Entropy and life
થર્મોડાયનેમિક ક્વોન્ટિટી એન્ટ્રોપી અને જીવનની ઉત્પત્તિ અને ઉત્ક્રાંતિ બંને વચ્ચેના સંબંધને લગતા સંશોધન 20મી સદીની શરૂઆતમાં શરૂ થયું હતું. 1910 માં, અમેરિકન ઇતિહાસકાર હેનરી એડમ્સે યુનિવર્સિટીના પુસ્તકાલયો અને ઇતિહાસના પ્રોફેસરોને થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ અને એન્ટ્રોપીના સિદ્ધાંત પર આધારિત ઇતિહાસના સિદ્ધાંતની દરખાસ્ત કરતો નાનો ગ્રંથ એ લેટર ટુ અમેરિકન ટીચર્સ ઓફ હિસ્ટ્રી છાપ્યો અને તેનું વિતરણ કર્યું. 1944નું પુસ્તક જીવન શું છે? નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇર્વિન શ્રોડિંગરે આ ક્ષેત્રમાં વધુ સંશોધનને પ્રોત્સાહન આપ્યું. તેમના પુસ્તકમાં, શ્રોડિંગરે મૂળરૂપે જણાવ્યું હતું કે જીવન નકારાત્મક એન્ટ્રોપી અથવા નકારાત્મકતા પર ફીડ્સ કરે છે, જેને કેટલીકવાર કહેવામાં આવે છે, પરંતુ પછીની આવૃત્તિમાં ફરિયાદોના જવાબમાં પોતાને સુધારી અને જણાવ્યું કે સાચું સ્રોત મુક્ત ઊર્જા છે. વધુ તાજેતરના કાર્યોએ ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સુધી ચર્ચા મર્યાદિત કરી દીધી છે કારણ કે પૃથ્વી પરની જૈવિક પ્રક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે સતત તાપમાન અને દબાણ પર થાય છે, જેમ કે વાતાવરણમાં અથવા સમુદ્રના તળિયે, પરંતુ વ્યક્તિગત સજીવો માટે ટૂંકા ગાળામાં બંનેમાં નહીં. એન્ટ્રોપી અને જીવંત સજીવો વચ્ચેના સંબંધ વિશેના વિચારોએ મનોવિજ્ઞાન, માહિતી સિદ્ધાંત, જીવનની ઉત્પત્તિ અને બહારની દુનિયાના જીવનની સંભાવના સહિત ઘણા સંદર્ભોમાં પૂર્વધારણાઓ અને અટકળોને પ્રેરિત કરી છે. પ્રારંભિક મંતવ્યો 1863 માં, રુડોલ્ફ ક્લોસિયસએ તેમનું નોંધાયેલું સંસ્મરણ ઓન ધ કોન્સેન્ટ્રેશન ઓફ રેઝ ઓફ હીટ એન્ડ લાઇટ, અને ઓન ધ લિમિટ્સ ઓફ ઇટ્સ એક્શન પ્રકાશિત કર્યું, જેમાં તેમણે પોતાના અને વિલિયમ થોમસન (લોર્ડ કેલ્વિન) ના કાર્ય પર આધારિત, જીવંત પ્રક્રિયાઓ અને એન્ટ્રોપીની તેમની નવી વિકસિત વિભાવના વચ્ચેના પ્રારંભિક સંબંધની રૂપરેખા આપી. આના આધારે, કાર્બનિક ઉત્ક્રાંતિના સંભવિત થર્મોડાયનેમિક પરિપ્રેક્ષ્ય પર અનુમાન લગાવનાર સૌપ્રથમ ઑસ્ટ્રિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી લુડવિગ બોલ્ટ્ઝમેન હતા. 1875 માં, ક્લોસિયસ અને કેલ્વિનની કૃતિઓ પર નિર્માણ કરતા, બોલ્ટ્ઝમેને તર્ક આપ્યોઃ 1876 માં, અમેરિકન સિવિલ એન્જિનિયર રિચાર્ડ સીઅર્સ મેકકુલોહ, તેમના ટ્રીટાઇઝ ઓન ધ મિકેનિકલ થિયરી ઓફ હીટ એન્ડ ઇટ્સ એપ્લિકેશન ટુ ધ સ્ટીમ-એન્જિનમાં, જે પ્રારંભિક થર્મોડાયનેમિક્સ પાઠ્યપુસ્તક હતું, જણાવે છે કે, ભૌતિક વિશ્વના નિયમો વિશે બોલ્યા પછી, "જુલ અને કાર્નોટની બે સામાન્ય દરખાસ્તો કરતાં મજબૂત ધોરણે સ્થાપિત થયેલ કોઈ નથી; જે આપણા વિષયના મૂળભૂત કાયદાઓનું નિર્માણ કરે છે". મેકકુલોહ પછી દર્શાવે છે કે આ બે નિયમોને નીચે પ્રમાણે એક જ અભિવ્યક્તિમાં જોડી શકાય છેઃ જ્યાં એન્ટ્રોપી એ ઉષ્ણતામાન પ્રણાલીમાં પસાર થતી ગરમીની વિભેદક માત્રા નિરપેક્ષ તાપમાન મેકકુલોહ પછી જાહેર કરે છે કે આ બે નિયમોની ઉપયોગિતાઓ, એટલે કે. જે હાલમાં થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ અને થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ તરીકે ઓળખાય છે, તે અસંખ્ય છેઃ મેકકુલોહ આ નિયમોની હદ અને ઉપયોગિતાના "વધુ રસપ્રદ ઉદાહરણો" આપે છે. તેમનું પ્રથમ ઉદાહરણ શરીરવિજ્ઞાન છે, જેમાં તેઓ જણાવે છે કે "પ્રાણીનું શરીર, સ્ટીમર અથવા લોકોમોટિવથી ઓછું નહીં, ખરેખર એક ઉષ્મા એન્જિન છે, અને એકમાં ખોરાકનો વપરાશ ચોક્કસપણે બીજામાં બળતણને બાળવા સમાન છે; બંનેમાં, રાસાયણિક પ્રક્રિયા સમાન છેઃ જેને દહન કહેવાય છે". ત્યારબાદ તેઓ એન્ટોઇન લેવોઇઝિયરના શ્વસનના સિદ્ધાંતની પાચન, વિસર્જન અને પરસેવાના ચક્ર સાથેની ચર્ચાનો સમાવેશ કરે છે, પરંતુ પછી ગરમીના નવા સિદ્ધાંત અનુસાર, ઘર્ષણ દ્વારા પેદા થતી આંતરિક ગરમી જેવા તાજેતરના તારણો સાથે લેવોઇઝિયરનો વિરોધાભાસ કરે છે, જે મેકકુલોહના જણાવ્યા અનુસાર, જણાવે છે કે "શરીરની ગરમી છાતીમાં કેન્દ્રિત થવાને બદલે સામાન્ય રીતે અને સમાન રીતે પ્રસરે છે". મેકકુલોહ પછી બીજા કાયદાનું ઉદાહરણ આપે છે, જ્યાં તેઓ જણાવે છે કે ઘર્ષણ, ખાસ કરીને નાની રક્તવાહિનીઓમાં, ગરમી વિકસાવવી આવશ્યક છે. નિઃશંકપણે, પ્રાણીઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીનો અમુક ભાગ આ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે. તે પછી તે પૂછે છેઃ "પરંતુ તે ઘર્ષણનું કારણ બને છે તે ઊર્જાનો ખર્ચ ક્યાંથી થાય છે, અને તેનો હિસાબ કોને આપવો જોઈએ?" આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે તેઓ ગરમીના યાંત્રિક સિદ્ધાંત તરફ વળે છે અને વિલિયમ હાર્વે દ્વારા શોધાયેલ હૃદયને "બળ-પંપ" કહે છે, જે લોહી મેળવે છે અને તેને શરીરના દરેક ભાગમાં મોકલે છે, અને જે "એન્જિનના પિસ્ટનની જેમ કાર્ય કરે છે અને તેના પર નિર્ભર છે અને પરિણામે પોષણ અને ઉત્સર્જનના ચક્રને કારણે છે જે શારીરિક અથવા જૈવિક જીવનને ટકાવી રાખે છે". સંભવ છે કે મેકકુલોહે આ દલીલના કેટલાક ભાગોને પ્રખ્યાત કાર્નોટ ચક્ર પર આધારિત કર્યા હતા. નિષ્કર્ષમાં, તેઓ તેમની પ્રથમ અને બીજા નિયમની દલીલનો સારાંશ આ રીતે આપે છેઃ નકારાત્મક એન્ટ્રોપી 1944ના પુસ્તક જીવન શું છે? માં, ઑસ્ટ્રિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇર્વિન શ્રોડિંગર, જેમણે 1933માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર જીત્યો હતો, તેમણે સિદ્ધાંત આપ્યો હતો કે જીવન-થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ દ્વારા નિર્ધારિત સામાન્ય વલણથી વિપરીત, જે જણાવે છે કે એક અલગ પ્રણાલીની એન્ટ્રોપી નકારાત્મક એન્ટ્રોપીને ખવડાવીને તેની એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરે છે-ઘટાડો કરે છે અથવા સ્થિર રાખે છે. બીજો નિયમ હોવા છતાં જીવંત પ્રણાલીઓમાં સંગઠનની સમસ્યા વધતી જાય છે જેને શ્રોડિંગર વિરોધાભાસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જોકે, જીવન શું છે? ના પ્રકરણ 6ની તેમની નોંધમાં, શ્રોડિંગરે નકારાત્મક એન્ટ્રોપી શબ્દના તેમના ઉપયોગ પર ટિપ્પણી કરીઃ શ્રોડિંગર દલીલ કરે છે કે, આ તે છે જે જીવનને દ્રવ્યની રચનાના અન્ય સ્વરૂપોથી અલગ પાડે છે. આ દિશામાં, જીવનની ગતિશીલતાને બીજા નિયમની વૃત્તિ વિરુદ્ધ જવાની દલીલ કરી શકાય છે, તેમ છતાં જીવન કોઈ પણ રીતે આ નિયમ સાથે સંઘર્ષ કરતું નથી અથવા તેને અમાન્ય કરતું નથી, કારણ કે એન્ટ્રોપી માત્ર વધી શકે છે અથવા સ્થિર રહી શકે છે તે સિદ્ધાંત માત્ર એક બંધ પ્રણાલીને લાગુ પડે છે જે એડિયાબેટિક રીતે અલગ છે, જેનો અર્થ છે કે કોઈ ગરમી પ્રવેશ કરી શકતી નથી અથવા છોડી શકતી નથી, અને ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ જે જીવનને શક્ય બનાવે છે તે એડિયાબેટિક અલગતામાં થતી નથી, એટલે કે. જીવંત પ્રણાલીઓ ખુલ્લી પ્રણાલીઓ છે. જ્યારે પણ કોઈ સિસ્ટમ તેના પર્યાવરણ સાથે ગરમી અથવા દ્રવ્યનું વિનિમય કરી શકે છે, ત્યારે તે સિસ્ટમનો એન્ટ્રોપી ઘટાડો બીજા નિયમ સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે. શ્રોડિંગરે પ્રશ્ન પૂછ્યોઃ "જીવંત જીવતંત્ર કેવી રીતે ક્ષયને ટાળે છે?" સ્પષ્ટ જવાબ છેઃ "ખાવાથી, પીવાથી, શ્વાસ લઈને અને (છોડના કિસ્સામાં) આત્મસાત કરીને". જ્યારે પોષક તત્ત્વોમાંથી ઊર્જા જીવતંત્રના ક્રમને ટકાવી રાખવા માટે જરૂરી હોય છે, ત્યારે શ્રોડિંગરે પણ જીવંત સજીવોમાં જોવા મળતા ક્રમને બનાવવા માટે સમાન રીતે જરૂરી અન્ય અણુઓના અસ્તિત્વની ધારણા કરી હતીઃ "એક જીવતંત્રની પોતાના પર ક્રમના પ્રવાહને કેન્દ્રિત કરવાની અને આમ અણુ અંધાધૂંધીમાં સડોમાંથી બચવાની આશ્ચર્યજનક ભેટ-યોગ્ય વાતાવરણમાંથી પીવાના ક્રમમાં-એપેરિયોડિક ઘન પદાર્થોની હાજરી સાથે જોડાયેલ હોવાનું જણાય છે". હવે આપણે જાણી શકીએ છીએ કે આ "એપેરિયોડિક" સ્ફટિક ડીએનએ છે, અને તેની અનિયમિત ગોઠવણી એ માહિતીનું એક સ્વરૂપ છે. "સેલ ન્યુક્લિયસમાં ડીએનએ ડુપ્લિકેટમાં સોફ્ટવેરની મુખ્ય નકલ ધરાવે છે. આ સોફ્ટવેર કોષ ધરાવતા સમગ્ર જીવતંત્રને બનાવવા અને જાળવવા માટે અલ્ગોરિધમ અથવા સૂચનાઓના સમૂહને સ્પષ્ટ કરીને નિયંત્રિત કરે છે. ડીએનએ અને અન્ય મેક્રોમોલેક્યુલ્સ જીવતંત્રના જીવન ચક્રને નિર્ધારિત કરે છેઃ જન્મ, વૃદ્ધિ, પરિપક્વતા, ઘટાડો અને મૃત્યુ. પોષણ જરૂરી છે પરંતુ કદમાં વૃદ્ધિ માટે પૂરતું નથી, કારણ કે આનુવંશિકતા એ સંચાલક પરિબળ છે. અમુક તબક્કે, જીવન ટકાવી રાખવા માટે પૂરતા પોષક તત્ત્વો ધરાવતા વાતાવરણમાં રહીને પણ લગભગ તમામ સજીવો સામાન્ય રીતે ઘટતા જાય છે અને મૃત્યુ પામે છે. નિયંત્રણ પરિબળ આંતરિક હોવું જોઈએ અને પોષક તત્ત્વો અથવા સૂર્યપ્રકાશ નહીં કે જે કારણભૂત બાહ્ય પરિબળો તરીકે કામ કરે છે. સજીવોને અનન્ય અને જટિલ જૈવિક માળખાં બનાવવાની ક્ષમતા વારસામાં મળે છે; તે ક્ષમતાઓને પુનઃશોધવામાં આવે અથવા દરેક પેઢીને શીખવવામાં આવે તેવી શક્યતા નથી. તેથી, ડીએનએ આ લાક્ષણિકતામાં પણ મુખ્ય કારણ તરીકે કાર્યરત હોવું જોઈએ. બીજા નિયમના બોલ્ટ્ઝમેનના પરિપ્રેક્ષ્યને લાગુ કરતાં, વધુ સંભવિત, ઓછા ક્રમાંકિત અને ઉચ્ચ એન્ટ્રોપી ગોઠવણીમાંથી ઓછી સંભાવના, વધુ ક્રમ અને નીચલા એન્ટ્રોપી (જૈવિક ક્રમમાં જોવા મળે છે) માં સ્થિતિનું પરિવર્તન ડીએનએ તરીકે ઓળખાતા કાર્યની માંગ કરે છે. ડીએનએનું સ્પષ્ટ માહિતી-પ્રક્રિયા કાર્ય જીવન દ્વારા ઊભા થયેલા શ્રોડિંગર વિરોધાભાસ અને બીજા નિયમની એન્ટ્રોપી જરૂરિયાતનું સમાધાન પ્રદાન કરે છે. ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા અને જૈવિક ઉત્ક્રાંતિ તાજેતરના વર્ષોમાં, એન્ટ્રોપીના સંબંધમાં ઉત્ક્રાંતિના થર્મોડાયનેમિક અર્થઘટનમાં એન્ટ્રોપીને બદલે ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાના ખ્યાલનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ થયું છે. આનું કારણ એ છે કે પૃથ્વી પર જૈવિક પ્રક્રિયાઓ આશરે સ્થિર તાપમાન અને દબાણ પર થાય છે, એવી પરિસ્થિતિ જેમાં ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને વ્યક્ત કરવા માટે ખાસ કરીને ઉપયોગી રીત છે. ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા આના દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ જ્યાં ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા એન્થાલ્પી થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમમાં પસાર થાય છે, સિસ્ટમ એન્ટ્રોપી અને એક્સર્જીનું સંપૂર્ણ તાપમાન અને ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સમકક્ષ હોય છે જો પર્યાવરણ અને સિસ્ટમ તાપમાન સમકક્ષ હોય. નહિંતર, ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા એક્સર્જી કરતાં ઓછી હશે (આસપાસના તાપમાનથી ઉપરની સિસ્ટમો માટે). ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાનું લઘુતમકરણ એ લઘુતમ ઊર્જા (લઘુતમ 'મુક્ત' ઊર્જા અથવા ઊર્જા) ના સિદ્ધાંતનું એક સ્વરૂપ છે, જે બંધ પ્રણાલીઓ માટે એન્ટ્રોપી મહત્તમકરણ સિદ્ધાંતને અનુસરે છે. વધુમાં, ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સમીકરણનો, સુધારેલા સ્વરૂપમાં, ખુલ્લી પ્રણાલીઓ માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમાં ઊર્જા સંતુલન સમીકરણમાં રાસાયણિક સંભવિત શબ્દોનો સમાવેશ થાય છે. 1982 ના લોકપ્રિય પાઠ્યપુસ્તક, પ્રિન્સિપલ્સ ઓફ બાયોકેમિસ્ટ્રીમાં, જાણીતા અમેરિકન બાયોકેમિસ્ટ આલ્બર્ટ લેહિંગરે દલીલ કરી હતી કે કોષો જેમ જેમ વધે છે અને વિભાજિત થાય છે તેમ તેમ તેમની અંદર ઉત્પન્ન થતો ક્રમ વૃદ્ધિ અને વિભાજન દરમિયાન તેમની આસપાસના વિકારો દ્વારા સરભર કરવામાં આવે છે. ટૂંકમાં, લેહિંગરના જણાવ્યા અનુસાર, "જીવંત સજીવો તેમની આસપાસના વાતાવરણમાંથી પોષક તત્ત્વો અથવા સૂર્યપ્રકાશના રૂપમાં મુક્ત ઊર્જા લઈને અને તેમની આસપાસના વિસ્તારમાં ગરમી અને એન્ટ્રોપીની સમાન માત્રામાં ઊર્જા પરત કરીને તેમની આંતરિક વ્યવસ્થાને જાળવી રાખે છે". તેવી જ રીતે, રસાયણશાસ્ત્રી જ્હોન એવરી અનુસાર, તેમના 2003 ના પુસ્તક ઇન્ફર્મેશન થિયરી એન્ડ ઇવોલ્યુશનમાંથી, આપણે એક પ્રસ્તુતિ શોધીએ છીએ જેમાં જીવનની ઘટના, તેની ઉત્પત્તિ અને ઉત્ક્રાંતિ તેમજ માનવ સાંસ્કૃતિક ઉત્ક્રાંતિ સહિત, થર્મોડાયનેમિક્સ, આંકડાકીય મિકેનિક્સ અને માહિતી સિદ્ધાંતની પૃષ્ઠભૂમિમાં તેનો આધાર ધરાવે છે. એવરીના જણાવ્યા અનુસાર, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ અને જીવંત પ્રણાલીઓ દ્વારા ઉત્પન્ન ઉચ્ચ સ્તરના ક્રમ અને જટિલતા વચ્ચેનો (સ્પષ્ટ) વિરોધાભાસ "ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાની માહિતી સામગ્રીમાં છે જે બહારના સ્રોતોમાંથી જીવમંડળમાં પ્રવેશ કરે છે". ઉત્ક્રાંતિ સજીવોને ઉચ્ચ માહિતી સામગ્રી તરફ દોરી જાય છે એમ ધારીએ તો, ગ્રેગરી ચૈટિન દ્વારા એવું માનવામાં આવે છે કે જીવનમાં ઉચ્ચ પરસ્પર માહિતીના ગુણધર્મો છે, અને તમવાકિસ દ્વારા કે જીવનને પરસ્પર માહિતી ઘનતા મેટ્રિક્સનો ઉપયોગ કરીને માપી શકાય છે, જે જૈવવિવિધતાના ખ્યાલનું સામાન્યીકરણ છે. પ્રોસિડિંગ્સ ઓફ ધ રોયલ સોસાયટી એ. માં પ્રકાશિત "નેચરલ સિલેક્શન ફોર લીસ્ટ એક્શન" શીર્ષકના અભ્યાસમાં, હેલસિંકી યુનિવર્સિટીના વિલે કૈલા અને આર્ટો એનિલા વર્ણવે છે કે કેવી રીતે ક્રમમાં આવા સ્થાનિક વધારા માટે જવાબદાર કુદરતી પસંદગીની પ્રક્રિયા ગણિતીય રીતે સીધી રીતે જોડાયેલી બિન-સંતુલન ખુલ્લી પ્રણાલીઓ માટેના બીજા કાયદાના સમીકરણની અભિવ્યક્તિમાંથી મેળવી શકાય છે. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને ઉત્ક્રાંતિને વર્ણવવા માટે ગતિના સમીકરણ તરીકે લખી શકાય છે, જે દર્શાવે છે કે કેવી રીતે કુદરતી પસંદગી અને ઓછામાં ઓછી ક્રિયાના સિદ્ધાંતને રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સના સંદર્ભમાં કુદરતી પસંદગીને વ્યક્ત કરીને જોડી શકાય છે. આ દ્રષ્ટિકોણમાં, ઉત્ક્રાંતિ ઊર્જાની ઘનતામાં તફાવતોને સરભર કરવાના સંભવિત માર્ગો શોધે છે અને તેથી એન્ટ્રોપીમાં સૌથી ઝડપથી વધારો કરે છે. આમ, સજીવ ઊર્જા સ્થાનાંતરણ પદ્ધતિ તરીકે કામ કરે છે, અને ફાયદાકારક પરિવર્તન ક્રમિક સજીવોને તેમના પર્યાવરણમાં વધુ ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. બીજા કાયદાના વલણનો સામનો કરવો વૈજ્ઞાનિક અને ઇજનેરી વિશ્લેષણમાં બીજા કાયદાનું વિશ્લેષણ મૂલ્યવાન છે કારણ કે તે એકલા ઊર્જા વિશ્લેષણ પર સંખ્યાબંધ લાભો પ્રદાન કરે છે, જેમાં ઊર્જાની ગુણવત્તા (અથવા એક્સર્જી સામગ્રી) નક્કી કરવા માટેનો આધાર, મૂળભૂત ભૌતિક ઘટનાઓને સમજવા, પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન અને ઓપ્ટિમાઇઝેશનમાં સુધારો, અથવા જીવંત પ્રણાલીઓ વિશેની આપણી સમજણને આગળ વધારવાનો સમાવેશ થાય છે. બીજો નિયમ અવ્યવસ્થા અને એકરૂપતા, અથવા આંતરિક અને બાહ્ય સંતુલન તરફના સાર્વત્રિક વલણનું વર્ણન કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે વાસ્તવિક, બિન-આદર્શ પ્રક્રિયાઓ એન્ટ્રોપી ઉત્પાદનનું કારણ બને છે. દ્રવ્ય અને ઊર્જાના પ્રવાહ અથવા સ્થાનાંતરણ દ્વારા પણ એન્ટ્રોપીને પ્રણાલીમાં અથવા તેમાંથી સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે. પરિણામે, એન્ટ્રોપીનું ઉત્પાદન સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરે તે જરૂરી નથી. હકીકતમાં સિસ્ટમમાં એન્ટ્રોપી અથવા ડિસઓર્ડર સ્વયંભૂ ઘટાડો કરી શકે છે, જેમ કે એરક્રાફ્ટ ગેસ ટર્બાઇન એન્જિન બંધ થયા પછી ઠંડુ થાય છે, અથવા શિયાળાના ઉપ-ઠંડક તાપમાનમાં કપમાં પાણી બહાર રહે છે. બાદમાં, પ્રમાણમાં અનિયંત્રિત પ્રવાહી ઠંડુ થાય છે અને સ્વયંભૂ ઘટાડેલા અવ્યવસ્થાના સ્ફટિકીકૃત માળખામાં થીજી જાય છે કારણ કે અણુઓ એકસાથે 'વળગી રહે છે'. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી ઘટતી હોવા છતાં, સિસ્ટમ તેની સાથે એકરૂપતા સુધી પહોંચે છે, અથવા તેની આસપાસના વાતાવરણ સાથે વધુ થર્મોડાયનેમિક રીતે સમાન બને છે. આ શ્રેણી III પ્રક્રિયા છે, જે ક્યાં તો એન્ટ્રોપી (એસ) ઉપર અથવા નીચે, અને એકરૂપતા (વાય)-સિસ્ટમ અને તેના પર્યાવરણ વચ્ચે-ઉપર અથવા નીચે-ના ચાર સંયોજનોનો ઉલ્લેખ કરે છે. બીજો નિયમ વિભાવનાત્મક રીતે નીચે પ્રમાણે વર્ણવી શકાય છેઃ દ્રવ્ય અને ઊર્જામાં એકરૂપતા અથવા આંતરિક અને બાહ્ય સંતુલનની સ્થિતિ સુધી પહોંચવાની વૃત્તિ હોય છે, જે મહત્તમ અવ્યવસ્થા (એન્ટ્રોપી) ની સ્થિતિ છે. વાસ્તવિક બિન-સંતુલન પ્રક્રિયાઓ હંમેશા એન્ટ્રોપી ઉત્પન્ન કરે છે, જે બ્રહ્માંડમાં અવ્યવસ્થામાં વધારો કરે છે, જ્યારે આદર્શ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ કોઈ એન્ટ્રોપી ઉત્પન્ન કરતી નથી અને એન્ટ્રોપીનો નાશ કરતી કોઈ પ્રક્રિયા અસ્તિત્વમાં હોવાનું જાણીતું નથી. પ્રણાલીની એકરૂપતાનો અભિગમ કરવાની વૃત્તિને પ્રતિકાર કરી શકાય છે, અને પ્રણાલી વધુ સુવ્યવસ્થિત અથવા જટિલ બની શકે છે, બે વસ્તુઓના સંયોજન દ્વારા, એક કાર્ય અથવા એકસરજી સ્રોત અને અમુક પ્રકારની સૂચના અથવા બુદ્ધિ. જ્યાં 'એક્સર્જી' એ ઊર્જા સ્ત્રોત અથવા પ્રવાહની ઉષ્મીય, યાંત્રિક, વિદ્યુત અથવા રાસાયણિક કાર્ય ક્ષમતા છે, અને 'સૂચના અથવા બુદ્ધિ' એ શ્રેણી IV ની અંદરની પ્રક્રિયાઓના સમૂહના સંદર્ભમાં અથવા તેના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. શ્રેણી IV પ્રક્રિયા, રોબોટિક ઉત્પાદન અને ફેક્ટરીમાં વાહનોની એસેમ્બલીના ઉદાહરણ તરીકે ધ્યાનમાં લો. રોબોટિક મશીનરીને વિદ્યુત કાર્ય ઇનપુટ અને સૂચનાઓની જરૂર પડે છે, પરંતુ જ્યારે પૂર્ણ થાય છે, ત્યારે ઉત્પાદિત ઉત્પાદનો તેમની આસપાસના વાતાવરણ સાથે ઓછી એકરૂપતા ધરાવે છે, અથવા તેઓ જે કાચા માલમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા તેની તુલનામાં વધુ જટિલતા (ઉચ્ચ ક્રમ) ધરાવે છે. આમ, સિસ્ટમ એન્ટ્રોપી અથવા ડિસઓર્ડર ઘટે છે જ્યારે સિસ્ટમ અને તેના પર્યાવરણ વચ્ચે એકરૂપતા તરફનું વલણ પ્રતિકારિત થાય છે. આ ઉદાહરણમાં, સૂચનાઓ, તેમજ કાર્યનો સ્રોત સિસ્ટમ માટે આંતરિક અથવા બાહ્ય હોઈ શકે છે, અને તેઓ સિસ્ટમની સીમાને પાર કરી શકે છે અથવા ન પણ કરી શકે. ઉદાહરણ તરીકે, સૂચનાઓ પૂર્વ-કોડેડ હોઈ શકે છે અને વિદ્યુત કાર્યને સ્થળ પર ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, મશીનરીનું નિયંત્રણ સંચાર નેટવર્ક પર દૂરસ્થ કામગીરી દ્વારા થઈ શકે છે, જ્યારે વિદ્યુત કાર્ય સ્થાનિક વિદ્યુત ગ્રીડમાંથી ફેક્ટરીને પૂરું પાડવામાં આવે છે. વધુમાં, રોબોટિક મશીનરી ઉત્પાદનમાં જે ભૂમિકા ભજવે છે તે મનુષ્ય સંપૂર્ણ અથવા આંશિક રીતે સીધી રીતે ભજવી શકે છે. આ કિસ્સામાં, સૂચનાઓ સામેલ હોઈ શકે છે, પરંતુ બુદ્ધિ કાં તો સીધી રીતે જવાબદાર છે, અથવા પરોક્ષ રીતે જવાબદાર છે, કામની દિશા અથવા ઉપયોગ માટે એવી રીતે કે જે અવ્યવસ્થા અને એકરૂપતા તરફના વલણનો સામનો કરે. અન્ય એક ઉદાહરણ તરીકે, ગરમ વાતાવરણમાં પાણીના રેફ્રિજરેશનને ધ્યાનમાં લો. રેફ્રિજરેશનને કારણે, ગરમી કાઢવામાં આવે છે અથવા પાણીમાંથી વહેવા માટે દબાણ કરવામાં આવે છે. પરિણામે, પાણીનું તાપમાન અને એન્ટ્રોપી ઘટે છે, અને સિસ્ટમ તેના ગરમ વાતાવરણ સાથે એકરૂપતાથી વધુ દૂર જાય છે. મહત્વનો મુદ્દો એ છે કે રેફ્રિજરેશન માટે માત્ર કામના સ્ત્રોતની જ જરૂર નથી, તેને ઇચ્છિત રેફ્રિજરેશન અસર હાંસલ કરવા માટે ડિઝાઇન કરેલા સાધનો, તેમજ પૂર્વ-કોડેડ અથવા સીધી ઓપરેશનલ ઇન્ટેલિજન્સ અથવા સૂચનાઓની જરૂર પડે છે. અવલોકન એ સમજણ માટેનો આધાર છે કે શ્રેણી IV પ્રક્રિયાઓ માટે એકસરજીના સ્ત્રોત તેમજ બુદ્ધિ અથવા સૂચનાના સ્રોત અથવા સ્વરૂપ બંનેની જરૂર પડે છે. જીવંત પ્રણાલીઓના સંદર્ભમાં, સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વી પરના લગભગ તમામ જીવન માટે ઊર્જાનો સ્રોત પૂરો પાડે છે, એટલે કે. સૂર્યપ્રકાશ સીધો (વનસ્પતિ માટે) અથવા પરોક્ષ રીતે ખોરાકમાં (પ્રાણીસૃષ્ટિ માટે). નોંધ લો કે ચોક્કસ વર્ણપટ અને દિશાત્મક વિતરણ સાથે સૂર્યપ્રકાશની કાર્ય ક્ષમતા અથવા એકસરજીનું ચોક્કસ મૂલ્ય હશે જે ઊર્જા પ્રવાહ અથવા એકસરજી સામગ્રીની ટકાવારી તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે. સમગ્ર પૃથ્વીની જેમ, જીવંત વસ્તુઓ આ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, ઊર્જાને અન્ય સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરિત કરે છે (પ્રથમ નિયમ), જ્યારે એન્ટ્રોપી (બીજો નિયમ) ઉત્પન્ન કરે છે, અને તે રીતે ઊર્જાની ઊર્જા અથવા ગુણવત્તાને ઘટાડે છે. જીવન ટકાવી રાખવા અથવા બીજની વૃદ્ધિ માટે, ઉદાહરણ તરીકે, જીવંત કોષોની નકલ કરવા માટે જરૂરી વિસ્તૃત સંયોજનોમાં અણુઓ અને અણુઓની સતત ગોઠવણીની જરૂર પડે છે. જીવંત સજીવોમાં આ સંયોજન એકરૂપતા અને અવ્યવસ્થાને ઘટાડે છે, જે બીજા નિયમ દ્વારા વર્ણવેલ અવ્યવસ્થા અને એકરૂપતા તરફના સાર્વત્રિક વલણનો સામનો કરે છે. ઉચ્ચ ગુણવત્તાના ઉર્જા સ્ત્રોત ઉપરાંત, આ વલણનો સામનો કરવા માટે સૂચના અથવા બુદ્ધિનું એક સ્વરૂપ જરૂરી છે, જે મુખ્યત્વે ડીએનએ/આરએનએમાં સમાયેલું હોય છે. નોંધ લો કે સૂચના અથવા બુદ્ધિની ગેરહાજરીમાં, ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ઊર્જા પોતે જ ઘર જેવી જટિલ એસેમ્બલીઓ બનાવવા માટે પૂરતી નથી. IV થી વિપરીત શ્રેણી I ના ઉદાહરણ તરીકે, ઘણી બધી ઊર્જા અથવા એકસરજી હોવા છતાં, બીજું ટોર્નેડો અગાઉના ટોર્નેડો દ્વારા નાશ પામેલા નગરનું ક્યારેય ફરીથી નિર્માણ કરશે નહીં, તેના બદલે તે અવ્યવસ્થા અને એકરૂપતા (શ્રેણી I) માં વધારો કરે છે, જે બીજા નિયમ દ્વારા વર્ણવેલ વલણ છે. એક સંબંધિત તર્ક એ છે કે, અસંભવિત હોવા છતાં, અબજો વર્ષો અથવા ટ્રિલિયન તકોમાં, શું કોઈ બુદ્ધિની ગેરહાજરીમાં નિર્જીવ પદાર્થોમાંથી જીવન દિશાહીન બન્યું? કોઈ વ્યક્તિ પૂછી શકે તેવા સંબંધિત પ્રશ્નોમાં સમાવેશ થાય છે; શું ખોરાક (એક્સર્જી) નો પુરવઠો ધરાવતા મનુષ્યો ડીએનએ/આરએનએ વિના જીવી શકે છે, અથવા મનુષ્ય અથવા સૂચના અથવા પ્રોગ્રામિંગના સ્રોત વિના જંગલમાં વીજળીનો પુરવઠો ધરાવતું ઘર બનાવી શકાય છે, અથવા ફ્રિજ વીજળીથી ચાલી શકે છે પરંતુ તેના કાર્યરત કમ્પ્યુટર કંટ્રોલ બોર્ડ વિના? બીજો કાયદો બાંહેધરી આપે છે કે, જો આપણે ઘર બનાવીશું તો તે સમય જતાં તૂટી પડવાનું અથવા અવ્યવસ્થાની સ્થિતિ તરફ વલણ ધરાવશે. બીજી બાજુ, જો જંગલમાંથી પસાર થતાં આપણે કોઈ ઘર શોધી કાઢીએ, તો આપણે સંભવતઃ તારણ કાઢીએ છીએ કે કોઈએ તેને બનાવ્યું છે, તેના બદલે આદેશ અવ્યવસ્થિત રીતે આવ્યો હતો. આપણે જાણીએ છીએ કે જીવંત પ્રણાલીઓ, જેમ કે જીવંત કોષની રચના અને કાર્ય, અથવા પ્રોટીન એસેમ્બલી/ફોલ્ડિંગની પ્રક્રિયા, અત્યંત જટિલ છે. શું જીવન બુદ્ધિના સ્ત્રોત દ્વારા નિર્દેશિત થયા વિના આવી શક્યું હોત-પરિણામે, સમય જતાં, માનવ મગજ અને તેની બુદ્ધિ, કમ્પ્યુટર, શહેરો, પ્રેમની ગુણવત્તા અને સંગીત અથવા લલિત કલાની રચના જેવી બાબતોમાં પરિણમે છે? અવ્યવસ્થા અને એકરૂપતા તરફનો બીજો નિયમ વલણ, અને આ કુદરતી વલણનો સામનો કરવા માટે શ્રેણી IV પ્રક્રિયાઓનું તફાવત, આ પ્રશ્નોના જવાબ આપવા માટે આપણી શોધમાં વિચારણા કરવા માટે મૂલ્યવાન સમજ આપે છે. એન્ટ્રોપી અને જીવનની ઉત્પત્તિ જીવનની ઉત્પત્તિ પર લાગુ થનાર થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ જીવનના વધુ વિકાસ કરતાં ઘણો વધુ જટિલ મુદ્દો છે, કારણ કે પ્રથમ જૈવિક જીવન સ્વરૂપો કેવી રીતે ઉભરી આવ્યા તેનું કોઈ "પ્રમાણભૂત મોડેલ" નથી, માત્ર સંખ્યાબંધ સ્પર્ધાત્મક પૂર્વધારણાઓ છે. આ સમસ્યાની ચર્ચા એબિયોજેનેસિસના સંદર્ભમાં કરવામાં આવી છે, જે ધીમે ધીમે પૂર્વ-ડાર્વિનિયન રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિ સૂચવે છે. 1924માં, એલેક્ઝાન્ડર ઓપેરિને સૂચવ્યું હતું કે નિર્જીવ અણુઓમાંથી પ્રારંભિક જીવન સ્વરૂપો ઉત્પન્ન કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા "આદિકાળનું સૂપ" માં પૂરી પાડવામાં આવી હતી. એક સંબંધિત વિષય એ છે કે જીવન ઉભરી આવવાની સંભાવના છે, જેની ચર્ચા ઘણા અભ્યાસોમાં કરવામાં આવી છે, ઉદાહરણ તરીકે રસેલ ડુલિટલ દ્વારા. જીવંત પ્રણાલીઓમાં જૈવિક જટિલતા તરીકે પ્રગટ થયેલ ક્રમની ઉત્ક્રાંતિ અને અમુક નિર્જીવ પ્રણાલીઓમાં ક્રમની ઉત્પત્તિ "ડાર્વિનિયન ગતિશીલ" નામના સામાન્ય મૂળભૂત સિદ્ધાંતનું પાલન કરવા માટે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી. ડાર્વિનિયન ગતિશીલતાની રચના સૌપ્રથમ પ્રમાણમાં સરળ બિન-જૈવિક પ્રણાલીઓમાં માઇક્રોસ્કોપિક ક્રમ કેવી રીતે પેદા થાય છે તે ધ્યાનમાં લઈને કરવામાં આવી હતી જે થર્મોડાયનેમિક સંતુલનથી દૂર છે (દા. ત. ટોર્નેડો, વાવાઝોડા). ત્યારબાદ આર. એન. એ. વિશ્વમાં જીવનના પ્રારંભિક સ્વરૂપો જેવા જ હોવાનું માનવામાં આવતા આર. એન. એ. અણુઓની પ્રતિકૃતિ બનાવતા ટૂંકા સ્વરૂપ સુધી વિચારણા કરવામાં આવી હતી. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે બિન-જૈવિક પ્રણાલીઓમાં અને આર. એન. એ. ની પ્રતિકૃતિમાં અંતર્ગત ક્રમ-નિર્માણ પ્રક્રિયાઓ મૂળભૂત રીતે સમાન છે. આ અભિગમ ઉત્ક્રાંતિ સાથે થર્મોડાયનેમિક્સના સંબંધ તેમજ ડાર્વિનના સિદ્ધાંતની પ્રયોગમૂલક સામગ્રીને સ્પષ્ટ કરવામાં મદદ કરે છે. 2009 માં, ભૌતિકશાસ્ત્રી કારો માઈકલિયને જીવનની ઉત્પત્તિ માટે થર્મોડાયનેમિક ડિસિપેશન થિયરી પ્રકાશિત કરી હતી જેમાં જીવનના મૂળભૂત અણુઓ; ન્યુક્લિક એસિડ, એમિનો એસિડ, કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ (શર્કરા) અને લિપિડ્સને મૂળ રીતે માઇક્રોસ્કોપિક ડિસિપેટિવ સ્ટ્રક્ચર્સ (પ્રિગોગાઇનના ડિસિપેટિવ સ્ટ્રક્ચરિંગ દ્વારા) તરીકે સમુદ્રની સપાટી પર રંગદ્રવ્યો તરીકે ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યા હોવાનું માનવામાં આવે છે, જે આર્કિયન દરમિયાન પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચતા સૌર પ્રકાશના યુવીસી ફ્લક્સને શોષી લે છે અને ગરમીમાં વિસર્જન કરે છે, જેમ કે આજે દૃશ્યમાન પ્રદેશમાં કાર્બનિક રંગદ્રવ્યો કરે છે. આ યુવીસી રંગદ્રવ્યો સૌર પ્રકાશના યુવીસી પ્રવાહ હેઠળ એચસીએન અને એચ2ઓ જેવા વધુ સામાન્ય અને સરળ પૂર્વવર્તી અણુઓમાંથી ફોટોકેમિકલ ડિસિપેટિવ સ્ટ્રક્ચરિંગ દ્વારા રચાયા હતા. મૂળ રંગદ્રવ્યો (જીવનના મૂળભૂત અણુઓ) નું થર્મોડાયનેમિક કાર્ય સૌર ફોટોન ફ્લક્સ હેઠળ પ્રારંભિક જીવમંડળનું એન્ટ્રોપી ઉત્પાદન વધારવાનું હતું અને હકીકતમાં, આ આજે જીવમંડળનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક કાર્ય છે, પરંતુ હવે મુખ્યત્વે દૃશ્યમાન પ્રદેશમાં જ્યાં ફોટોનની તીવ્રતા વધારે છે અને બાયોસિન્થેટિક માર્ગો વધુ જટિલ છે, જે રંગદ્રવ્યોને યુવીસી પ્રકાશને બદલે ઓછી ઊર્જા દૃશ્યમાન પ્રકાશમાંથી સંશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે હવે પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચતા નથી. જેરેમી ઇંગ્લેન્ડે જીવનની ઉત્પત્તિની ભૌતિકશાસ્ત્રની પૂર્વધારણા વિકસાવી હતી, જેને તેઓ 'અપવ્યય-સંચાલિત અનુકૂલન' કહે છે. આ પૂર્વધારણા એવી માને છે કે અણુઓના અવ્યવસ્થિત જૂથો પર્યાવરણમાંથી ગરમીને વધુ અસરકારક રીતે શોષવા અને દૂર કરવા માટે સ્વ-સંગઠિત થઈ શકે છે. તેમની પૂર્વધારણા જણાવે છે કે આવી સ્વ-આયોજન પ્રણાલીઓ ભૌતિક વિશ્વનો એક સહજ ભાગ છે. અન્ય પ્રકારની એન્ટ્રોપી અને જીવનને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં તેનો ઉપયોગ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની જેમ, માહિતી સિસ્ટમમાં એન્ટ્રોપીની સમાન વિભાવના હોય છે જેને માહિતી એન્ટ્રોપી કહેવાય છે. અહીં, એન્ટ્રોપી એ માહિતીની નવીનતામાં વધારો અથવા ઘટાડાનું માપ છે. નવીન માહિતીનો માર્ગ પ્રવાહ એક પરિચિત પેટર્ન દર્શાવે છે. તેઓ સંભવિત પરિણામોની સંખ્યાને એ જ રીતે વધારવા અથવા ઘટાડવાનું વલણ ધરાવે છે જે રીતે થર્મોડાયનેમિક એન્ટ્રોપીના પગલાં સ્ટેટ સ્પેસમાં વધારો અથવા ઘટાડો કરે છે. થર્મોડાયનેમિક એન્ટ્રોપીની જેમ, માહિતી એન્ટ્રોપી લઘુગણક સ્કેલનો ઉપયોગ કરે છેઃ-P (x) લોગ P (x), જ્યાં P એ અમુક પરિણામ x ની સંભાવના છે. માહિતી એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો માહિતી પ્રણાલીમાં ઓછી સંખ્યામાં સંભવિત પરિણામો સાથે સંકળાયેલ છે. 1984માં, બ્રૂક્સ અને વિલીએ પર્યાવરણમાં મુક્ત ઊર્જાના સંબંધમાં પ્રજાતિઓની વસ્તીમાં એન્ટ્રોપી ઘટાડાના સરવાળાના માપ તરીકે પ્રજાતિ એન્ટ્રોપીની વિભાવના રજૂ કરી હતી. બ્રૂક્સ-વિલી એન્ટ્રોપી એન્ટ્રોપી ફેરફારોની ત્રણ શ્રેણીઓને જુએ છેઃ માહિતી, સંયોગ અને ચયાપચય. માહિતી એન્ટ્રોપી અહીં આનુવંશિકતાના તમામ સંભવિત સંયોજનોને રેકોર્ડ કરવામાં આનુવંશિક માહિતીની કાર્યક્ષમતાને માપે છે જે હાજર છે. કોહેઝન એન્ટ્રોપી વસ્તીમાં જાતીય જોડાણોને જુએ છે. મેટાબોલિક એન્ટ્રોપી એ પરિચિત રાસાયણિક એન્ટ્રોપી છે જેનો ઉપયોગ વસ્તીની તેની ઇકોસિસ્ટમ સાથે સરખામણી કરવા માટે થાય છે. આ ત્રણેયનો સરવાળો બિન-સંતુલન એન્ટ્રોપીનું માપ છે જે વસ્તીના સ્તરે ઉત્ક્રાંતિને આગળ ધપાવે છે. એક્ટા બાયોથિઓરેટિકામાં હેલમેનનો 2022નો એક લેખ સૂચવે છે કે આ ત્રણ પ્રકારના એન્ટ્રોપીના વિચલન માપને ઓળખવામાં આવે છેઃ થર્મોડાયનેમિક એન્ટ્રોપી, માહિતી એન્ટ્રોપી અને પ્રજાતિ એન્ટ્રોપી. જ્યાં આ ત્રણેય વધુ પડતા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે, ત્યાં એક ઔપચારિક સ્વતંત્રતા હશે જે ઓછામાં ઓછી સંખ્યામાં પરિમાણોમાંથી કાઇરાલિટી કેવી રીતે ઉદ્ભવે છે તેના જેવી જ ઊભી થાય છે. એકવાર અણુઓ માટે ઓછામાં ઓછા ચાર બિંદુઓ હોય, ઉદાહરણ તરીકે, કેન્દ્રીય અણુ ધરાવતા અણુમાં, ડાબા અને જમણા એન્ન્ટીયોમર્સ શક્ય છે. સામ્યતા દ્વારા, એકવાર જીવંત પ્રણાલીઓમાં એન્ટ્રોપીમાં વધુ પડતા નિર્ધારણની મર્યાદા સુધી પહોંચી ગયા પછી, ત્યાં એક આંતરિક સ્થિતિ જગ્યા હશે જે પ્રણાલીઓની કામગીરીના ક્રમ માટે પરવાનગી આપે છે. તે આંતરિક ક્રમ પ્રક્રિયા જીવનને નિર્જીવ પ્રણાલીઓથી અલગ પાડવા માટે એક સીમા છે. એન્ટ્રોપી અને બહારની દુનિયાના જીવનની શોધ 1964માં, જેમ્સ લવલોક નાસા દ્વારા આગામી અવકાશ અભિયાન દરમિયાન મંગળ પર જીવનની શોધ માટે સૈદ્ધાંતિક જીવન-શોધ પ્રણાલી બનાવવા માટે વિનંતી કરાયેલા વૈજ્ઞાનિકોના જૂથમાં સામેલ હતા. આ સમસ્યા વિશે વિચારતી વખતે, લવલોકને આશ્ચર્ય થયું કે "આપણે કેવી રીતે ખાતરી કરી શકીએ કે મંગળનું જીવન, જો કોઈ હોય તો, પૃથ્વીની જીવનશૈલી પર આધારિત પરીક્ષણો માટે પોતાને જાહેર કરશે?" લવલોક માટે મૂળભૂત પ્રશ્ન હતો "જીવન શું છે અને તેને કેવી રીતે ઓળખવું જોઈએ?" જેટ પ્રોપલ્શન લેબોરેટરીમાં તેમના કેટલાક સાથીદારો સાથે આ મુદ્દા વિશે વાત કરતી વખતે તેમને પૂછવામાં આવ્યું હતું કે તેઓ મંગળ પર જીવનની શોધ માટે શું કરશે. આ અંગે, લવલોકે જવાબ આપ્યો, "હું એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો શોધીશ, કારણ કે આ જીવનની સામાન્ય લાક્ષણિકતા હોવી જોઈએ". 2013 માં, અઝુઆ-બસ્ટોસ અને વેગાએ દલીલ કરી હતી કે, પૃથ્વી પર અને બ્રહ્માંડમાં અન્યત્ર કલ્પના કરી શકાય તેવા જીવન સ્વરૂપોના પ્રકારોની અવગણના કરીને, બધાએ તેમની આસપાસના મુક્ત ઊર્જાના ભોગે તેમની આંતરિક એન્ટ્રોપી ઘટાડવાની લાક્ષણિકતા શેર કરવી જોઈએ. જેમ એન્ટ્રોપી સિસ્ટમમાં ડિસઓર્ડરની માત્રાના જથ્થાને મંજૂરી આપે છે, કોઈપણ કલ્પના કરેલ જીવન સ્વરૂપમાં તેના તાત્કાલિક સહાયક વાતાવરણ કરતાં ઉચ્ચ સ્તરનો ક્રમ હોવો આવશ્યક છે. આ લેખકોએ દર્શાવ્યું હતું કે એકલા ફ્રેક્ટલ ગણિતના વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને, તેઓ જીવંત પ્રક્રિયાઓના માળખાકીય જટિલતાના તફાવત (અને આમ એન્ટ્રોપી) ની માત્રાને સહેલાઈથી પ્રમાણિત કરી શકે છે કારણ કે અલગ અસ્તિત્વ તેમના સમાન અજૈવિક વાતાવરણથી અલગ છે. આ અભિગમ પૂરક ડેટાસેટ્સ (મોર્ફોલોજી, રંગ, તાપમાન, પીએચ, આઇસોટોપિક રચના, વગેરે) ના એન્ટ્રોપી તફાવતો સિવાય બીજું કંઈ નહીં તેના આધારે સૌરમંડળમાં અને તાજેતરમાં શોધાયેલા એક્સોપ્લેનેટ બંનેમાં જીવનના અજ્ઞાત સ્વરૂપોની ભાવિ શોધને મંજૂરી આપી શકે છે. મનોવિજ્ઞાનમાં એન્ટ્રોપી ડિસઓર્ડર તરીકે એન્ટ્રોપીની કલ્પનાને પોલિશ મનોચિકિત્સક એન્ટોની કેપિન્સ્કી દ્વારા થર્મોડાયનેમિક્સમાંથી મનોવિજ્ઞાનમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી છે, જેમણે ઇર્વિન શ્રોડિંગર દ્વારા પ્રેરિત હોવાનું સ્વીકાર્યું હતું. માનસિક વિકૃતિઓ (માહિતી ચયાપચય સિદ્ધાંત) ને સમજાવવા માટે ઘડવામાં આવેલા તેમના સૈદ્ધાંતિક માળખામાં, જીવંત સજીવો અને અન્ય પ્રણાલીઓ વચ્ચેના તફાવતને વ્યવસ્થા જાળવવાની ક્ષમતા તરીકે સમજાવવામાં આવ્યો હતો. નિર્જીવ દ્રવ્યથી વિપરીત, સજીવો તેમની શારીરિક રચનાઓ અને આંતરિક વિશ્વનો ચોક્કસ ક્રમ જાળવી રાખે છે જે તેઓ તેમની આસપાસના વિસ્તારો પર લાદે છે અને નવી પેઢીઓ સુધી આગળ વધે છે. જીવતંત્ર અથવા પ્રજાતિનું જીવન તે ક્ષમતા ગુમાવતા જ બંધ થઈ જાય છે. તે ક્રમની જાળવણી માટે જીવતંત્ર અને તેની આસપાસના વિસ્તારો વચ્ચે માહિતીનું સતત આદાનપ્રદાન જરૂરી છે. ઉચ્ચ સજીવોમાં, માહિતી મુખ્યત્વે સંવેદનાત્મક રીસેપ્ટર્સ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે અને ચેતાતંત્રમાં ચયાપચય થાય છે. પરિણામ ક્રિયા છે-ગતિનું અમુક સ્વરૂપ, ઉદાહરણ તરીકે હલનચલન, વાણી, અંગોની આંતરિક ગતિ, હોર્મોન્સનો સ્ત્રાવ વગેરે. એક જીવતંત્રની પ્રતિક્રિયાઓ અન્ય સજીવો માટે માહિતીપ્રદ સંકેત બની જાય છે. માહિતી ચયાપચય, જે જીવંત પ્રણાલીઓને ક્રમ જાળવવા માટે પરવાનગી આપે છે, તે ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે મૂલ્યનો પદાનુક્રમ અસ્તિત્વમાં હોય, કારણ કે જીવતંત્રમાં આવતા સંકેતોની રચના હોવી આવશ્યક છે. મનુષ્યોમાં પદાનુક્રમના ત્રણ સ્તરો હોય છે, એટલે કે. જૈવિક, ભાવનાત્મક અને સામાજિક-સાંસ્કૃતિક. કેપીન્સ્કીએ સમજાવ્યું કે તે પદાનુક્રમની વિકૃતિઓને કારણે વિવિધ માનસિક વિકૃતિઓ કેવી રીતે થાય છે, અને તેની પુનઃસ્થાપના દ્વારા માનસિક સ્વાસ્થ્યમાં પાછા ફરવું શક્ય છે. આ વિચારને સ્ટ્રુઝિકે ચાલુ રાખ્યો હતો, જેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો કે કેપિન્સ્કીના માહિતી ચયાપચય સિદ્ધાંતને લિયોન બ્રિલોઇનના માહિતીના નકારાત્મક સિદ્ધાંતના વિસ્તરણ તરીકે જોવામાં આવી શકે છે. 2011 માં, હિર્શ એટ અલ દ્વારા મનોવૈજ્ઞાનિકોને "મનોવૈજ્ઞાનિક એન્ટ્રોપી" ની કલ્પના ફરીથી રજૂ કરવામાં આવી હતી. તેવી જ રીતે કેપીન્સ્કી માટે, આ લેખકોએ નોંધ્યું હતું કે અનિશ્ચિતતા વ્યવસ્થાપન એ કોઈપણ જીવતંત્ર માટે નિર્ણાયક ક્ષમતા છે. સ્પર્ધાત્મક સમજશક્તિ અને વર્તણૂકીય સામર્થ્ય વચ્ચેના સંઘર્ષને કારણે ઊભી થતી અનિશ્ચિતતાને ચિંતા તરીકે વ્યક્તિલક્ષી રીતે અનુભવવામાં આવે છે. હિર્શ અને તેમના સહયોગીઓએ દરખાસ્ત કરી હતી કે સમજશક્તિ અને વર્તણૂક બંને ક્ષેત્રોને સંભાવના વિતરણ તરીકે કલ્પના કરી શકાય છે અને આપેલ સમજશક્તિ અથવા વર્તણૂકના અનુભવ સાથે સંકળાયેલી અનિશ્ચિતતાની માત્રાને ક્લાઉડ શેનોનના એન્ટ્રોપી સૂત્રની દ્રષ્ટિએ માપી શકાય છે. વાંધા એન્ટ્રોપીને સંતુલન પ્રણાલીઓ માટે સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, તેથી બીજા નિયમના વિસ્તરણ અને જૈવિક પ્રણાલીઓમાં એન્ટ્રોપીના વાંધાઓ, ખાસ કરીને કારણ કે તે ઉત્ક્રાંતિના સિદ્ધાંતને ટેકો આપવા અથવા તેને બદનામ કરવા માટે તેના ઉપયોગ સાથે સંબંધિત છે. બ્રહ્માંડમાં જીવંત પ્રણાલીઓ અને ખરેખર અન્ય ઘણી પ્રણાલીઓ અને પ્રક્રિયાઓ સંતુલનથી દૂર કામ કરે છે. જો કે, એન્ટ્રોપીને પ્રણાલીની સ્થિતિઓની સંભાવનાઓના આધારે વધુ વ્યાપક રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, પછી ભલે તે પ્રણાલી ગતિશીલ હોય કે નહીં (જેના માટે સંતુલન સુસંગત હોઈ શકે છે). તે ભૌતિક પ્રણાલીઓમાં પણ જ્યાં સંતુલન સુસંગત હોઈ શકે છે, (1) જીવંત પ્રણાલીઓ અલગતામાં ટકી શકતી નથી, અને (2) થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા સિદ્ધાંત માટે મુક્ત ઊર્જાને ટૂંકા માર્ગ સાથે એન્ટ્રોપીમાં રૂપાંતરિત કરવાની જરૂર નથીઃ જીવંત સજીવો સૂર્યપ્રકાશ અથવા ઊર્જા સમૃદ્ધ રાસાયણિક સંયોજનોમાંથી ઊર્જા શોષી લે છે અને અંતે આવી ઊર્જાનો એક ભાગ એન્ટ્રોપી તરીકે પર્યાવરણમાં પરત કરે છે (સામાન્ય રીતે ગરમી અને પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ જેવા ઓછા મુક્ત-ઊર્જા સંયોજનોના સ્વરૂપમાં). અભ્યાસની આ લાઇનમાં યોગદાન, અને તે વૈચારિક મર્યાદાઓને હલ કરવાનો પ્રયાસ, બેલ્જિયન વૈજ્ઞાનિક ઇલ્યા પ્રિગોગિન દ્વારા તેમના તમામ સંશોધન દરમિયાન આપવામાં આવ્યો છે, જે તેમને 1977 માં નોબેલ પુરસ્કાર જીતવા માટે પણ દોરી ગયો હતો. તેમનું એક મુખ્ય યોગદાન ડિસિપેટિવ સિસ્ટમનો ખ્યાલ હતો, જે બિન-સંતુલન સ્થિતિમાં ખુલ્લી સિસ્ટમોના થર્મોડાયનેમિક્સનું વર્ણન કરે છે. એબીઓજેનેસિસ એડેપ્ટિવ સિસ્ટમ કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમ્સ ઇકોલોજીકલ એન્ટ્રોપી-જૈવિક ઇકોલોજીના અભ્યાસમાં જૈવવિવિધતાનું એક માપ એક્સ્ટ્રોપી-ઉપયોગી કાર્ય કરવા અને વધુ સંગઠિત એન્ટ્રોપી (ક્રમ અને અવ્યવસ્થા) એક્સ્ટ્રોપી વિકસાવવા માટે ગતિશીલ સિસ્ટમના વલણનું એક માપ-એક રૂપક શબ્દ જે જીવંત અથવા સંગઠનાત્મક સિસ્ટમની બુદ્ધિ, કાર્યાત્મક ક્રમ, જીવનશક્તિ, ઊર્જા, જીવન, અનુભવ અને ક્ષમતા અને સુધારણા અને વિકાસ માટેના ડ્રાઇવને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. નેજેન્ટ્રોપી-નકારાત્મક એન્ટ્રોપી સ્વ-સંગઠન માટે ટૂંકું બોલચાલનું વાક્ય-બિન-સંતુલન થર્મોડાયનેમિક્સમાં, એન્ટ્રોપી અને ડિસિપેટિવ સ્ટ્રક્ચર્સ સ્વ-સંગઠનની ઘટના (પેટર્ન) સાથે જોડાયેલા છે. જીવન પ્રણાલીઓ અને તેની પેટા પ્રણાલીઓ અમુક અંશે સ્વ-સંગઠન સાથે વિઘટનકારી માળખાં છે. સંદર્ભો વધુ વાંચન શ્નાઇડર, ઇ. અને સાગન, ડી. (2005). ઇનટુ ધ કૂલઃ એનર્જી ફ્લો, થર્મોડાયનેમિક્સ અને લાઇફ. યુનિવર્સિટી ઓફ શિકાગો પ્રેસ, શિકાગો. લા સેરા, પી. (2003). મનોવિજ્ઞાનનો પ્રથમ નિયમ થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ છેઃ મનનું ઊર્જાસભર ઉત્ક્રાંતિ મોડેલ અને માનવ મનોવૈજ્ઞાનિક ઘટનાઓનું સર્જન, માનવ પ્રકૃતિ સમીક્ષા 3:440-447. મોરોઝ, એ. (2011). જીવવિજ્ઞાન અને ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સામાન્ય ચરમસીમાઓ. એલ્સેવિયર ઇનસાઇટ્સ, એનવાય. જ્હોન આર. વુડવર્ડ (2010). કૃત્રિમ જીવન, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ અને કોલ્મોગોરોવ જટિલતા. કૃત્રિમ જીવન, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ અને કોલ્મોગોરોવ જટિલતા. 2010 આઇ. ઇ. ઇ. ઇ. ઇન્ટરનેશનલ કોન્ફરન્સ ઓન પ્રોગ્રેસ ઇન ઇન્ફોર્મેટિક્સ એન્ડ કમ્પ્યુટિંગ વોલ્યુમ. 2 પાના 1266-1269 IEEE બાહ્ય કડીઓ બ્રહ્માંડની થર્મોડાયનેમિક ઉત્ક્રાંતિ pi.physik.uni-bonn.de ~ ક્રિસ્ટિન્ઝ થર્મોડાયનેમિક એન્ટ્રોપી જૈવિક ઉત્ક્રાંતિ બાયોફિઝિક્સ