生命與負熵

這是EagleFantasy寫的一篇物理小論文，我很喜歡，能讓我對熵有點兒瞭解，為什麼要瞭解熵，因為在我的頭腦裡一直存在著一個平衡系統（從長趨勢周期看，今天所做的何事、說的何話都會對將來產生疊加結果，通俗一點講就是任何的謊言都會有被拆穿的一天），至於靠不靠譜就得進一步去證實。

原文：生命與負熵

熱力學第二定律說道：在孤立熱力學系統中，系統的熵永不減少。熵是用來表征系統混亂程度的物理量，因此這條定律實際上是在說，孤立系統的混亂程度永遠是在增 加的。直到達到熱平衡，系統的熵達到瞭極大值，系統狀態將不再改變，歸於沉寂。“落葉永離，覆水難收；欲死灰之復燃，艱乎其力；願破鏡之重圓，冀也無端； 人生易老，返老還童隻是幻想；生米煮成熟飯，無可挽回。”【1】無數自然現象，無不印證著熵增原理的正確性。

然而，生命現象卻似乎是個例外。生命是一種總是維持低熵的奇跡。一個生命，在它活著的時候，總是保持著一種高度有序的狀態，各個器官各個細胞的運作井井有條。它並不會立即達到一種類 似熱力學平衡的不再活動的狀態，相反，生物能夠主動“做某些事情”、運動以及不斷與外界進行物質能量交換恰恰是生物區別於普通物體的一個重要因素。而一個 生命一旦死去，就會很快被熵增原理的強大威力給收服，很快將趨於熱平衡狀態，變成一片死寂的一堆極其無序的物質。那麼，究竟是什麼原因使得生命看似違背瞭 普適的熵增原理呢？

問題的根源就在於，熱力學第二定律隻是用於“孤立系統”，即與外界沒有物質、能量交換的系統。而生命之所以能長時間維持自身處在低熵有序狀態，其秘訣正是在於它與外界的物質能量交換，即新陳代謝。

我們要搞清楚的是，新陳代謝的目的本質並不是交換物質。構成我們身體的原子，無非就是碳氫氧氮磷硫，和外界的普通原子沒有什麼區別，僅僅交換原子並不能給生命帶來直接好處。

更應該明確的是，新陳代謝的目的本質也不是交換能量。似乎很長一段時間裡，人們一直把吃飯喝水看成是單純的吸收能量，認為生命以能量為生，而且至今大部分沒 有學過物理學的人也是這麼看待的，人們滿足於這樣一種簡單的理解。但是，“其實這非常荒唐，因為一個成年有機體所含的能量跟所含的物質一樣，都是固定不變 的。既然體內一個卡路裡跟體外一個卡路裡的價值是一樣的，那麼，確實不能理解單純的能量交換究竟有什麼用處。”【2】

那麼，新陳代謝的本質究竟是什麼呢？到底是怎樣一種物理過程使得生命得以維持低熵，避免死亡呢？其答案就是，從環境中不斷地汲取負熵，生命以負熵為生。或者說新陳代謝的本質就是，從外界不斷地汲取負熵，以抵消生命運作過程中不得不產生的熵增。

負熵就是熵的對立，熵代表的是無序，而負熵表示的則是有序。汲取負熵，可以簡單的理解為從外界吸收瞭物質或者能量之後，使系統的熵降低瞭，變得更加有序瞭。 因此，我們吃的東西必須本身非常有序，即食物必須低熵，所以我們動物隻能吃生命。植物則有所不同，對於植物來說，最根本的負熵來自太陽的陽光。陽光是整個 地球上所有生物所汲取的負熵的根本來源。因此，我們以後不要隻感謝太陽帶給我們的無限能量，一定要在後面加上一句，感謝太陽帶給我們的負熵~！與此同時， 我們的身體不斷地向外界輻射紅外線，這就是帶走生命運作增加的熵的一種方式；另一種方式是排泄，顯然排泄物的混亂程度是比我們的食物更高的。

有人可能會問，鉆石之類的晶體，它們的熵也是很低的，如果新陳代謝隻是為瞭汲取負熵，為什麼人們不能吃鉆石為生呢？我們所能給出的回答是這樣的，鉆石確實是 處在一種低熵的狀態，這點大傢都承認。但是生物體本身的熵很低，要維持這樣一種低熵狀態本身一定是一件很難的事情，需要很復雜的機制才能做到這一點，所以 人們能吃的東西就不僅僅低熵就可以瞭，而是通過自然選擇，僅僅隻有某一小部分低熵的物體是可以被吸收利用的。真實自然選擇的結果就是，鉆石不能成為食物， 而肉、菜之類的東西就可以。但是我們也不能排除在科技高度發達的未來會存在某種機器人，單靠吃晶體就能活…

生命以負熵為生，也許，這就是生命的本質吧。

參考文獻：