הארץ
 שטף האנרגיה למערכות החיים מקורו בהפרש הטמפרטורות בין השמש לכדור הארץ 
 צילום: רויטרס 
 

המבנה המסודר והמתואם לא רק שאינו סותר את החוק השני אלא הוא תוצאתו: מערכת מתארגנת מעצמה כשהדבר נחוץ לשם ייצור מהיר של חוסר סדר בסביבה. האטמוספירה מספקת לנו דוגמאות נוספות למבנים מסודרים הנוצרים מעצמם כשיש "הרבה סדר" לקלקל. כשאוויר חם ולח נתקל באוויר קר ויבש נוצרת לעיתים סופת טורנדו, כלומר זרם מסודר להפליא של אויר שגורם לאנרגיה לזרום מהר ולבטל את הפרשי האנרגיה. באופן דומה ניתן להבין את היווצרות זרמי האוקיאנוס הגדולים. החיים, על פי תיאור זה, הם "טורנדו עם זיכרון" כלומר מערכת מסודרת ויציבה ששטף של אנרגיה וחומר זורם דרכה באופן המעלה בצורה יעילה את האנטרופיה הכללית. שטף האנרגיה למערכות החיים מקורו בהפרש הטמפרטורות בין השמש לכדור הארץ ובינו לבין החלל.

 

המרד בסדר הוא החיים

 

 

החיים הם מערכת מסודרת ויציבה ששטף של אנרגיה וחומר זורם דרכה באופן המעלה בצורה יעילה את האנטרופיה הכללית. על מורכבותם ההרמונית הם אינם אלא אמצעי של העולם להחיש את הזרימה מהסדר לאנרכיה

 

 

מדידות של גלגולי האנרגיה במערכות אקולוגיות שונות הראו שככל שהמערכת האקולוגית עשירה, מגוונת ו"בוגרת" יותר (כלומר מסודרת יותר) כך יעיל יותר תהליך המעבר של שטף האנרגיה מקרינה מסודרת לחום מבולגן. הזיכרון התורשתי מאפשר למערכת למצוא את המצב היציב בלי לשחזר את התנודות האקראיות המובילות אליו במערכות דוממות, כמערבולת או זרם ים. החוק השני נחשב לפסימי שבחוקי הטבע. היקום כולו מתקדם עם הזמן לשיווי משקל, כלומר לחלוקה שווה של האנרגיה במרחב כחום. "שיווי משקל" הוא מונח פיזיקלי שבביולוגיה פירושו מוות. ההבנה החדשה הופכת את היוצרות: החיים אינם מרידה בחוק השני אלא תוצאתו. החיים על מורכבותם ההרמונית אינם אלא אמצעי של העולם להחיש את הזרימה מהסדר לאנרכיה.

 

עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? פורום "לכל שאלה תשובה" מחכה לה. ניתן גם לשלוח ל- ysorek@gmail.com

 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 
תגובות
הוסף תגובה0 תגובות
הוספת תגובה
מאת
 
נושא
 
תוכן
 
 
 
 
תודה! תגובתך התקבלה.
התגובה תתפרסם בכפוף לתנאי האתר.
 
 
 
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by