※ 引述《Keelungman (:3)》之铭言： : ※ 引述《wishbewiser (wish be wiser)》之铭言： : : as title : : 这是热力学里的定律吧 : : 请问这是那一个定律 : : 我不是物理本科系 : : 不过很常听到　各种state会往能量最低的方向走 : : 想研究一下 : : 谢谢指点 : 因为系统内的能量转移到系统外时, 通常乱度会上升 : 所以系统自然倾向於往 "系统内的能量变低" 的方向走 http://203.68.20.65/science/content/1973/00050041/0011.htm 可以参考看看 生命与热力学第二定律 -------------------------------------------------------------------------------- 远在二十亿年到四十亿年前，地球上已慢慢地有了生命物质的存在。到今天，我们仍无法 确定到底这些生命物质是突然由非生命物质自然地转变而成，或是来自其他星系的种子所 繁衍而成的。然而不论在第一或第二种情况下，我们皆能大胆的假设：生命物质来自无生 命物质。近年来一些人努力在研究无生命物质转变成生命物质（如从试管造生命的现象） ，使人们更能了解一些生命现象的理论。 既然我们假设生命来自无生命，那麽生命与无生命必有其相异之处吧！到底这二种现象有 什麽不同呢？因为至今我们仍不能了解生命的奥秘，所以我们不能够给「生命」一明确的 定义。但是从分辨动物、植物、与矿物的过程中，我们将可合理地推论出有生命物质的共 同特徵：如运动、生殖、成长、新陈代谢、适应、感觉等等。但是这些现象也可能在无生 命物质中找到，例如计算机可以思考，火车可以运动，有些自动控制的仪器可以复制等等 。不过其中倒有一项很大的区别：生命物质乃能将各种生命特徵一致地，复杂地表现出来 ，而非生命物质则不能，这可从计算机不能挖沟，不能享受诗篇的美感，不能有道德的情 操看出。由於生命物质乃受制於物理与化学定律，在理论上，我们不得不承认：我们能制 造有生命的怪物。但是我们也不得不承认这些怪物是与我们人类在本质上是相同的，只不 过是我们创造他们，而非由怪物创造我们。 生命乃有其历史的演化过程，首先一些简单的阶层，经过长时间的进化而成为复杂的阶层 。目前最能表现出进化的伟大与复杂乃在於人类，而人类藉他所拥有的智慧，正将进化扩 张至各种环境，如实质的房屋与机器，如抽象的知识与眼光。这种社会的进化乃称为文明 ，由於文明乃是人类所促成的社会进化，因此目前我们不能洞察出这种进化是好是坏，只 有待历史去证明了。 不管近日科学的进展神速，仪器的设计巧夺天工，我们仍无法想像生物体居然能在极微小 的尺度下将生命的现象表现出来。一架巨大的电子计算机需供以数十万瓦特的电能才能使 其操作，而我们人脑只需数十万分之一瓦特的能量便能使我们思考。而且更令人惊讶的是 ：在非常小的体积的精子中，居然能带有二分之一的遗传密码，这简直让人不得不赞叹生 命的伟大。 到目前所述，我们晓得生命物质乃继续在进化与繁殖，并且在一极微小的体积内保持其固 有的组织，使之有条不紊。但是热力学第二定律谓在一隔绝系统中此物系将趋向最大乱度 的状态，初看之下，我们会认为热力学第二定律是与生命现象冲突的，因为生命趋向有组 织有系统，而第二定律谓物系应趋向混乱，无组织。为了要更深入地去研究这一问题，我 们应更精确地来说明热力学第二定律：物系的乱度(entropy)并不是在一自发反应物系中 唯一的特性，还有一重要的参数──自由能(free energy)存在着。自由能乃可定义为可 作功的能量，而一个自发的过程，必须在有自由能消耗的状况下才能够发生。在一个隔绝 系统中，自由能F与乱度S的改变有下列式子的关系：△F=△H－T△S，其中△F代表自由能 的改变，△H代表热含量(enthalpy)的改变，T是绝对温度，△S是乱度的改变。由此等式 我们可推得：虽然热力学第二定律指出一隔绝物系将趋向最大乱度，但却也容许在有自由 能的供给下而增加此物系的组织状态，减低此物系的乱度。一旦自由能停止供给之後，生 物体将踏上最无组织的状态（即乱度最大的状态），而步上死亡之途。这种连续供应自自 能的状态乃称为稳定状态(steady state)，稳定状态并不表示平衡状态(equilibrium state)因为在平衡状态时的物系将有最大的乱度与最低的能量，而稳定状态乃在於供给能 量，而使物系达及某一稳定，有组织的状态。物理世界中有许多模型可解释稳定状态，如 一瓶水的水温要使其达及某一与外界不同的温度後，然後保持定值，则必须供给能量，这 种保持温度的现象，有如人体的体温现象，只是人体体温是进化上的结果，而固定温度的 水乃仅仅我们供给其能量便能达及。 在生物界中，许多微小的组织便能吸取外界的能量，使用外界的能量，而处在一稳定的状 态下。做为一个生物学者，我们认为这种组织乃是在自然天择下而结合在一起的。而且这 些组织所表现出来的现象，并不与热力学第二定律有所抵触。太阳不断的供给能量，而有 各种生命的组织产生。而且不论人类智慧发展到能有组织的整理各种图书，有组织的制造 各类计算机，也不能够与基因的排列组成的复杂性来比较。 五十亿年前，那时地球还没有生物存在，而太阳的能量皆被迅速的消耗成无用的热能而辐 射到外太空去。随着逝者如斯的岁月，一些无生命的小物系慢慢变得更能利用阳光的能量 ，而慢慢的进化。今天，不论生物体的成长或城市的建造，无一不与太阳有关，这欣欣向 荣的稳定环境乃称为生物圈(biosphere)。 除了热力学第二定律外，热力学第三定律谓当物质趋向绝对零度时，此物质的乱度亦趋向 零值。我们可能假设「第四」定律为：在长时间的变迁下，原子的排列，温度的现象，稳 定的能量供给，可能在昼夜循环中突然改变(fluctuation)，而且生物体愈趋向复杂性， 将使自由能的供应率大大的减低。从天文学家的口中，我们晓得除了地球外仍有其他的星 系，并可能有生命的现象，使我们不得不认为进化论并不是一种伟大的巧合，而是自然界 中不可否认的事实。 综合上述，我们晓得生物世界与物理世界并不相冲突，生物世界乃是物理世界中的一完整 的部分，而生命现象也是物理现象中一种令人迷惑，令人惊奇的特殊状态罢了。（译自： Ariel G. Loewy着的Cell Structure and Function) --

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