معلومة

إدخال التطور في معادلة هودجكين-هكسلي

إدخال التطور في معادلة هودجكين-هكسلي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف ستتغير معادلة هودجكين-هكسلي عند إدخال هندسة التشعبات والمحاور؟

هل يمكننا أيضًا نمذجة حالة نشاط الغشاء أثناء عملية التطور ، ومن ثم ستخضع المعادلة لوظيفة دورية تختلف مع مرور الوقت؟

بأخذ مثال النقل الغشائي للإشارات الإلكترونية (عند البشر) ، هل يمكننا نمذجة التغيير في توصيل الإشارة الإلكترونية عبر المحور العصبي حيث تتغير سرعتها وهندستها مع التطور؟


على الرغم من أنك تذكر التطور ، أعتقد أن ما يطرحه سؤالك حقًا هو في فقرتك الأخيرة: ماذا يحدث للتوصيل داخل التشعبات والمحاور عندما تتغير الهندسة. قد تكون هناك بعض الآثار التطورية لهذا السؤال ، لكنك ستجد أيضًا اختلافات كبيرة في الهندسة بين الخلايا العصبية في أي كائن حي واحد أيضًا.

قد ترغب في النظر في توسعات Hodgkin-Huxley في نماذج مقصورة تسمح لك باختبار تأثيرات الهندسة ، راجع ويكيبيديا للحصول على قائمة بالنماذج المختلفة بمقاييس مختلفة من التعقيد.

هناك أداة متاحة تسمى NEURON وهي مفيدة للطلاب أو للتجارب غير الطلابية الفضوليين ، على الرغم من أنه سيتعين عليك قراءة الوثائق ونأمل أن تجد بعض الأمثلة القريبة مما تريد ثم تعديلها.


نموذج النقل الحركي للنظام المفتوح لمعادلات هودجكين-هكسلي *

تم تطوير آلية "التنقل الأيوني" للحالة المنفصلة لوصف تدفقات أيونات البوتاسيوم في أغشية المحاور العملاقة المحببة بالجهد الكهربائي. على الرغم من اختلاف الآلية عن آلية "البوابة" التي اقترحها Hodgkin & amp Huxley ، إلا أنها تنتج وصفًا رياضيًا متطابقًا. تتطلب آلية نقل الحالة المنفصلة تفاعلًا بين الأيونات والقناة وتستند إلى مفهوم النظام "المفتوح". تعمل حلول الاستحمام على كل جانب من الغشاء كمصادر أيونية للحالات داخل الغشاء. يتم استكشاف جدوى آلية التسلسل وإعادة فحص الإجراءات التجريبية لـ Hodgkin & amp Huxley لإظهار مدى اتساقها مع كل من الآليات الحركية المتسلسلة والبوابة. المخطط الحركي التتابعي الأساسي

ط ⇌ 4 β (1) α ⇌ 3 β (2) 2 α ⇌ 2 β (3) 3 α ⇌ β (4) 4α →

مع ثوابت معدل هودجكين-هكسلي α و β ينتج عنه الشكل الرياضي لمعادلات هودجكين-هكسلي. يمكن تمييز النموذج الحركي المتسلسل عن نموذج البوابة من خلال تجربة مباشرة تتم مناقشتها.

إن دعم المعاهد الوطنية للصحة بموجب المنحة 1 RO1-NS-11676-01-PHY معترف به بامتنان.


الرياضيات والفن والأفكار

لقد تعلمت شيئًا من المدرسة: الرياضيات ليست الجزء الصعب في التحفيز الرياضي. على وجه التحديد ، البقاء على الرغم من التشجيع

  • ركز المعلمون على النشر / الهلاك أكثر من التدريس
  • نبوءات تحقق ذاتها بأن الرياضيات صعبة أو مملة أو لا تحظى بشعبية أو "ليست موضوعك"
  • تهتم الكتب والمناهج الدراسية بالأرباح ونتائج الاختبارات أكثر من اهتمامها بالبصيرة

"... إذا اضطررت إلى تصميم آلية لغرض صريح يتمثل في تدمير فضول الطفل الطبيعي وحبه لصنع الأنماط ، فلا يمكن أن أقوم بعمل جيد كما يتم القيام به حاليًا - ببساطة لن يكون لدي الخيال للتوصل إلى هذا النوع من الأفكار التي لا معنى لها والتي تسحق الروح والتي تشكل تعليم الرياضيات المعاصر ".

تخيل تدريس الفن مثل هذا: أطفال ، ممنوع التلوين بالأصابع في رياض الأطفال. بدلاً من ذلك ، دعنا ندرس كيمياء الطلاء وفيزياء الضوء وتشريح العين. بعد 12 عامًا من ذلك ، إذا كان الأطفال (المراهقون الآن) لا يكرهون الفن بالفعل ، فقد يبدأون في التلوين بأنفسهم. بعد كل شيء ، لديهم الأساسيات "الصارمة والقابلة للاختبار" لبدء تقدير الفن. حق؟

الشعر مشابه. تخيل دراسة هذا الاقتباس (الصيغة):

"هذا قبل كل شيء: بالنسبة لذاتك كن صادقًا ، ويجب أن يتبع ذلك ، كما يلي النهار ، لا يمكنك أن تكون كاذبًا لأي رجل." - وليام شكسبير ، هاملت

إنها طريقة أنيقة لقول "كن على طبيعتك" (وإذا كان ذلك يعني الكتابة بطريقة غير محترمة عن الرياضيات ، فليكن ذلك). ولكن إذا كان هذا صفًا للرياضيات ، فسنعد المقاطع اللفظية ، ونحلل الخماسي التاميبي ، ونرسم خرائط للموضوع ، والفعل ، والمفعول به.

الرياضيات والشعر أصابع تشير إلى القمر. لا تخلط بين الإصبع والقمر. الصيغ هي أ تعني الى النهاية، وسيلة للتعبير عن الحقيقة الرياضية.

لقد نسينا أن الرياضيات تدور حول الأفكار ، وليس التلاعب الآلي بالصيغ التي تعبر عنها.


يساعد الحمض النووي لتكاثر الكلاب القديمة في الكشف عن أدلة حول تطور أفضل صديق للإنسان

الائتمان: جون كوربي

حددت دراسة دولية بقيادة باحثين في جامعة نيو ساوث ويلز واحدة من أكثر جينومات الكلاب سلامة وكاملة التي تم إنشاؤها على الإطلاق.

يمكن أن يكون لتسلسل الجينوم لكلب Basenji تأثير كبير على فهم تطور الكلاب والتدجين والأمراض الوراثية للكلاب.

يُعد Basenji - المعروف أيضًا باسم الكلب النباح - سلالة أفريقية قديمة لا تزال تعيش وتطارد مع رجال القبائل في الكونغو الأفريقية.

في الدراسة المنشورة في علم الجينوم BMCيقول الباحثون إن جينوم Basenji ، الذي يقع في قاعدة شجرة عائلة سلالة الكلاب ، يقدم مرجعًا ممتازًا غير متحيز للمقارنات المستقبلية بين سلالات الكلاب والتحليل التطوري للكلاب.

"ربما كان الكلب هو أول حيوان يتم تدجينه من قبل البشر ، وبالتالي تم اختياره بشكل مصطنع من قبل البشر في مجموعة كبيرة ومتنوعة من سلالات الكلاب ذات الأحجام والأشكال المختلفة" ، هذا ما قاله المؤلف الرئيسي للدراسة والمحاضر الأول في علم الجينوم والمعلوماتية الحيوية في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني. كلية التكنولوجيا الحيوية وعلوم الجزيئات الحيوية ، كما يقول الدكتور ريتشارد إدواردز.

"قبل هذه الورقة ، كان من الصعب تفسير الاختلافات بين الجينوم المرجعي للكلاب والكلاب غير المدجنة ، مثل الدنجو ، وابن آوى ، والقيوط ، والذئاب ، والثعالب.

"قد تكون التغييرات الكبيرة نتيجة لانتقاء اصطناعي حديث أثناء إنشاء سلالة مرجعية محددة.

"من خلال إضافة مثل هذا الجينوم عالي الجودة إلى قاعدة شجرة عائلة الكلاب المنزلية ، فقد وفرنا نقطة ارتكاز للدراسات التي يمكن أن تساعد في تحديد توقيت واتجاه التغيرات الجينية أثناء التدجين والتربية اللاحقة."

يقول الدكتور إدواردز إن تسلسل جينوم Basenji يختلف عن الجينوم المرجعي التقليدي للكلاب ، CanFam ، وهو من سلالة مشتقة للغاية ، بوكسر.

ويقول إن اختيار الجينوم المرجعي للكلاب يمكن أن يؤثر على نتائج الدراسات الوراثية للكلاب المستقبلية التي تبحث في المتغيرات الجينية.

"على سبيل المثال ، فإن بوكسر أكثر ارتباطًا بسلالات الدرواس الأخرى من سلالات أخرى ،" كما يقول.

"قد يؤدي هذا إلى تحيزات في التحليلات الجينية عبر العديد من سلالات الكلاب. وهناك أيضًا خطر أن التباين الخاص بالسلالة قد يرسم بشكل سيئ - أو لا يربط على الإطلاق - بمرجع متحيز. من حيث المبدأ ، فإن Basenji بعيدة بنفس القدر عن معظم السلالات الحديثة ، مما يجعلها أساسًا أقل تحيزًا للمقارنات ".

الدكتورة كايلي كيرنز خبيرة في هوية الدنغو وتطورها في مركز علوم النظم البيئية في كلية العلوم البيولوجية والأرضية والبيئية بجامعة نيو ساوث ويلز.

وتقول إن جينوم Basenji يوفر الآن مقارنة عالية الجودة لجميع سلالات الكلاب المحلية للدراسات المستقبلية.

يقول الدكتور كيرنز: "نظرًا لأن Basenjis هي سلالة قديمة جدًا ، فإنها توفر مقارنة مثالية مع السلالات الأكثر حداثة لاستكشاف كيفية تطوير السلالات ، وعملية التدجين والمساعدة في الدراسات التي تبحث عن جينات المرض".

"هذا الجينوم سيكون أيضًا مهمًا في المقارنات مع الذئاب والدنغو وكلاب القرية كمثال على سلالة منزلية قديمة."

وتقول إن جينوم Basenji قد يسمح للعلماء بالكشف بشكل كامل عن التاريخ التطوري للكلاب المبكرة وكيف شكل البشر الكلاب الأولى في الرفقاء والسلالات التي نمتلكها اليوم.

تقول: "كثير من الناس لا يدركون أن معظم سلالات الكلاب نشأت في آخر 200 إلى 300 عام".

"لذا فإن الوصول إلى جينوم مرجعي عالي الجودة من سلالة قديمة مثل Basenji يعطي نظرة ثاقبة لتطور السلالة المبكرة وكيف شكل البشر الكلاب المنزلية في بضعة آلاف من السنين الماضية.

"سنكون قادرين أيضًا على معالجة الأسئلة العالقة حول التاريخ التطوري للدينغو وأقاربهم في غينيا الجديدة ، مع عمل Basenji كنقطة منتصف الطريق بين الدنغو غير المستأنسة وسلالات الكلاب الحديثة حقًا مثل الصلصال وعشب البحر وكلاب البودل."

يقول الدكتور إدواردز إن جينوم Basenji هو واحد من حفنة فقط من الجينومات ذات الجودة المرجعية لسلالات معينة من الكلاب.

كان أول هؤلاء الراعي الألماني ، نالا ، والذي ساهم فيه أيضًا الدكتور إدواردز العام الماضي.

يقول الدكتور إدواردز إن الباحثين قاموا بدمج ثلاث تقنيات متطورة لتسلسل الجينوم لتجميع جينوم Basenji Dog ، والذي يعتمد على كلب أنثى يسمى الصين.

يقول: "يمكن العثور على أكثر من 99٪ من مجموعة الجينوم النهائية في 39 قطعة تمثل 39 كروموسومًا للكلاب".

"تحتوي هذه الكروموسومات على مائة منطقة فقط من التسلسل غير المحسوم ، وهو أقل عدد من أي جينوم تم نشره للكلاب حتى الآن.

"وهذا يجعلها واحدة من أفضل جينومات الكلاب التي تم إنتاجها حتى الآن."

تتميز الدراسة أيضًا بعدد من دراسات الحالة المثيرة للاهتمام حول تجميع الجينوم والتي توضح أهمية المعالجة والتحليل الدقيق ، حتى بالنسبة للجينومات عالية الجودة.

يقول الدكتور إدواردز: "حتى أفضل التقنيات يمكن أن ترتكب الأخطاء".

على سبيل المثال ، جينوم الميتوكوندريا - جينوم صغير منفصل ينتمي إلى مولدات طاقة الخلية - تم تجميعه عن طريق الخطأ في منتصف أحد الكروموسومات في مرحلة واحدة.

"لقد قطع علم الجينوم شوطًا طويلاً في السنوات الأخيرة ، لكننا لم نصل إلى الكمال بعد. وفي الوقت نفسه ، ليس من الممكن مسح أكثر من ملياري حرف DNA يدويًا بحثًا عن الأخطاء. جزء مما يدفع البحث في مختبري يجد طرقًا محسّنة لاستخدام أجهزة الكمبيوتر للمساعدة في تحديد هذه الأخطاء وإصلاحها ".


الملاحظات والاستنتاجات

نعتقد عادةً أن الملاحظات شوهدت "بأعيننا" ولكن في العلم ، الملاحظاتيمكن أن تتخذ عدة أشكال. بالطبع يمكننا إجراء الملاحظات مباشرة من خلال الرؤية والشعور والسمع والشم ، ولكن يمكننا أيضًا توسيع وتحسين حواسنا الأساسية باستخدام الأدوات: موازين الحرارة ، والمجاهر ، والتلسكوبات ، والرادار ، وأجهزة استشعار الإشعاع ، وتصوير البلورات بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي الشامل ، إلخ. تقوم هذه الأدوات بعمل المراقبة أفضل مما نستطيع! علاوة على ذلك ، لا يستطيع البشر الإحساس بشكل مباشر بالعديد من الظواهر التي يحققها العلم (لن يسمح لك أي قدر من التحديق في شاشة الكمبيوتر هذه برؤية الذرات التي تتكون منها أو الأشعة فوق البنفسجية التي تنبعث منها) ، وفي مثل هذه الحالات ، يجب أن نعتمد على الملاحظات غير المباشرة التي تيسرها الأدوات. من خلال هذه الأدوات ، يمكننا إجراء العديد من الملاحظات بدقة أكبر بكثير من تلك التي تم تجهيز حواسنا الأساسية للتعامل معها.


قياس التنوع البيولوجي باستخدام الفول

يقوم الطلاب بتحليل مجتمع الفاصوليا (بينتو ، ليما ، البحرية) لتحديد الثراء والوفرة ومؤشر التنوع البيولوجي لمجتمعين. يتم إنشاء المجتمعات مسبقًا ، ما عليك سوى وضع أكياس الفاصوليا في وعاء كبير أو دلو ، ثم اطلب من الطلاب استخدام كوب صغير لنمذجة أخذ العينات. بعد حساب عدد كل نوع من أنواع الفول ، يقوم الطلاب بتسجيل البيانات على جدول وتحديد الوفرة النسبية لكل & # 8220 نوعًا & # 8221 من الفول.

سيستخدم الطالب بعد ذلك معادلة لتأسيس مؤشر التنوع البيولوجي. تطلب أسئلة المناقشة من الطلاب شرح سبب امتلاك مجتمع ما لمؤشر أعلى من الآخر وشرح سبب حصول المجموعات المختلفة على نتائج مختلفة (أخطاء أخذ العينات). يلي ذلك مناقشة حول سبب أهمية مؤشر التنوع البيولوجي لعلماء البيئة الذين يدرسون الغابات والأنظمة البيئية الأخرى.

مستوى الصف: 9-12
الوقت المطلوب: 20-30 دقيقة + مناقشة

HS-LS2-2 استخدم التمثيلات الرياضية لدعم ومراجعة التفسيرات القائمة على الأدلة المتعلقة بالعوامل التي تؤثر على التنوع البيولوجي والسكان في النظم الإيكولوجية بمقاييس مختلفة.


Hodgkin، A.L & amp Huxley، A. F. وصف كمي لتيار الغشاء وتطبيقه على التوصيل والإثارة في العصب. J. Physiol. 117 ، 500-544 (1952).

Wiesenfeld، K. & amp Moss، F. الرنين العشوائي وفوائد الضوضاء: من العصور الجليدية إلى جراد البحر والحبار. طبيعة 373 ، 33-36 (1995).

ماكورميك ، د. أ. نشاط عفوي: إشارة أم ضوضاء؟ العلوم 285 ، 541-543 (1999).

فيصل ، أ. أ ، سيلين ، إل ب.ج ، وأم وولبرت ، د.م.الضوضاء في الجهاز العصبي. نات. القس نيوروسسي. 9 ، 292-303 (2008).

Wang ، Q. Y. ، Zheng ، Y.H & amp Ma ، J. الديناميكيات التعاونية في الشبكات العصبية. الفوضى والسوليتون والفركتلات 56، 19C-27 (2013).

وانج ، كيو واي ، تشين ، جي آر أند بيرس ، إم. انفجارات متزامنة على شبكات عصبية خالية من النطاق مع اقتران جذاب ومثير للاشمئزاز. بلوس واحد 6 ، e15851 (2011).

Wang ، Q. Y. ، Zhang ، H. H. & amp Chen ، G.R. يورو. فيز. J. B 86 ، 301 (2013).

Wang ، Q. Y. ، Xia ، S. & amp Chen ، G.R. DCDS-B 16 ، 607-621 (2011).

Sun، X.J، Perc، M.، Lu، Q. S. & amp Kurths، J. صدى التماسك المكاني على شبكات العالم الصغير المنتشرة من الخلايا العصبية هودجكين هكسلي. CHAOS 18 ، 023102 (2008).

Sun، X. J.، Lei، J. Z.، Perc، M.، Lu، Q. S. & amp Lv، S. J. تأثيرات ضوضاء القناة على إطلاق التماسك لشبكات الخلايا العصبية Hodgkin-Huxley في العالم الصغير. يورو. فيز. J. B 79، 61C-66 (2011).

Ozer ، M. ، Perc ، M. & amp Uzuntarla ، M. التحكم في انتظام التصاعد التلقائي عبر حجب القنوات على شبكات Newman-Watts من الخلايا العصبية Hodgkin-Huxley. EPL 86 ، 40008 (2009).

White، J.A، Rubinstein، J.T & amp Kay، A.R Channel الضوضاء في الخلايا العصبية. الاتجاهات العصبية. 23 ، 131-137 (2000).

Goldwyn، J.H & amp Shea-Brown، E. The What and Where من إضافة ضجيج القناة إلى معادلات Hodgkin-Huxley. PLoS Comput.Biol. 7 ، e1002247 (2011).

هانجي ، ب. الرنين العشوائي في علم الأحياء: كيف يمكن للضوضاء أن تعزز اكتشاف الإشارات الضعيفة وتساعد على تحسين معالجة المعلومات البيولوجية. ChemPhysChem. 3 ، 285 - 290 (2002).

Chow، C.C & amp White، J. A. إمكانات الفعل العفوية بسبب تقلبات القناة. بيوفيز ج. 71 ، 3013-3021 (1996).

Schneidman ، E. ، Freedman ، B. & amp Segev ، I. قد تكون Stochasticity قناة أيون حاسمة في تحديد موثوقية ودقة توقيت سبايك. الحوسبة العصبية. 10 ، 1679-1703 (1998).

هوفمان ، دي أ ، ماجي ، ج.سي & أمبير كولبير ، سي م. ك + تنظيم قناة انتشار الإشارة في التشعبات للخلايا العصبية الهرمية الحصينية. Nature 387، 869–875 (1998).

Brunel، N.، Chance، F. S.، Fourcaud، N. & amp Abbott، L.F. تأثيرات الضوضاء المشبكية والتصفية على الاستجابة الترددية للخلايا العصبية المتصاعدة. فيز ريف. بادئة رسالة. 86 ، 2186-2189 (2001).

Manwani، A. & amp Koch، C. كشف وتقدير الإشارات في هياكل الكابلات المزعجة. الحوسبة العصبية. 11 ، 1797-C1829 (1999).

Zhang ، H. H. ، Wang ، Q. Y. ، Perc ، M. & amp Chen ، G.R. اللدونة المتشابكة التي تسببها انتقال انتشار الارتفاع في الشبكات العصبية. كومون. العد العلمي اللاخطي. محاكاة. 18 ، 601 - C615 (2013).

Imennov، N. S. & amp Rubinstein، J. T. Stochastic السكان النموذج للتحفيز الكهربائي للعصب السمعي. IEEE Trans. بيوميد. م. 10 ، 2493-2501 (2009).

Saarinen، A.، Linne، M. L. & amp Yli-Harja، O. نموذج المعادلة التفاضلية العشوائية لاستثارة الخلايا الحبيبية المخيخية. PLoS Comput.Biol. 4 ، e1000004 (2008).

Rowat ، P. إحصائيات الفاصل الزمني Interspike في نموذج Hodgkin-Huxley العشوائي: التعايش بين رشقات تردد جاما وإطلاق غير منتظم للغاية. الحوسبة العصبية. 19 ، 1215-1250 (2007).

Skaugen، E. & amp Walloe، L. سلوك إطلاق النار في نموذج غشاء عصبي عشوائي قائم على معادلات هودجكين-هكسلي. اكتا فيزيولو. سكاند. 107 ، 343–363 (1979).

White، J.A، Klink، R.، Alonso، A. & amp Kay، A.R. قد تؤثر الضوضاء الصادرة من القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي على ديناميكيات الخلايا العصبية في القشرة المخية الداخلية. J. نيوروفيسيول. 80 ، 262-269 (1998).

Steinmetz، P. N.، Manwani، A. & amp Koch، C. J. كومبوت. نيوروسسي. 9 ، 133 ج 48 (2000).

Jung، P. & amp Shuai، J.W. الأحجام المثلى لمجموعات القنوات الأيونية. يوروبايس. بادئة رسالة. 56 ، 29–35 (2001).

جيليسبي ، دي تي ، محاكاة عشوائية للتفاعلات الكيميائية المقترنة. J. فيز. تشيم. 81 ، 2340-2361 (1977).

Fox، R. F. & amp Lu، Y.N. سلوك جماعي ناشئ بأعداد كبيرة من القنوات الأيونية العشوائية المترابطة عالميًا بشكل مستقل. فيز. القس إي 49 ، 3421–3431 (1994).

فوكس ، آر إف ، الإصدارات العشوائية من معادلات هودجكين-هكسلي. بيوفيز. ياء 72 ، 2068-2074 (1997).

نهج Huang ، Y. D. ، Li ، X. & amp Shuai ، J.W.Langevin مع الضوضاء المعاد قياسها لديناميات القناة العشوائية في الخلايا العصبية Hodgkin-Huxley. ذقن. فيز. ب 24 ، 120501 (2015).

Orio، P. & amp Soudry، D. تنفيذ بسيط وسريع ودقيق لخوارزمية تقريب الانتشار للقنوات الأيونية العشوائية ذات الحالات المتعددة. PLoS One 7 ، e36670 (2012).

Dangerfield، C. E.، Kay، D. & amp Burrage، K. نمذجة ديناميكيات القنوات الأيونية من خلال المعادلات التفاضلية العشوائية المنعكسة. فيز. القس إي 85 ، 051907 (2012).

Huang ، Y. D. ، Rdiger ، S. & amp Shuai ، J. W. فيز. القس E 87 ، 012716 (2012).

Huang، Y. D.، Rdiger، S. & amp Shuai، J.W مناهج لانجفين الدقيقة لمحاكاة ديناميكيات قناة ماركوفيان. فيز. بيول. 12 ، 061001 (2015).

Van Kampen، N.G. Stochastic process في الفيزياء والكيمياء ، المجلد. 1 (إلسفير ، 1992).

Lan، Y. & amp Papoian، G. A. Stochastic Resonant Signaling in Enzyme Cascades. فيز. القس ليت. 98 ، 228301 (2007).

Lan ، Y. & amp Papoian ، G.A تطور توزيعات الاحتمالية المعقدة في شلالات الإنزيم. J. Theor. السيرة الذاتية. 248 ، 537-545 (2007).

Lan ، Y. & amp Papoian ، G. A. التفاعل بين الضوضاء المنفصلة والحركية الكيميائية غير الخطية في سلسلة تضخيم الإشارة. J. كيم. فيز. 125 ، 154901 (2006).

Lan ، Y. ، Wolynes ، P.G & amp Papoian ، G.A نهج متغير للجوانب العشوائية لنقل الإشارات الخلوية. J. كيم. فيز. 125 ، 124106 (2006).

Lan، Y.، Elston، T.C & amp Papoian، G. A. القضاء على المتغيرات السريعة في معادلات لانجفين الكيميائية. J. كيم. فيز. 129 ، 214115 (2008).

هكسلي ، أ. من التجاوز إلى المشبك الجهد. اتجاهات. نيوروسسي. 25 ، 553-558 (2002).

Linaro، D.، Storace، M. & amp Giugliano، M. محاكاة دقيقة وسريعة لضوضاء القناة في الخلايا العصبية النموذجية القائمة على التوصيل عن طريق تقريب الانتشار. PLoS Comput. بيول. 7 ، e1001102 (2011).

Sengupta ، B. ، Laughlin ، S.B & amp Niven ، J.E. مقارنة بين نماذج ضجيج قناة Langevin و Markov لتوليد الإشارات العصبية. فيز. القس إي 81 ، 011918 (2010).


إدخال التطور في معادلة هودجكين هكسلي - علم الأحياء

النشاط الأول: ملاحظات المعلم

ملحوظة: في النشاط التالي قمنا بعدة تبسيطات. لقد افترضنا أن الأرانب تتزاوج مرة واحدة ولا تعود إلى حوض التكاثر. (بالطبع ، هذا ليس صحيحًا مع الأرانب الحقيقية). لهذا السبب ، ينخفض ​​عدد السكان بشكل مصطنع. يساعد النشاط في إظهار التغيير في تواتر أليل متنحي مميت بمرور الوقت ، ولكن لا يُقصد به تمثيل ما سيحدث بالضبط مع مجموعة من الأرانب الحقيقية.

إظهار التأثير الذي يمكن أن يكون لعلم الوراثة على تطور مجموعة من الكائنات الحية للطلاب

لتوعية الطلاب بتأثير البيئة على الكائنات الحية

إجراء الجزء أ: عنوان الجزء -->

قسّم الفصل إلى مجموعات صغيرة (يفضل أربعة طلاب لكل مجموعة) ، ووزع المواد. وزع نموذج بيانات التردد الجيني (pdf) وأسئلة المناقشة (pdf) ، أو اطلب من الطلاب طباعتها من صفحة الطالب.

اطلب من الطلاب اتباع الإرشادات الموجودة على صفحة الطالب. قد ترغب في السفر في جميع أنحاء الغرفة في بداية النشاط للتأكد من أن جميع المجموعات تفهم التعليمات.

في ختام المعمل ، اطلب من الطلاب الإجابة على أسئلة المناقشة. يمكن مناقشة الإجابات من قبل المجموعات أو من قبل الفصل بأكمله.

عندما تناقش السؤال السابع ، ضع في اعتبارك أن تعريف التطور هو تغيير تواتر الجينات للسكان بمرور الوقت. قد يتسبب الانتقاء الطبيعي ضد الأليل الخالي من الفراء في تغيير ترددات الجينات ، لكن التغيرات الجينية العشوائية بسبب الطفرات والهجرة والكوارث الطبيعية قد تؤثر على ترددات الجينات المجهدة بالفعل بشكل أكبر. أيضًا ، اربط التعريف الأكثر عمومية للتطور ("النسب مع التعديل") بالنتائج الملاحظة.

مقتبس بإذن من مختبر معهد وودرو ويلسون للبيولوجيا عام 1994 بعنوان "التطور والترددات الجينية: لعبة البقاء والنجاح الإنجابي" ، بقلم جوزيف لابيانا.


إدخال التطور في معادلة هودجكين هكسلي - علم الأحياء

القانون الثاني للديناميكا الحرارية ،
التطور والاحتمالات
حقوق النشر & # 169 1995-1997 بواسطة Frank Steiger
يمكن نسخ هذا المستند بدون حقوق ملكية للاستخدام غير الربحي وغير التجاري.

يعتقد المتشددون أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية لا يسمح للنظام بالنشوء من الفوضى ، وبالتالي لا يمكن أن يحدث التطور الكلي للكائنات الحية المعقدة من أسلاف وحيدة الخلية. تستند حجة الخلق على تفسيرهم للعلاقة بين الاحتمالية والخصائص الديناميكية الحرارية المسماة "الانتروبيا".

على سبيل الخلفية ، ولتوضيح موقف الخلق ، اسمحوا لي أن أقتبس من الأدب الخلقي:

الولادة الرائعة لكوكب الأرض ، بواسطة هنري موريس:

(ص 14) تظهر جميع العمليات ميلًا نحو الاضمحلال والتفكك ، مع زيادة صافية في ما يسمى الانتروبيا ، أو حالة العشوائية أو الفوضى ، للنظام. وهذا ما يسمى بالقانون الثاني للديناميكا الحرارية.

(ص. 19) هناك ميل عالمي لجميع الأنظمة للانتقال من النظام إلى الفوضى ، كما هو مذكور في القانون الثاني ، ولا يمكن إيقاف هذا الاتجاه وعكس اتجاهه إلا في ظل ظروف خاصة جدًا. لقد رأينا بالفعل ، في الفصل الأول ، أن الفوضى لا يمكنها أبدًا أن تنتج النظام من خلال أي نوع من العمليات العشوائية. يجب أن يكون هناك شكل من أشكال الكود أو البرنامج ، لتوجيه عملية الطلب ، ويجب أن يحتوي هذا الرمز على الأقل على قدر "المعلومات" المطلوب لتوفير هذا الاتجاه.
علاوة على ذلك ، يجب أن يكون هناك آلية من نوع ما لتحويل الطاقة البيئية إلى طاقة مطلوبة لإنتاج التنظيم الأعلى للنظام المعني. .
وبالتالي ، فإن أي نظام يواجه حتى نموًا مؤقتًا في الترتيب والتعقيد يجب ألا يكون "مفتوحًا" لطاقة الشمس فحسب ، بل يجب أن يحتوي أيضًا على "برنامج" لتوجيه النمو و "آلية" لتنشيط النمو.

نظرية الخلق العلمي ، حرره هنري موريس:

(ص 25) ينص القانون الثاني (قانون اضمحلال الطاقة) على أن كل نظام يُترك لأجهزته الخاصة يميل دائمًا إلى الانتقال من النظام إلى الفوضى ، وتميل طاقته إلى التحول إلى مستويات أقل من التوفر ، وأخيراً تصل إلى حالة التكملة. العشوائية وعدم التوفر لمزيد من العمل.

بالطبع ، التطبيق الخلقي للقانون الثاني للديناميكا الحرارية على تطور الكائنات الحية لا يتوافق مع أي نموذج للأصول. يتغلب الخلقيون على هذه المشكلة من خلال استدعاء ما هو خارق للطبيعة:

فيضان التكوين ، بقلم ويتكومب وموريس:

(ص 223) ولكن خلال فترة الخلق ، كان الله يُدخل النظام والتنظيم في الكون بدرجة عالية جدًا ، حتى في الحياة نفسها! لذلك من الواضح تمامًا أن العمليات التي استخدمها الله في الخلق كانت مختلفة تمامًا عن العمليات التي تعمل الآن في الكون!

كما سيظهر لاحقًا ، فإن الانتروبيا الشاملة لنظام كامل أو مغلق فقط هي التي يجب أن تزداد عند حدوث تغيير عفوي. في حالة تفاعل الأنظمة الفرعية تلقائيًا لنظام مغلق ، قد يكتسب البعض الانتروبيا ، بينما قد يفقد البعض الآخر الانتروبيا. على سبيل المثال ، من البديهية الأساسية للديناميكا الحرارية أنه عندما تتدفق الحرارة من النظام الفرعي أ إلى النظام الفرعي ب ، فإن إنتروبيا أ وتزداد إنتروبيا ب. إن القول بأن الزيادة في الترتيب لا يمكن أن تحدث إلا نتيجة لآلية اتجاهية أو برنامج أو رمز مضلل. أي عملية يمكن إثبات حدوثها مع زيادة في الترتيب / النقص في الانتروبيا تعتبر بشكل تعسفي نتيجة "آلية توجيه" غير محددة.

الاحتمال ، كما هو مستخدم في الديناميكا الحرارية ، يعني احتمال حدوث تغيير معين. يرتبط الاحتمال بمفهوم الديناميكا الحرارية لعدم التراجع. التغيير الفيزيائي أو الكيميائي الذي لا رجعة فيه هو تغيير لن يعكس نفسه تلقائيًا دون بعض التغيير في الظروف المحيطة. التغييرات التي لا رجعة فيها لها درجة عالية من الاحتمال. إن احتمال حدوث تغيير لا رجعة فيه يعكس نفسه تلقائيًا دون تدخل خارجي هو صفر.

عندما نقول أن التغيير لا رجوع فيه (بمعنى الديناميكا الحرارية) فهذا يعني فقط أن التغيير لن يعكس نفسه تلقائيًا دون بعض التغيير في الظروف المحيطة. هذا لا يعني أنه لا يمكن عكسه بأي وسيلة على الإطلاق!

من المهم أن تتذكر أن التغيير الذي يحتوي على درجة عالية من الاحتمالية في ظل مجموعة واحدة من الظروف قد يكون له درجة احتمالية منخفضة جدًا في ظل مجموعة مختلفة من الظروف. للتوضيح: إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد ، فإن احتمال تحول الماء إلى جليد مرتفع للغاية. التغيير من الماء إلى الجليد لا رجوع فيه من الناحية الديناميكية الحرارية. إذا حدث ارتفاع في درجة الحرارة المحيطة فوق نقطة التجمد ، فإن احتمالية أن يصبح الماء جليدًا ، أو أن يبقى كجليد ، هو صفر. في ظل هذه الظروف ، يكون التغيير العكسي للجليد إلى الماء السائل لا رجوع فيه من الناحية الديناميكية الحرارية.

أدى الفشل في فهم أن الاحتمالات ليست كيانات ثابتة في الديناميكا الحرارية إلى سوء تفسير مسؤول عن الانتشار الواسع والاعتقاد الخاطئ تمامًا بأن القانون الثاني للديناميكا الحرارية لا يسمح للنظام بالظهور تلقائيًا من الفوضى. في الواقع ، هناك العديد من الأمثلة في الطبيعة حيث ينشأ الترتيب تلقائيًا من الفوضى: تتشكل رقاقات الثلج مع تناظرها البلوري سداسي الجوانب تلقائيًا من جزيئات بخار الماء المتحركة بشكل عشوائي. تتشكل الأملاح ذات المستويات الدقيقة من التناظر البلوري تلقائيًا عندما يتبخر الماء من المحلول. تنبت البذور في النباتات المزهرة ويتطور البيض إلى كتاكيت.

الديناميكا الحرارية علم دقيق يعتمد على عدد محدود من المفاهيم الرياضية المحددة. لا يمكن تفسيره من حيث الاستعارات النوعية. من أجل فهم العلاقة بين الاحتمال والقانون الثاني ، يجب أن يكون القارئ على دراية بالعلاقة بين الاحتمال والإنتروبيا. الانتروبيا هو كيان محدد رياضيًا وهو الأساس الأساسي للقانون الثاني للديناميكا الحرارية وجميع تشعباته الهندسية والكيميائية الفيزيائية.

سنحاول في الأقسام التالية شرح العلاقة الحقيقية بين الانتروبيا والاحتمال وإظهار لماذا لا تمنع هذه العلاقة إمكانية النظام الناشئ تلقائيًا عن الفوضى.

عند وصف قوانين الديناميكا الحرارية ، نشير غالبًا إلى "الأنظمة". النظام هو كيان أو كائن أو منطقة محددة في الفضاء ليتم تقييمها من حيث خصائصها الديناميكية الحرارية والتغييرات المحتملة. يمكن أن يكون مكعب ثلج أو بالون لعبة أو توربين بخاري أو حتى الأرض بأكملها.

يعتبر مفهوم الانتروبيا أساسيًا لفهم القانون الثاني للديناميكا الحرارية. يُعرَّف الانتروبيا (أو بشكل أكثر تحديدًا ، الزيادة في الانتروبيا) على أنه الحرارة (بالسعرات الحرارية أو Btu's) التي يمتصها النظام ، مقسومة على درجة الحرارة المطلقة للنظام في وقت امتصاص الحرارة. درجة الحرارة المطلقة هي عدد الدرجات فوق "الصفر المطلق" ، أبرد درجة حرارة يمكن أن توجد.

يمثل الانتروبيا الكلية في النظام بالرمز S. يستخدم الرمز S لتمثيل تغيير معين في محتوى الانتروبيا للنظام. إذا تم استخدام الرمز q لتمثيل كمية الحرارة التي يمتصها النظام ، فإن معادلة زيادة الانتروبيا الناتجة هي:
حيث T هي درجة الحرارة المطلقة. عندما يتم امتصاص الحرارة ، تزداد إنتروبيا النظام عندما تتدفق الحرارة خارج النظام ، وتقل إنتروبيا.

"محيط" النظام هو كل شيء خارج النظام يمكن أن يتفاعل معه ، ويمكن عادةً تعريف البيئة المحيطة به على أنها المساحة التي تحيط بالنظام. عندما تتطور الحرارة بواسطة نظام ما ، فإن نفس الحرارة تمتص بواسطة محيطه. عندما يمتص نظام ما الحرارة ، يجب أن تأتي نفس الحرارة بالضرورة من محيطه. لذلك ، فإن أي زيادة في الانتروبيا في النظام بسبب تدفق الحرارة يجب أن تكون مصحوبة بانخفاض في الإنتروبيا في المناطق المحيطة ، والعكس صحيح. عندما تتدفق الحرارة تلقائيًا من منطقة أكثر سخونة إلى منطقة أكثر برودة ، فإن انخفاض الانتروبيا في المنطقة الأكثر سخونة سيكون دائمًا أقل من زيادة الانتروبيا في المنطقة الأكثر برودة ، لأنه كلما زادت درجة الحرارة المطلقة ، كلما قل تغير الانتروبيا لأي تدفق حراري معين . (انظر المعادلة 1 أعلاه)

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك تغير الانتروبيا عندما يتم إسقاط صخرة كبيرة عند 500 درجة مطلقة في الماء عند 650 درجة مطلقة. (نحن نستخدم مقياس درجة حرارة مطلقة على أساس درجة فهرنهايت على هذا المقياس ، يتجمد الماء عند 492 درجة.) لكل وحدة حرارية بريطانية من الحرارة التي تتدفق إلى الصخر عند درجات الحرارة هذه ، تكون زيادة الكون في الصخر 1/500 = 0.0020 و انخفاض الكون في الماء هو 1/650 = 0.0015. الفرق بين هذه القيم هو 0.0020 - 0.0015 = 0.0005. هذا يمثل الزيادة الشاملة في الانتروبيا للنظام (الصخور) والمناطق المحيطة بها (الماء).

بالطبع سوف ترتفع درجة حرارة الصخور ، ويبرد الماء إلى درجة حرارة متوسطة بين درجات الحرارة الأصلية ، مما يعقد بشكل كبير حساب التغير الكلي في الانتروبيا بعد تحقيق التوازن. ومع ذلك ، مقابل كل وحدة حرارية بريطانية من الحرارة المنقولة من الماء إلى الصخور ، ستكون هناك دائمًا زيادة في الانتروبيا الصافية الشاملة.

كما ذكرنا من قبل ، التغيير التلقائي هو تغيير لا رجوع فيه. لذلك يمكن استخدام زيادة في صافي الإنتروبيا الإجمالية كمقياس لعدم رجوع تدفق الحرارة العفوي.

يمكن أن تحدث التغييرات التي لا رجعة فيها في النظام ، وغالبًا ما تحدث ، على الرغم من أنه قد لا يكون هناك تفاعل ، وتدفق حراري ضئيل ، بين النظام والمناطق المحيطة. في مثل هذه الحالات يكون "محتوى" الإنتروبيا للنظام أكبر بعد التغيير أكثر من ذي قبل. حتى عندما لا يحدث تدفق الحرارة بين النظام والمناطق المحيطة ، فإن التغييرات التلقائية داخل نظام معزول تكون مصحوبة دائمًا بزيادة في إنتروبيا النظام ، ويمكن استخدام هذه الزيادة المحسوبة في الانتروبيا كمقياس لعدم الرجوع. سوف تشرح الفقرات التالية كيف يمكن حساب هذه الزيادة في الانتروبيا ، على الأقل في بعض الحالات.

إنها بديهية للديناميكا الحرارية أن الانتروبيا ، مثل درجة الحرارة والضغط والكثافة وما إلى ذلك ، هي خاصية للنظام وتعتمد فقط على الحالة الحالية للنظام. بغض النظر عن الإجراءات المتبعة لتحقيق حالة معينة ، فإن محتوى الانتروبيا لهذا الشرط هو نفسه دائمًا. بمعنى آخر ، لأي مجموعة معينة من القيم للضغط ودرجة الحرارة والكثافة والتركيب وما إلى ذلك ، يمكن أن يكون هناك قيمة واحدة فقط لمحتوى الانتروبيا. من الضروري أن نتذكر هذا: عندما يتم استعادة النظام الذي خضع لتغيير لا رجوع فيه إلى حالته الأصلية (نفس درجة الحرارة والضغط والحجم وما إلى ذلك) ، فإن محتوى الانتروبيا الخاص به سيكون هو نفسه كما كان من قبل.

في الحالات التي يخضع فيها النظام المعزول لزيادة الانتروبيا كنتيجة لتغير تلقائي داخل النظام ، يمكننا حساب زيادة الانتروبيا من خلال افتراض إجراء يتم بموجبه نقل زيادة إنتروبيا النظام إلى المناطق المحيطة بطريقة لا يوجد بها المزيد زيادة في صافي الإنتروبيا ويتم استعادة النظام إلى حالته الأصلية. يمكن بعد ذلك حساب زيادة الانتروبيا في المناطق المحيطة بسهولة بالمعادلة (1): S = q / T ، حيث q = الحرارة التي تمتصها البيئة المحيطة ، و T = درجة الحرارة المطلقة للمحيط.

وتجدر الإشارة إلى أنه عندما يتم استعادة النظام إلى حالته الأصلية ، فإن محتوى الانتروبيا الخاص به سيكون هو نفسه كما كان قبل تغييره الذي لا رجوع فيه. لذلك يجب أن تكون كمية الانتروبيا التي تمتصها البيئة المحيطة أثناء الاستعادة بالضرورة هي نفسها زيادة الانتروبيا المصاحبة للتغيير الأصلي الذي لا رجعة فيه للنظام ، بشرط عدم وجود زيادة أخرى في صافي الانتروبيا أثناء الاستعادة.

إن إجراء الاستعادة المفترض والخصائص المفترضة للمحيط هي لغرض الحساب فقط. نظرًا لأننا لا نتعامل مع المناطق المحيطة على هذا النحو ، فيمكن افتراضها بأي شكل ضروري لتبسيط الحسابات ، فليس من الضروري أو المرغوب فيه أن تتوافق البيئة المحيطة مع أي حالة يمكن أن تكون موجودة بالفعل. لذلك ، سوف نفترض إجراء استعادة نظريًا يحدث بدون زيادة أخرى في صافي الإنتروبيا ، على الرغم من أنه لا يمكن الحصول على مثل هذا الإجراء تجريبيًا.

إن عملية الاستعادة ، إذا كانت ستحدث في الواقع ، يجب أن تكون مصحوبة بكمية صغيرة على الأقل من اللارجعة ، وبالتالي زيادة إضافية في إنتروبيا البيئة المحيطة خارج الانتروبيا من التغيير الأصلي للنظام الذي لا رجعة فيه. هذا لأن الحرارة لن تتدفق بدون اختلاف في درجة الحرارة ، ولا يمكن القضاء على الاحتكاك تمامًا ، وما إلى ذلك. لذلك ، يجب افتراض أن عملية الاستعادة ، إذا كانت ستحدث بدون زيادة أخرى في الانتروبيا الكلية الكلية ، يجب أن تحدث بدون اللارجعة. إذا أمكن تحقيق مثل هذه العملية فعليًا ، فستتميز بحالة توازن مستمرة (أي عدم وجود فروق في الضغط أو درجة الحرارة) وستحدث بمعدل بطيء جدًا بحيث يتطلب وقتًا غير محدود. عمليات مثل هذه تسمى عمليات "عكسية". تذكر أن العمليات القابلة للانعكاس مفترضة لتبسيط حساب تغير الانتروبيا في نظام ما ، فليس من الضروري أن تكون قابلة للتحقيق تجريبيًا.

لا ينبغي افتراض أن المعادلة (1) تتطلب بالضرورة امتصاص q ، الحرارة الممتصة ، بشكل عكسي. إن مفهوم الانعكاس هو مجرد وسيلة لتحقيق غاية: حساب تغير الإنتروبيا المصاحب لعملية لا رجعة فيها.

سيوضح المثال التالي حساب عملية الاستعادة العكسية وفي نفس الوقت يطور المعادلة التي تشكل أساس العلاقة الديناميكية الحرارية بين الاحتمال والقانون الثاني. سوف نفترض نظامًا يتكون من غاز "مثالي" موجود في خزان متصل بخزان ثان تم إخلاؤه تمامًا ، مع إغلاق الصمام الموجود بين الخزانين. من المفترض أن تكون درجة حرارة النظام ومحيطه هي نفسها. الغاز المثالي هو الغاز الذي تكون جزيئاته صغيرة بشكل غير محدود وليس لها قوى جذابة أو مثيرة للاشمئزاز مع بعضها البعض. (في ظل الظروف العادية ، يقترب الهيدروجين والهيليوم من خصائص الغاز المثالي.) يتم اختيار الغاز المثالي من أجل تطوير العلاقة الأساسية دون إدخال عوامل تصحيح معقدة لحساب حجم الجزيئات والقوى التي تمارسها على بعضها البعض .

عند فتح الصمام ، يتمدد الغاز بشكل لا رجعة فيه من V1 (حجمه الأصلي) إلى V2 (حجم كلا الخزانين). لا يوجد عمل ضغط من قبل أو على المناطق المحيطة. نظرًا لأن الغاز مثالي ، فلا يوجد تغيير في درجة الحرارة ، وبالتالي لا يحدث تدفق حراري.

بعد التمدد بشكل لا رجعة فيه من V1 إلى V2 ، تتم استعادة الغاز إلى حالته الأصلية عن طريق ضغطه بشكل عكسي مرة أخرى إلى V1. يتطلب هذا الضغط الشغل (القوة المطبقة من خلال مسافة) والتي بدورها تولد الحرارة في الغاز ، والحرارة التي تمتصها البيئة المحيطة بحيث لا تحدث زيادة في درجة حرارة الغاز. في نموذجنا الرياضي لعملية الاستعادة العكوسة هذه ، يُفترض أن تكون المناطق المحيطة كبيرة جدًا بحيث لا تخضع أيضًا لأي زيادة في درجة الحرارة. تظل درجة الحرارة T دون تغيير أثناء عملية التمدد غير القابلة للانعكاس بأكملها وعملية الاستعادة القابلة للانعكاس اللاحقة.

عمل ضغط الغاز أثناء الاستعادة يساوي ضغط الغاز مضروبًا في تغيير الحجم بسبب الضغط. نظرًا لزيادة الضغط أثناء الضغط ، يجب تحديد عمل الضغط بواسطة حساب التفاضل والتكامل:
تشير علامة التكامل إلى جمع كل القيم الفردية لـ PdV.

المعادلة المتعلقة بدرجة الحرارة والضغط وحجم الغاز المثالي هي:

في حالة الانضغاط العكسي والمتساوي الحرارة لغاز مثالي ، قد نستبدل P من المعادلة (2) في معادلة عمل الضغط. عندما يتم ذلك ، لدينا:

على الرغم من أنه ليس من الضروري أن تكون عملية الاستعادة المفترضة القابلة للعكس قادرة على التنفيذ بالمعنى العملي ، إلا أنه من المفيد أحيانًا أن تكون قادرًا على تصور العملية. تحقيقا لهذه الغاية ، قد يفكر القارئ في استعادة عملية الضغط التي تحدث عن طريق مكبس تم تركيبه في نهاية الخزان الثاني. عند الضغط من V2 إلى V1 ، يتحرك المكبس لأسفل بطول الخزان الثاني ، وبدون احتكاك ميكانيكي يجبر كل الغاز الموجود فيه على العودة إلى الخزان الأول V1.

نظرًا لأن عمل الضغط يساوي q ، الحرارة التي تمتصها المناطق المحيطة ، يمكن استبدال q في المعادلة (3) لإعطاء: من المعادلة (1) الانتروبيا التي اكتسبتها البيئة المحيطة أثناء الاستعادة من V2 إلى V1 هي: الاستبدال من المعادلة (4):

عند الدمج (إجراء حساب التفاضل والتكامل لتلخيص القيم الفردية لـ dV / V) لدينا: حيث ln (V2 / V1) هو اللوغاريتم الطبيعي لنسبة الحجم الموسع إلى الحجم الأولي ، و S يساوي زيادة الانتروبيا في المناطق المحيطة عند ضغط الاستعادة من V2 إلى V1. كما رأينا ، S تساوي أيضًا زيادة الكون في الغاز الناتج عن تمدده الأصلي من V1 إلى V2. هذا لأن V1 هو نفس الحجم قبل التمدد وبعد ضغط الاستعادة ، وبالتالي له نفس محتوى الانتروبيا. لذلك فإن الانتروبيا المنقولة إلى المناطق المحيطة أثناء الاستعادة تساوي تلك التي اكتسبها النظام في التوسع من V1 إلى V2.

نسبة احتمال توزيع جميع جزيئات الغاز بالتساوي بين الخزانين إلى احتمال أن تكون جميع الجزيئات ، من تلقاء نفسها وبحركة عشوائية ، في الخزان V1 تساوي (V2 / V1) N ، حيث N هو عدد الجزيئات.

إذا كانت V2 / V1 تساوي 2.0 ، على سبيل المثال ، و N تساوي 10 ، فإن نسبة الاحتمال ستكون 2 إلى القوة العاشرة ، أو 1024. بالنسبة إلى N = 100 ، ستكون النسبة تقريبًا 1.27 في 10 إلى القوة 30 . من الواضح أن الحركة العشوائية لتريليونات جزيئات الغاز تفضل بشدة التوزيع المنتظم. من معادلة الاحتمال ، لدينا: أخذ اللوغاريتم الطبيعي لكلا الجانبين ، ثم ضرب كلا الجانبين في R ، ثابت الغاز: الاستبدال في المعادلة (5):

تمثل المعادلة (6) العلاقة الأساسية بين الاحتمال والقانون الثاني للديناميكا الحرارية. تنص على أن الانتروبيا في النظام الغازي تزداد عندما يتغير توزيعه الجزيئي من احتمال أقل إلى احتمال أعلى (X2 أكبر من X1).

بناءً على الاعتقاد بأن قوانين الديناميكا الحرارية عالمية ، تم افتراض أن هذه المعادلة تنطبق على جميع الأنظمة ، وليس الغازية فقط. بمعنى آخر ، أي تغيير في الكون يتناسب مع لوغاريتم نسبة الاحتمالات. لذلك ، يمكن كتابة المعادلة (6) للحالة العامة: حيث K ثابت اعتمادًا على التغيير المعين المعني. ومع ذلك ، نادرًا ما تكون القيم الفردية لـ K أو X1 أو X2 معروفة للأنظمة غير الغازية.

كما رأينا من قبل ، يمكن أن تكون S إما موجبة أو سلبية. عندما تكون S سالبة يمكن كتابة المعادلة (7): لذلك يمكن للنظام أن ينتقل من حالة أكثر احتمالا (X2) إلى حالة أقل احتمالا (X1) ، مما يوفر S للنظام سالب. في الحالات التي يتفاعل فيها النظام مع ما يحيط به ، يمكن أن يكون S سالبًا مما يوفر الانتروبيا الشاملة للنظام ويكون محيطه المتفاعل إيجابيًا ، ويمكن أن يكون التغيير الكلي إيجابيًا إذا كانت زيادة الانتروبيا في المناطق المحيطة أكبر عدديًا من الانتروبيا انخفاض في النظام.

في حالة تكوين الجزيئات المعقدة المميزة للكائنات الحية ، يثير أنصار الخلق النقطة التي مفادها أنه عندما تتحلل الكائنات الحية بعد الموت ، تحدث عملية الاضمحلال مع زيادة في الانتروبيا. كما يشيرون ، بشكل صحيح ، إلى أن التغيير التلقائي في النظام يحدث بدرجة عالية من الاحتمال. ومع ذلك ، فقد فشلوا في إدراك أن الاحتمال نسبي ، ويمكن عكس التغيير التلقائي في النظام ، مما يوفر تفاعل النظام مع محيطه بطريقة تجعل زيادة الانتروبيا في المناطق المحيطة أكثر من كافية لعكس النظام الأصلي. زيادة الانتروبيا.

يمكن أن يؤدي استخدام الطاقة إلى عكس رد فعل تلقائي "لا رجوع فيه" ديناميكيًا حراريًا. سوف تحترق الأوراق تلقائيًا (تتحد مع الأكسجين) لتكوين الماء وثاني أكسيد الكربون. ستنتج طاقة الشمس ، من خلال عملية التمثيل الضوئي ، أوراقًا من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون ، وتشكل الأكسجين.

إذا قمنا بفصل الثلاجة ، ستتدفق الحرارة إلى الداخل من المناطق المحيطة ، وستكون زيادة الانتروبيا داخل الثلاجة أكبر من انخفاض الانتروبيا في البيئة المحيطة ، ويكون التغيير الصافي للإنتروبيا موجبًا. إذا قمنا بتوصيله ، يتم عكس هذا التغيير التلقائي "الذي لا رجوع فيه". نظرًا لإدخال الطاقة الكهربائية إلى الضاغط ، فإن الحرارة المنقولة إلى المناطق المحيطة من ملفات المكثف تكون أكبر من الحرارة المستخرجة من الثلاجة ، وزيادة الكون المحيط أكبر من انخفاض الانتروبيا في الداخل ، على الرغم من من حقيقة أن درجة حرارة البيئة المحيطة أعلى. هنا مرة أخرى ، يكون التغيير الصافي في الانتروبيا إيجابيًا ، كما هو متوقع لأي عملية عفوية.

بطريقة مماثلة ، يمكن لتطبيق الطاقة الكهربائية عكس التفاعل التلقائي للهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء: عندما يمر تيار من خلال محلول مائي ، يتم تحرير الهيدروجين في أحد القطبين ، والأكسجين في القطب الآخر.

كما يمكن تأكيده بسهولة تجريبياً ، فإن هياج الماء يرفع درجة حرارته. عندما يسقط الماء بحرية من ارتفاع أعلى إلى ارتفاع منخفض ، تتغير طاقته من جهد إلى حركي ، وأخيراً إلى تسخين عندما يتناثر في نهاية السقوط. ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الماء لن يرفع نفسه تلقائيًا إلى ارتفاعه الأصلي باستخدام الحرارة الناتجة عن الرش كمصدر وحيد للطاقة. للقيام بذلك يتطلب محركًا حراريًا يحول كل حرارة الرش إلى طاقة ميكانيكية.

كفاءة المحرك الحراري محدودة ديناميكيًا بواسطة دورة كارنو ، والتي تحد من كفاءة أي محرك حراري إلى T / T ، حيث T هي زيادة درجة الحرارة بسبب الرش ، و T هي درجة الحرارة المطلقة. نظرًا لأن T ليس سوى جزء صغير من T ، فلا يوجد جهاز يمكن بناؤه يسمح لكل الماء بالقفز تلقائيًا إلى ارتفاعه السابق.

يمكننا ، من الناحية النظرية على الأقل ، حساب الزيادة في إنتروبيا الماء الناتجة عن التغيير الذي لا رجعة فيه في السقوط. بطريقة مماثلة لتلك المستخدمة في المثال السابق ، فإن زيادة الانتروبيا ستكون مساوية للحرارة الناتجة عن إثارة الرش ، مقسومة على درجة الحرارة المطلقة. إذا تم استخراج بعض طاقة الماء المتساقط بواسطة عجلة مائية ، فستكون هناك حرارة أقل من الرش ، وبالتالي ستزداد إنتروبيا أقل.

يمكن أن يستخرج التوربين المصمم بشكل صحيح معظم الطاقة الحركية للماء. هذا ليس نفس الشيء مثل محاولة استخدام حرارة الرش كمصدر للطاقة لمحرك حراري لرفع الماء. بمعنى آخر ، استخدام الطاقة قبل أن تصبح حرارة أكثر كفاءة من محاولة استخدامها بعد أن تصبح حرارة.

إذا تم توصيل عجلة مائية بواسطة أعمدة وأحزمة وبكرات وما إلى ذلك بمضخة ، يمكن للمضخة رفع المياه من الجانب السفلي لعجلة المياه إلى ارتفاع أعلى من ارتفاع خزان المنبع. سيرفع بعض الماء نفسه تلقائيًا إلى ارتفاع أعلى من المستوى الأصلي ، لكن ينتهي الأمر بالباقي أسفل عجلة الماء على جانب مجرى النهر.

في حين أنه من غير الممكن لكل الماء أن يرفع نفسه إلى ارتفاع أعلى من ارتفاعه الأولي ، فمن الممكن لبعض الماء أن يرفع نفسه تلقائيًا إلى ارتفاع أعلى من الارتفاع الأولي.

كما هو الحال مع أي تغيير آخر لا رجوع فيه ، ستكون هناك زيادة في الانتروبيا الشاملة. هذا يعني أن زيادة الانتروبيا في الماء الذي يمر فوق العجلة أكبر من انخفاض الانتروبيا في الماء الذي يتم ضخه إلى الارتفاع الأعلى.

سيتم تأكيد ذلك رياضيا في الفقرات التالية. سوف يرمز إلى الحرف اليوناني جاما ، والذي يمثل وزن الوحدة بالجنيه لكل قدم مكعب. سيتم تمثيل الزيادة في قيمة المعلمة بواسطة. من معادلة التدفق ، الطاقة الداخلة = الطاقة الخارجة: إجمالي الطاقة المتاحة ، h ، مقسمة إلى عمل المضخة ، f (h + h) ، والطاقة المفقودة ، TS: إعادة الترتيب: عندما لا يتم عمل المضخة ، إذن: دمج المعادلات (8) و (9) نحصل على: في حالة سقوط الماء بحرية دون تدوير عجلة المياه أو تشغيل المضخة: توضح المعادلة (10) أن S 'أكبر من S ، وأن الانتروبيا تزداد بسبب المضخة يتم "دعم" الاحتكاك والاضطراب في اتجاه مجرى النهر من خلال زيادة الانتروبيا الأكبر التي تحدث عندما يسقط الماء بحرية. توضح المعادلة (10) أيضًا أنه كلما انخفضت قيمة S ، زادت كفاءة المضخة ، وزادت قيمة جزء الماء الذي يتم ضخه f.

يفترض أنصار الخلق أن التغيير الذي يتميز بانخفاض الانتروبيا لا يمكن أن يحدث تحت أي ظرف من الظروف. في الواقع ، يمكن أن يحدث نقصان تلقائي في الانتروبيا ، ويحدث ، طوال الوقت ، مما يوفر طاقة كافية متاحة. حقيقة أن عجلة المياه والمضخة عبارة عن بدائل صنعها الإنسان ليس لها أي تأثير على الحالة: الديناميكا الحرارية لا تهتم بالوصف التفصيلي لنظام ما ، فهي تتعامل فقط مع العلاقة بين الحالات الأولية والنهائية لنظام معين (في هذا حالة ، عجلة المياه والمضخة).

الحجة المفضلة لدى الخلقيين هي أن احتمالية حدوث التطور هي تقريبًا نفس احتمالية أن إعصارًا ينفجر في ساحة خردة يمكن أن يشكل طائرة. يبنون هذه الحجة على اعتقادهم أن التغيرات في الكائنات الحية لها احتمالية منخفضة للغاية ولا يمكن أن تحدث بدون "تصميم ذكي" يتغلب على قوانين الديناميكا الحرارية. هذا يمثل تناقضًا جوهريًا حيث (يقولون) التطور غير متسق مع الديناميكا الحرارية لأن الديناميكا الحرارية لا تسمح للنظام بالظهور تلقائيًا من الفوضى ، لكن الخلق (تحت ستار التصميم الذكي) لا يجب أن يكون متسقًا مع قوانين الديناميكا الحرارية.

إن أبسط تشبيه لسيناريو الطائرة / المخلفات هو تكديس ثلاث كتل مرتبة فوق بعضها البعض. للقيام بذلك ، مطلوب تصميم ذكي ، لكن التكديس لا ينتهك قوانين الديناميكا الحرارية. تنطبق نفس العلاقات على هذا النشاط كما هو الحال مع أي نشاط آخر يتضمن تغييرات في الطاقة الديناميكية الحرارية. صحيح أن الكتل لن تكدس نفسها ، ولكن فيما يتعلق بالديناميكا الحرارية ، كل ما هو مطلوب هو الطاقة لالتقاطها ووضعها فوق الأخرى. ترتبط الديناميكا الحرارية فقط بعلاقات الطاقة في الانتقال من الحالة أ إلى الحالة ب. إذا سمحت علاقات الطاقة ، فقد يحدث التغيير. إذا لم يسمحوا بذلك ، لا يمكن أن يحدث التغيير. لن تقفز الكرة تلقائيًا من الأرض ، ولكن إذا سقطت ، فسوف ترتد تلقائيًا عن الأرض. سواء تم رفع الكرة عن طريق التصميم الذكي أو حدث سقوطها للتو ، فلا فرق.

من ناحية أخرى ، لا تستبعد الديناميكا الحرارية إمكانية التصميم الذكي ، فهي ببساطة ليست عاملاً فيما يتعلق بحساب الاحتمال الديناميكي الحراري.

بالنظر إلى الأرض كنظام ، فإن أي تغيير مصحوب بانخفاض في الإنتروبيا (وبالتالي العودة من احتمال أعلى إلى احتمال أقل) ممكن طالما تتوفر طاقة كافية. المصدر النهائي لمعظم تلك الطاقة ، بالطبع ، هو الشمس.

إن الحساب العددي لتغيرات الانتروبيا المصاحبة للتغيرات الفيزيائية والكيميائية مفهومة جيدًا وهي أساس التحديد الرياضي للطاقة الحرة وخصائص emf للخلايا الفولتية وثوابت التوازن ودورات التبريد ومعلمات تشغيل التوربينات البخارية ومجموعة من المعلمات الأخرى . سيتجاهل موقف الخلق بالضرورة الإطار الرياضي الكامل للديناميكا الحرارية ولن يوفر أي أساس للتصميم الهندسي للتوربينات ووحدات التبريد والمضخات الصناعية وما إلى ذلك. درجة الحرارة والضغط على ثوابت التوازن وتغيرات الطور.


[إن الرموز اليونانية والرياضية مقدمة من كارين ستروم من جامعة ماساتشوستس. يمكن تنزيلها هنا واستخدامها مع هذا الإسناد وبدون رسوم للأغراض غير الربحية فقط.]


التصميم الذكي: هجوم غامض على التطور

يمكن أن يكون العلم أحيانًا صفقة شيطانية: يتم الاكتشاف ، ويتم الكشف عن جانب جديد من جوانب الطبيعة ، لكن المعرفة المكتسبة يمكن أن تسبب كربًا عقليًا إذا كانت تتعارض مع معتقد أو قيمة عزيزة للغاية.

كان إعلان كوبرنيكوس عام 1543 أن الشمس والسماء لم تكن في الواقع تدور حول الأرض وأن سكانها من البشر كان أحد هذه التنوير المؤلم. نشر كتاب تشارلز داروين "أصل الأنواع" عام 1859 ، مهد الطريق لكتاب آخر.

قد يكون من الصعب قبول حقيقة داروين. تخبرنا نظريته في التطور أن البشر نشأوا من حياة غير بشرية كنتيجة لعملية طبيعية ، كانت تدريجية ، تحدث على مدى مليارات السنين ، وعشوائية. يخبرنا أن أشكال الحياة الجديدة تنشأ من انقسام نوع واحد إلى نوعين أو أكثر ، وأن كل أشكال الحياة على الأرض يمكن أن ترجع أصولها إلى سلف واحد مشترك.

ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للقلق هو أن نظرية التطور لداروين تخبرنا أن الحياة كانت موجودة قبلنا ببلايين السنين ، وأن البشر ليسوا نتاج خلق خاص وأن الحياة ليس لها معنى أو هدف متأصل.

بالنسبة للأمريكيين الذين ينظرون إلى التطور على أنه غير متسق مع حدسهم أو معتقداتهم حول الحياة وكيف بدأت ، كانت نظرية الخلق دائمًا بديلًا مغرًا.

أحدث تجسيد لمذهب الخلق هو التصميم الذكي (ID) ، وهو تخمين مفاده أن بعض سمات العالم الطبيعي معقدة للغاية ومضبوطة تمامًا للحياة بحيث لا يمكن تصميمها إلا بواسطة كائن أسمى.

تصميم حقيقي أم ظاهري؟

قال سكوت مينيتش ، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة أيداهو وأحد مؤيدي الهوية: "السؤال الذي نواجهه في علم الأحياء هو أنه عندما ننظر إلى الطبيعة ، نرى التصميم". "ولكن هل هو تصميم حقيقي أم تصميم ظاهر؟ هناك إجابتان على السؤال وكلاهما عميق من حيث الآثار الميتافيزيقية."

في مقابلة في أغسطس مع الإذاعة الوطنية العامة ، صرح السناتور الجمهوري ومؤيد بطاقة الهوية ريك سانتوروم بالضبط بما يعتقد أن هذه الآثار المترتبة على التطور. عندما سئل عن سبب شعوره ، وهو سياسي ، بأنه مضطر إلى التفكير في ما كان في الأساس نقاشًا علميًا ، أجاب سانتوروم:

"له عواقب وخيمة على المجتمع. إنه من أين أتينا. هل للإنسان هدف؟ هل هناك هدف لحياتنا؟ أم أننا مجرد نتيجة للصدفة؟ إذا كنا نتيجة الصدفة ، إذا كنا مجرد خطأ في الطبيعة ، فهذا يضع مطلبًا أخلاقيًا مختلفًا علينا. في الواقع ، لا يضع مطلبًا أخلاقيًا علينا ".

قال كينيث ميللر ، عالم الأحياء بجامعة كولورادو ، إنه بإضافة الأخلاق إلى المعادلة ، يعطي سانتوروم النظرية العلمية للتطور رسالة دينية ، رسالة لا تأتي من تلقاء نفسها.

مثل سانتوروم ، ميلر هو كاثوليكي روماني متدين ، لكنه يعتقد أن التطور يمكن أن يفسر فقط كيف نشأت الحياة وكيف تنوعت. لماذا هناك حياة على الإطلاق هو سؤال آخر تمامًا ، وهو سؤال يعتقد ميلر أنه خارج نطاق العلم.

أعرب لورنس كراوس ، الفيزيائي بجامعة كيس ويسترن ريزيرف في أوهايو ، عن نفس الشعور. قال كراوس: "أسئلة الهدف ليست جزءًا من العلم". "إن الطريقة التي تفسر بها نتائج العلم أمر متروك لك ، وهي تستند إلى ميولك اللاهوتية والفلسفية."

مركز العصب ID

يتم تنظيم حركة الهوية من قبل مركز العلوم والثقافة (CSC) ، وهو قسم فرعي من معهد ديسكفري ، وهو مؤسسة فكرية مسيحية محافظة مقرها في سياتل.

استراتيجية CSC لمواجهة التطور ذات شقين: تحدي سلامتها كنظرية علمية ، ثم استبدالها بـ ID.

تستخدم CSC حملة تسمى "علّم الجدل" لتنفيذ الجزء الأول من الإستراتيجية. وتستهدف الحملة المدارس العامة ويتم حث المعلمين على تعريض الطلاب لـ "الحجج العلمية المؤيدة والمعارضة للنظرية الداروينية". إنه يستغل الخلافات بين علماء الأحياء ، ويشير إلى الفجوات في فهمهم للتطور من أجل تصوير التطور على أنه "نظرية في أزمة".

ومع ذلك ، فقد ثبت أن بيع الهوية كبديل عملي للتطور أكثر صعوبة. في العلم الحديث ، يجب أن تخضع النظرية أولاً لنقد المراجعة النظير في مجلة علمية مرموقة قبل أن يتم قبولها على نطاق واسع.

يقاس هذا المعيار ، ID يفشل فشلاً ذريعًا. وفقًا للمركز الوطني لتعليم العلوم ، مقالة تعريف واحدة فقط بقلم ستيفن مايرز (وقائع الجمعية البيولوجية بواشنطن، 2004) اجتاز هذا الاختبار وحتى بعد ذلك ، قامت المجلة التي نشرت المقال بسحبها على الفور. كما أصدرت المجلة بيانًا جاء فيه أنه "لا يوجد دليل علمي موثوق يدعم الهوية كفرضية قابلة للاختبار لشرح أصل التنوع العضوي".

متداخلة السياج

تكمن القوة الأكبر لحركة الهوية في غموضها. لا تدعي من هو المصمم أو الخطوات المتخذة لخلق الحياة. لا يوضح ID ما إذا كان المصمم قد تدخل في تاريخ الحياة مرة واحدة فقط أو عدة مرات أو حتى ما إذا كان المصمم لا يزال يوجه بنشاط مصير الحياة على الأرض.

الغموض مقصود وجزء مما يسميه فيليب جونسون ، أستاذ القانون المتقاعد من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي وأحد الاستراتيجيين البارزين في حركة الهوية ، استراتيجية "الخيمة الكبيرة".

من خلال تقليص الجدل حول الأصول إلى السؤال الأكثر أهمية و [مدش] "هل تحتاج إلى خالق ليقوم بالخلق ، أم تستطيع الطبيعة أن تفعل ذلك بمفردها؟" & [مدشجونسون] تمكنت من إنشاء تحالف ضعيف بين مجموعات مختلفة من المتشككين والمسيحيين المحافظين ، بما في ذلك خلقوا الأرض الشباب و mdashth الذين يعتقدون أن الأرض ليست سوى بضعة آلاف من السنين و mdashand خلق الأرض القديمة.

أمام الجماهير السائدة ، يرفض مؤيدو الهوية التكهن بالطبيعة الدقيقة للمصمم. فيما يتعلق بهذه النقطة الحاسمة ، فإن مؤيدي الهوية محايدون. يقولون أنه يمكن أن يكون الله ، لكنه قد يكون أيضًا سلالة فضائي متفوقة.

قال Minnich إنه حتى لو كانت نسخة العلم هي السائدة ، فقد لا يتم الكشف عن هوية المصمم الحقيقية أبدًا.

قال مينيتش في مقابلة عبر الهاتف: "أعتقد أنه خارج نطاق العلم". "يمكنك أن تستنتج التصميم ولكن العلم لن يخبرك من هو المصمم. له آثار إيمانية ، ومن ثم يعود الأمر للفرد لمتابعة ذلك بدافع الاهتمام إذا أراد ذلك."

عند التحدث أو الكتابة لجمهور مسيحي ، يكون مؤيدو الهوية أكثر صراحة. وقد تكهن البعض علانية حول من يعتقدون أن الساحر وراء الستار هو حقا.

كتب جونسون في مقال نشر عام 1999 لمجلة تشيرش آند ستيت: "الهدف هو إقناع الناس بأن الداروينية ملحدة بطبيعتها ، وبالتالي تحويل النقاش من الخلق مقابل التطور إلى وجود الله مقابل عدم وجود الله". "من هناك ، يتعرف الناس على" حقيقة "الكتاب المقدس ثم" مسألة الخطيئة "وأخيراً" تقديمهم إلى يسوع ".

في عام 1999 أيضًا ، تم تسريب مستند جمع الأموال الذي استخدمه معهد ديسكفري للترويج لـ CSC للجمهور. تُعرف بشكل غير رسمي باسم "وثيقة Wedge" ، حيث ذكرت أن أهداف المركز على المدى الطويل لم تكن أقل من "الإطاحة بالمادية وموروثاتها الثقافية" ، واستبدال "التفسيرات المادية بالفهم الإيماني بأن الطبيعة والبشر هم خلقه الله ".

تم شرح وسائل تحقيق هذه الأهداف باستخدام استعارة بسيطة: "إذا نظرنا إلى العلم المادي السائد على أنه شجرة عملاقة ، فإن استراتيجيتنا تهدف إلى العمل كـ" إسفين "يمكن ، رغم صغره نسبيًا ، تقسيم الجذع عند تطبيقه في أضعف نقاطها ".

في مقابلة عام 1999 مع مجلة إنسايت ، أوضح جونسون لماذا خص التطور عندما كان هدفه الحقيقي هو العلم الحديث: "التطور هو قصة خلق وكقصة خلق ، إنه الدعامة الرئيسية للتفسير المادي لوجودنا."

بعد مشاهدة وتحليل إستراتيجية CSC لسنوات ، تم تذكير باربرا فورست ، الفيلسوفة في جامعة جنوب شرق لويزيانا ، باستعارة أخرى استخدمتها في عنوان كتابها "حصان طروادة الخلق".

مثل الحصان الخشبي المجوف الذي استخدمه الإغريق لدخول مدينة طروادة ، يتم استخدام الهوية كوسيلة للتسلل إلى الخلق في المدارس العامة.

قال فورست: "إنهم يعلمون أنه إذا كان بإمكانك إدخال [الهوية] في مدرسة ، فسيكون لديك معلم سيقدمها على أنها نظرية خلقية دينية". لايف ساينس. "إنهم يعرفون ذلك ، لكن لا يمكنهم الاعتراف بذلك حتى يضعوا أقدامهم في باب الفصل."

وضع مؤلفو وثيقة Wedge خارطة طريق شاملة لـ CSC تضمنت أهدافًا واستراتيجيات لمدة 5 و 20 عامًا لتحقيقها. حتى الآن ، تم تحقيق جميع هذه الأهداف تقريبًا بما في ذلك نشر الكتب وإشراك علماء التطور في المناقشات العامة والحصول على تغطية إعلامية و [مدش]. الكل ماعدا واحد.

قال فورست: "كان من المفترض أن يكون هدفهم الأول وأساس الإستراتيجية بأكملها وهذا عمل علمي". "لم يفعلوا أي شيء لأنك لا تستطيع ممارسة العلوم بطريقة تختبر فيها ما هو خارق للطبيعة."

على الرغم من أن حججهم قد تم رفضها بشكل قاطع من قبل غالبية العلماء العاديين ، فقد تمكن مؤيدو الهوية من طرح فكرتهم بنجاح على الجمهور.

قال فورست: "إنهم يستغلون جمهورهم حقًا". "إنهم يستغلون حقيقة أن الأمريكيين يحبون أن يكونوا منصفين ، لكن هذا غير عادل حقًا. لم يفعلوا أي علم ، وليس لديك حق أن تجادل بأن أي شيء قمت به يجب أن يجد طريقه إلى الفصل الدراسي ما لم تكن قد قمت بالعمل الشاق المطلوب من العلماء الآخرين القيام به ".

الديانة الداروينية

أثناء إنكار أن الهوية الشخصية لها دوافع دينية ، غالبًا ما يصور مؤيدو الهوية التطور على أنه نوع من الدين الخاص به ، دين إلحادي ومادي ، لم يعد المتحولين ينظرون إلى الجنة ولكنهم يسعون بدلاً من ذلك إلى بناء الجنة هنا على الأرض باستخدام معرفتهم العلمية .

المعنى الضمني هو أنه من خلال تدمير فكرة أن الإنسان هو نموذج خلق الله ، فإن التطور يسلب الحياة معنى وقيمة. ومن خلال الحد من دور الله في الخلق ، يفتح التطور الاحتمال المرعب للبعض بأنه لا يوجد إله ولا معيار أخلاقي عالمي يجب على البشر اتباعه.

يعتقد فورست أن هذا مجرد سخيف. "من أين أتت الفجور قبل أن يكتشف داروين الانتقاء الطبيعي؟" هي سألت.

بعيدًا عن سرقة معنى الحياة ، يعتقد فورست أنها كذلك لأن من التطور أننا قادرون على عيش حياة ذات معنى.

قال فورست: "إنه التطور الذي يعطينا الجهاز العصبي المتقدم الذي لدينا حتى نتمكن من التفاعل مع بيئاتنا على مستوى عالٍ من الوعي".

يعتقد ميلر أن مثل هذه الادعاءات تحقق ذاتها أيضًا. قال ميلر: "لقد أخبرت الناس بشكل أساسي أنه إذا كان هذا الرجل داروين على حق ، فلا يوجد إله ، ولا توجد أخلاق ، ولا يوجد قانون يجب عليك إطاعته". لايف ساينس. "I don't know of any evolutionary biologists who would say that, but I do hear a lot of people on the other side saying it."

What's at stake

On its website, the American Association for the Advancement of Science (AAAS) stated that allowing ID into public schools will "undermine scientific credibility and the ability of young people to distinguish science from non-science."

Miller thinks the stakes are much higher than that.

In addition to sowing confusion about what constitutes proper science, ID has the potential to drive people away from science. If classrooms are allowed to become theological battlegrounds, then schoolchildren will basically be told that science is hostile to new ideas and that scientists believe in a ludicrous theory that negates the very existence of God.

"Evolution is not opposed to religion unless people make it so," Miller said. "The message of evolution is that we are just as Genesis told us, we are made out of the dust of the Earth and that we are united in this web of life with every other living creature on the planet, and I think that's a fairly grand notion."

Evolution & Intelligent Design

An Ambiguous Assault on Evolution

This Trojan Horse for Creationism has become very popular. But who is being duped? And what does it all mean for morality?

Intelligent design is presented as a legitimate scientific theory and an alternative to Darwinism, but a close look at the arguments shows they don't pass scientific muster. So why are scientists worried?

As evolution takes a beating, scientists remind us of the difference between fact, theory and belief.

Each time the effort to introduce creationism into classrooms starts up again, so does legislation aimed against evolution. Learn about the rash of recent cases, plus a look at historically pertinent court cases.

The Players

Some of the key players in the science of evolution and the increasingly popular notion of intelligent design, and things they've said.

"It is those who know little, not those who know much, who so positively assert that this or that problem will never be solved by science."

The British naturalist who started it all. Darwin's theory of evolution forever changed how humans viewed themselves and their relationships to all other life on Earth.

"You're just asking, can unintelligent undirected, unpurposed laws of chemistry and physics, chance and time produce things that are more sophisticated than the combined intellectual capacity of our engineering community at present. I think that's a valid question."

Minnich is an Associate Professor of Microbiology at the University of Idaho and believes that certain structures in nature are so complex that they could only have been designed by a Supreme Being.

"These people aren't scientists, they're public relations people, and [ID] is a media campaign designed to convince the public that evolution is wrong."

Krauss is a physicist at Case Western Reserve University. Along with two other scientists, Krauss sent a letter to Pope Benedict XVI in July asking for a clarification of the church's position on evolution after a Catholic Cardinal wrote an op-ed piece stating that Catholicism and evolution were incompatible.

"This isn't really, and never has been a debate about science. It's about religion and philosophy."

A retired UC Berkeley law professor, Johnson is considered by many to be the father of the Intelligent Design movement. Johnson is the author of "Darwin on Trial," in which he argues that modern science should allow for supernatural explanations.

"Johnson presents this issue as though teaching evolution is tantamount to teaching atheism, and he's doing that because he wants to scare people to death."

An Associate Professor of Philosophy at Southeastern Louisiana University, Forrest has drawn the ire of ID proponents for her pointed criticisms of ID.

"We live at a time when this country's scientific preeminence is being challenged all over the world. The last thing that we want to contemplate is anything that would further drive our young people away from science."

Miller is a biologist at Brown University in Rhode Island and also a devout Roman Catholic. He is the author of Finding Darwin's God and believes that evolution and a strong belief in God are not mutually exclusive.

Image Credits: University of Idaho (Minnich) Case Western Reserve University (Krauss) InterVarsity Press (Johnson) Southeastern Louisiana University (Forrest) Brown University (Miller)

Evolving Issue

Discoveries that have helped build the puzzle of mankind's evolution.

Creation Myths

Legends that helped define civilizations past and present.

Darwin argued that useless limbs and leftover organs are evidence of evolution.

Stay up to date on the latest science news by signing up for our Essentials newsletter.

Thank you for signing up to Live Science. You will receive a verification email shortly.


شاهد الفيديو: تكنيك الـ CRISPR: ثورة جديدة فى التطور البيولوجى (ديسمبر 2022).