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生命是靠什么维持运转的

(2022-10-26 15:54:43)
分类: 学习
生命是靠什么维持运转的

物理学大师埃尔温·薛定谔1944年写一本经典生命科普著作《生命是什么》,一个人跑了一会儿步,又是出汗又是喘气,身体里原本有序的有机物被消耗,以二氧化碳和水的形式排出体外,人体这个系统的混乱程度同样增加了,这也是熵增的体现。
大自然中发生的一切,都意味着它所在的那部分世界的熵在增加。世间万物如此,对生物来说也是如此,不管是走路、呼吸还是心脏跳动,所有生物都在时时刻刻增加着自身的熵。生物的熵增什么时候是个头呢?当生物自身的熵达到最大值时,组成这个生物的所有原子,就会以最混乱的状态重新回归宇宙,尘归尘、土归土,所以很明显,熵增的尽头就是死亡。
对生命来说,熵不断增大是非常危险的,因为增大到一定程度就会死去。那为了延续生命,生物又是如何应对的呢?答案就是我们这部分讨论的主题,生命要以负熵为生。
那什么是负熵呢?其实也很好理解,既然熵是对系统混乱程度的度量,所以“负熵”和熵就正好相反,是对“系统有序程度的度量”。
生物又是如何从外界引入负熵的呢?这个过程我们再熟悉不过了,那就是吃、喝、呼吸、睡觉,专业术语叫新陈代谢。
换句话说,生物体会通过新陈代谢,向自身引入一连串负熵,来抵偿由生命活动产生的正熵。正是在这种分析的基础上,薛定谔才提出他的观点:生命要以负熵为生。
他说:有机体有一种惊人的天赋,能将秩序和有序集中到自身,或者说能从适合的环境中“汲取有序性”,从而避免它的原子衰退到混乱之中。从这个角度来看,生命之所以神奇,就在于它能在一个永远熵增的世界里不断获得负熵。
薛定谔的这一论述可谓是语出惊人,它直击生命活动的最本质原理,用物理学的视角解释了生物学的根本问题。沿着这一理论,我们能为很多生命现象给出合理解释。比如你有没有想过,为什么我们的身体会不断向外散发热量?其实从熵的角度来看,身体散热不是一个偶然现象,而是一个必要行为。因为我们的身体在不断产生熵,而身体通过散热来降低自身的温度,其实就是在清除身体中多余的熵。同样的,为什么温血动物比冷血动物更有活力呢?其实这也和熵有关,因为温血动物的体温比较高,和环境的温差更大,身体的散热速度也就更快,这意味着熵能以更快的速度发散出去,所以相比于冷血动物,温血动物能承受强度更大的生命活动,跑得更快,跳得更高,大脑也更聪明。

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