生命與熵

什么是熵

熵/shāng/是一個(gè)可以計(jì)算的物理量,當(dāng)不確定性越大子姜,熵越大,不確定性越小楼入,熵值越小哥捕。

用熱力學(xué)第二定律來解釋牧抽,在一個(gè)獨(dú)立的空間里,高能量的分子會(huì)向低能量的位置移動(dòng)扭弧,直到整個(gè)空間達(dá)到平衡狀態(tài)阎姥,即沒有能量差记舆。

從熵的角度則是環(huán)境從低熵向高熵的一個(gè)變化過程鸽捻,分子的不確定性變得越來越大。

自然的狀態(tài)實(shí)際是一個(gè)熵增的狀態(tài)泽腮,就比如冰在常溫下會(huì)慢慢化掉御蒲,達(dá)到兩者熱量的平衡,熵值最大诊赊。

熱力學(xué)與熵值.png

生命演化

初級(jí)生命對(duì)抗環(huán)境變化的能力很弱厚满,一點(diǎn)溫度的改變就足以殺死病毒,跟人類對(duì)比碧磅,病毒的生命形態(tài)更初級(jí)碘箍,對(duì)抗熵增能力差。

在早期地球鲸郊,復(fù)雜生命還沒有出現(xiàn)丰榴,最初的有機(jī)物為了能在復(fù)雜的環(huán)境中形成穩(wěn)定的物質(zhì),避免被環(huán)境打散成無序混亂的平衡狀態(tài)秆撮,必須以某種方式不斷進(jìn)化來對(duì)抗熵增四濒。

生命使用的方式是用RNA(DNA)記錄生命形態(tài),通過群體大量不斷的突變來尋找答案职辨,用自身的生存結(jié)果來驗(yàn)證答案盗蟆,突變正確的則保留下來,錯(cuò)誤的則沒有存活舒裤。

生命本身不知道抵抗熵增的正確答案喳资,RNA記錄之前的正確解法,大量突變就是盡可能找出問題的無窮解腾供,生存結(jié)果類似被老師批試卷仆邓,這是生命的學(xué)習(xí)過程。

經(jīng)過漫長時(shí)間的不斷學(xué)習(xí)和試錯(cuò)台腥,越來越復(fù)雜的生命形態(tài)慢慢出現(xiàn)宏赘,從而能更穩(wěn)定的對(duì)抗熵增,完成生命的演化黎侈。

生命以負(fù)熵為食

生命的本質(zhì)其實(shí)就是對(duì)抗無序和混亂察署,也就是熵值最大的情況。

那人如何對(duì)抗熵增呢峻汉?薛定諤在《生命是什么》這本書中寫過:生命為避免衰退到平衡狀態(tài)贴汪,通過新陳代謝維持脐往,也就是我們所說的吃、喝扳埂、呼吸业簿、光合作用等等。通過新陳代謝阳懂,生成新的細(xì)胞替換死去的細(xì)胞梅尤,從而維持機(jī)體的穩(wěn)定。

當(dāng)一個(gè)人死亡岩调,肉體化為塵土?xí)r巷燥,曾經(jīng)組成這個(gè)人的分子狀態(tài)最為無序和混亂,一個(gè)人熵值最大的時(shí)候就是他死亡的時(shí)候号枕。要擺脫死亡缰揪,唯一的辦法就是在環(huán)境中不斷地汲取負(fù)熵。

宇宙熱寂

假如把宇宙當(dāng)做一個(gè)獨(dú)立的整體葱淳,宇宙中所有的物質(zhì)都在趨于平衡和無序钝腺,從高能量流向低能量,從高密度流向低密度赞厕,當(dāng)達(dá)到完全平衡的狀態(tài)時(shí)艳狐,我們把它叫做熱寂。

這是一個(gè)很悲觀的觀念坑傅,在不可預(yù)見的未來僵驰,所有的物質(zhì)都會(huì)平衡,不會(huì)有星系唁毒、太陽蒜茴、地球、生命浆西,這些宇宙中所有的物質(zhì)都以一種混亂無序的狀態(tài)存在粉私,就像宇宙死亡了一樣。

有人看到這個(gè)觀點(diǎn)可能會(huì)舉例說“現(xiàn)在人類的能源利用率越來越高近零,從最初的煤炭诺核、石油、核能久信,到未來的戴森球窖杀、反物質(zhì)捕捉器都能源源不斷提供能量,足以創(chuàng)建璀璨的文明史”裙士,然而這種論點(diǎn)并不能否認(rèn)宇宙最終的歸宿入客,敵不過基本規(guī)律,只能尋找一絲自我安慰罷了。

人類在探索這些終極問題的時(shí)候顯得太渺小桌硫,比如宇宙的目的是什么夭咬?生命最初是怎么形成的?真的希望在有生之年能知道這些答案铆隘,到時(shí)候就像大劉寫的那篇《朝聞道》則夕死卓舵,也就無憾了...[皺眉]

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