最近在读这本经典书籍,有很多有意思的感悟。
有生命的物体,会避免变成混乱和无序的状态。
用热力学第二定律来解释,就是:
万物都有着向混乱和无序发展的趋势。
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一个炽热的铁块,会自动的将热量传递进周围的环境中,让整个系统变得更加混乱;一滴墨水滴入一杯清水中,随着时间的流逝,这滴墨水会变得越来越混乱,直至均匀地分散至整杯水中。
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这时生命的特殊性就体现出来了,生命具有极其有序的结构,进行着机器有序的生命活动,并且可以通过繁衍,创造更多的有序个体。
可以这么说,虽然我们的宇宙正在走向混乱和无序,但生命却在其中发展出了极高的秩序性。
在物理学中,我们用熵来衡量一个系统的混乱程度,一个系统越混乱,它的熵值也就越大。宇宙的熵是在不断地增加的,而生命却在其中保持着低熵的状态。
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那生命是怎么做到这点呢?
“有机体正是以负熵为生的”薛定谔说到。
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简单来说就是通过不断地进食,也就是生物学上称之的“新陈代谢”。
起初人们认为,生命的新陈代谢过程,目的就是和外界交换物质,并在这个过程中,补充生命活动消耗的能量。
但在薛定谔看来,生物体内的一个碳原子和食物中的一个碳原子是一样的,生物体内的一焦耳能量和体外的一焦耳能量,也是等价的。所以单纯的物质交换和能量获取并没有什么意义。
薛定谔认为,生物作为我们宇宙的一部分,它自身的混乱程度也有着不断增加的自然趋势,生物的每一次呼吸,每一个动作,都在产生着熵,正是这些熵将生物体一步步地带向死亡。
为了维持生存,生命必须设法持续地摄入“秩序”,也就是负的熵,同时排放代谢废物和废热,以这种方式,将产生的熵释放回环境当中,因此生物进行新陈代谢最根本的目的,是摄入秩序,也就是说“生命以负熵为食”。
简而言之,从热力学“熵”的角度来重新认识我们的生物圈时,我们会发现太阳是一个“熵极低”的存在(聚变原料具有极低的熵),是地球最大的“负熵”来源。
地球接受着来自太阳的太阳光,并将这些“低熵”太阳光转化成了“高熵”的红外线,再辐射回宇宙空间当中。
在这个过程当中,植物通过光合作用汲取了其中的一部分“负熵”,高等动物则会通过进食,获得原本存在于植物体内的“负熵”,而动物的排泄物虽然被大大的降解,但其中的“负熵”仍有一定的余量,因此植物和微生物,依然可以利用它。
所以从根本上讲,所有的生物都是在靠着汲取“负熵”来维持生存,而整个生物圈,其实就是一个“负熵”传递的过程。
薛定谔认为,生命这种从合适环境中汲取负熵的”天赋“,与其所具有的遗传物质,有着密切的关系。
虽然遗传物质和宇宙中的其他物质一样,只是一条原子而已,但这团原子本身具有极高的秩序性,并可以通过各种物理和化学过程来汲取环境中的负熵,最终十分严格的控制着各项生命活动。
这么看来,生命就像是一台纯粹的机器,遵循着宇宙运行的规律。
其实生命的诞生或许也与“熵”有关,在机缘巧合之下有一系列特殊的化学反应,发生在了一个小的范围内,不断汲取环境中的负熵,并将产生的熵排放回环境当中,这就相当于在一个小的范围内创造了一个稳定的“低熵系统”,也就是生命的雏形。
这样我们就回到最初的话题:“生命是什么?”
生命是一个美好的巧合,是宇宙在奔向熵最大的死寂过程中,为自己创造的观众。
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