생명체는 왜 열역학 제2법칙을 거스르지 않으면서도 질서를 유지할 수 있나요?

생명체가 매우 정교하고 질서 있는 구조를 유지하는 게 엔트로피 증가 법칙과 모순되는 것처럼 보이는데, 왜 실제로는 이게 열역학 법칙에 위배되지 않는지 궁금합니다.

2개의 답변이 있어요!

  • 먼저 열역학 제2법칙은 외부와 교환이 없는 고립계에서 전체 엔트로피가 증가한다는 것이죠.

    하지만 생명체는 외부와 에너지와 물질을 끊임없이 주고받는 열린계입니다.

    그래서 생명체는 고 에너지의 음식물이나 빛을 받아들여 자신의 질서를 유지하는 것이고, 이 과정에서 대사 작용을 거치며 생성된 열과 노폐물을 외부로 배출합니다.

    즉, 생명체 내부의 엔트로피는 낮게 유지되지만 주변 환경의 엔트로피는 훨씬 더 크게 증가하는 것입니다.

    결과적으로 생명체와 주변 환경 전체 우주의 엔트로피 합은 항상 늘어납니다.

    아마 햇살님도 아시는 물리학자인 슈뢰딩거는 생명체는 음의 엔트로피를 흡수하며 살아간다고 표현했는데, 생명체는 법칙을 어기는 것이 아니라, 자신의 질서를 유지하기 위해 주변에 무질서를 뿌리는 셈입니다.

    이런 형태로 생명 현상은 열역학 제2법칙 내에서 작용하고 있는 것입니다.

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    채택된 답변
  • 안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

    생명체는 외부와 에너지 물질을 주고받는 열린 계라서 몸 안의 질서를 유지하면서도 주변으로 더 많은 열과 노폐물을 방출해 전체 엔트로피는 증가시킵니다. 즉 ATP같은 에너지를 사용해 세포 구조를 유지하지만 그 과정에서 환경의 무질서는 더 커지므로 열역학 제 2법칙과 모순되지 않습니다.