Pengantar Termodinamika Pertanian, Harmoni, dan Selaras dengan Lingkungan

Ada pertanyaan menarik, kenapa tumbuhan dan makhluk hidup lainnya bisa teratur dan melakukan self-organized, padahal saat belajar termodinamika di hukum II tentang konsep Entropi jelas menunjukkan sistem menuju ketidakteraturan. Apakah hal tsb melanggar hukum II termo?

Pertanyaan kecil tapi butuh perenungan panjang dan mendalam itu akhirnya sukses dijawab dengan sangat baik oleh Ilya Prigogine sekaligus mengantarkannya mendapat nobel tahun 1977.

Awal-awal saat perkawinan fisika di sistem hidup (living system) terutama konsep self-organization , jelas menyisakan seperti konsep paradoks dan melanggar hukum termo II tentang entropi.

Tapi kita mendapat jawaban dan dibahas tuntas dengan sangat manis oleh Ilya Prigogine (orang fisika dan dapat nobel kimia thn 1977) yang menjelaskan tentang termodinamika pada struktur living system, dimana mereka adanya mengambil bentuk struktur (dissipative structure). 

Selanjutnya dissipative structure tidak selalu mesti living system berbentuk makhluk hidup, tapi ini berlaku lebih luas  dan bisa ditemui untuk sistem mana pun yang mengambil bentuk dinamika sistem hidup misal pasar saham, kegempaan, sistem sosial dll. Bagi yang tertarik bisa mempelajari lebih jauh di sistem kompleks.

Struktur disipatif itu apa? Struktur rapuh yang tidak bisa berdiri sendiri selama proses waktunya alias lama-lama akan rusak terdisipasi. Supaya tidak rusak, maka harus ada asupan dari luar (interaksi dengan lingkungan). Dengan cara inilah self-organized bisa terjadi bisa mempertahankan strukturnya.

Karena untuk sekedar mempertahankan strukturnya untuk hidup dia harus mengambil/merampok dari lingkungan dan menjadi bahasan open system dan dibahas panjang lebar oleh Prigogine pada beberapa bukunya misal non-equilibrium statistical mechanics, , self-organization in non-eqilibrium systems, irreversibility dll. Itu juga yang membuat living systems harus sayang pada lingkungan karena selama proses interaksinya dia selalu mengambil sesuatu dari lingkungannya (bisa udara, makanan dll) hanya untuk sekedar mempertahankan tubuhnya (dissipative structure).

Entropi tdk mungkin nol di sistem self-organization, bahkan jangan nol. Definisi nol pada mahkluk hidup adalah mati. Karena artinya sudah sama dengan lingkungan alias tidak interaksi lagi. Jadi entropi harus ada untuk menjaga dia hidup, selaras, harmonis, untuk menjaga struktur disipatifnya tidak rusak. Jadi hal terbaik yang perlu dilakukan adalah dengan cara mengelolanya.

Jadi hukum II Termo tetaplah jadi konsep yang kuat dan berlaku universal. Malah semakin kuat saat menjelaskan konsep self-organed systems yang bisa menjelaskan struktur disipatif. 

Tiap makhluk hidup mencoba mengelola entropi ini. Entropi jangan dibuat nol (padahal bagi non-living systems semisal mesin mobil justru sebisa mungkin nol untuk mendapatkan efisiensi lebih tinggi), tapi living system cara kerjanya tidak demikian. Tentu juga entropi jangan terlalu tajam berubah. 

Saya tidak menyebut jangan terlalu besar, karena definisi besar berbeda-beda. Besar menurut kodok, bisa jadi terlalu kecil menurut manusia. Tiap-tiapnya punya takaran tersendiri yang pas. Secara struktur, kodok yang barusan mati ya gitu-gitu aja bentuknya. Tapi eksergi sudah dinyatakan berubah. Oh iya nanti ada konsep eksergi dibahas tersendiri.