五千年(敝帚自珍)

主题:自从达尔文以来的进化论的最重要进展 -- 心文连博

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家园 你这段评论表述窃以为有点问题,非常令人困惑

2004年的这个问题,今天终于有了答案,一个生态系统通过自然选择的方式产生进化过程,它耗散能量,增加熵,整个系统趋向均衡态(熵最大)。尽管它是有生命的,但是符合如下特点:趋向均衡态,没有高能的外部环境。

生态系统包括生命和其外部环境两个部分,如果要讨论熵变和能量传递与进化的关系,不宜合在一起讨论。因为“进化”是对生命体本身而言的,而不是对生态系统而言。

生物体为维持本身的低熵状态,需要摄取外界有用的能量,并排出热量和排泄物,从而增加了外部环境的熵值,这个外部环境既包括生态系统中,生物体的外部环境,也包括生态系统外的环境。生物体的熵值在生活中降低了或者维持为常数,而外界系统的熵则增加了。要想降低外界系统的熵,唯一的方法就是向更外界的系统摄取有用能量并排放熵(太阳能之所以重要,就是如此)。

所以讨论整个生态系统的熵变,对生物学来说恐怕意义不大,不如把生物体和其外部环境分开讨论比较好。

还有这个“能量”也比较令人困惑,因为“热能”也是能量,但系统热能的增加则伴随着熵值的升高而不是降低。就像红字所标示的,最好是写成“有用的能量”。

这个“均衡态”的表述我觉得并不是什么令人惊异的新发现,自组织现象尤其是生命现象的出现本来就不否定总系统的均衡态趋势。

生命现象令人惊讶的地方是在于:处于不均衡态(用行话说,远离平衡态)的子系统(生物)竟然可以自发出现,不需要更高级的某种智慧(上帝)“刻画”出来。不令人惊讶的地方则在于:这种现象是决定性的,至少低级的自组织现象比如化学斑图,是完全可以由一些已知的动力学方程预言的,至于生命,同样如此,只不过,也许现在我们的科学水平还没有到那一步,还不了解全部必须的条件罢了。

这里的决定性,并不是说某种动物一定要长四条腿,决定性也是有档次的,跟系统的性质有关的。还以我专业涉及的一氧化氮化学斑图为例,出现的图样比如螺旋波,其波长决定于反应物压力和温度,但其出现的位置,就不一定了,跟具体的样品表面的粗糙度之类都有关系,这个在生命演化中,大概就可以类比为某些“偶然性因素”比如星星撞地球毁灭恐龙,之类。

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