從熱力學第二定律的角度論述生命活動的本質

1、從熱力學第二定律的角度論述生命活動的本質從熱力學第二定律的角度論述生命活動的本質王博041211021120111021一摘要摘要：熱力學系統(tǒng)所進行的不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)之間有著重大的差異，這種差異決定了過程的方向，人們就用態(tài)函數(shù)熵來描述這個差異，薛定諤曾經說過：“生命以負熵為生。”從宏觀來看生命（正常死亡的生命）過程就是一個熵增的過程，始態(tài)是生命的產生，終態(tài)是生命的結束，這個過程是一個自發(fā)的、單向的不可逆過程。二知識背景知識背景18

2、50年，克勞修斯在卡諾的基礎上統(tǒng)一了能量守恒和轉化定律與卡諾原理，指出：一個自動運作的機器，不可能把熱從低溫物體移到高溫物體而不發(fā)生任何變化，這就是熱力學第二定律。不久，開爾文又提出：不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響；或不可能用無生命的機器把物質的任何部分冷至比周圍最低溫度還低，從而獲得機械功。這就是熱力學第二定律的“開爾文表述”。奧斯特瓦爾德則表述為：第二類永動機不可能制造成功。在提出第二定律的同時，克勞修斯還

3、提出了熵的概念S=QT，并將熱力學第二定律表述為：在孤立系統(tǒng)中，實際發(fā)生的過程總是使整個系統(tǒng)的熵增加。但在這之后，克勞修斯錯誤地把孤立體系中的熵增定律擴展到了整個宇宙中，認為在整個宇宙中熱量不斷地從高溫轉向低溫，直至一個時刻不再有溫差，宇宙總熵值達到極大。這時將不再會有任何力量能夠使熱量發(fā)生轉移，此即“熱寂論”。作為描述熱力學系統(tǒng)的重要態(tài)函數(shù)之一，熵的大小反映系統(tǒng)所處狀態(tài)的穩(wěn)定情況，熵的變化指明熱力學過程進行的方向，熵為熱力學第二定律提

4、供了定量表述。三基于熱力學第二定律理論對生命活動本質的思考基于熱力學第二定律理論對生命活動本質的思考宇宙萬物的一切變化都在熱力學的掌控之中，包括兩種形式的能量之間的轉化，物體與物體之間熱量的傳遞，做功與能量的轉變。熱力學第二定律是所有物理定律的基礎，因為它界定了一切變化的方向，包括本文所要討論的生命本質既時間流向。熱力學第二定律與時間流逝熱力學第二定律與時間流逝早在1851年開爾文就根據(jù)熱力學第二定律推測宇宙內所有的變化都會沿著有去無回

5、的方向進展，他提出“時間是有箭頭的”，這也是最初的以熱力學對生無序到有序，向著熵減少方向轉化（δS≤0）。主宰這一過程的本質力量是人體基因——DNA。DNA通過與各種調控因子（主要是各類蛋白因子）的特定專一性有序相互作用，基因表達與遺傳信息的傳遞受到生命這一復雜巨系統(tǒng)精確的協(xié)同與調制，從而保證生命體系各種物理、化學與生物學等過程的正常運轉。生命過程的對立面即是死亡。人體內源的細胞基因，主要指調控基因及重要結構基因元件，由于各種體內、體外

6、致癌因素，導致上述重要關鍵基因元件的異常突變——即所謂的細胞基因癌變，因而造成人體正?；蚪M的異常活化，細胞無節(jié)制地擴增，使有序向無序轉化，加速生命的耗散，熵值異常增大。當熵值增至無窮大時，人的生命便終止了。熱力學第二定律與意識熱力學第二定律與意識生命之所以區(qū)分于其他物質，就是在于生命有獨立的意識。從某種角度講，熵值的增加導致了整個宇宙由簡到繁的發(fā)展過程，而這種歷史軌跡就是為了增加“意識”的選擇，熵值的增加使意識以時間為軸有了方向。隨著

7、整個宇宙趨向于無序，隨著生命個體的整個時間分配給不同的年齡而導致了年齡的增長，生命的意識也是由簡到繁的過程，也與年齡的增長同步而接受了更多混亂的來自外界的知識和對環(huán)境的認知，從而是自己更加的智慧，頭腦中的東西更為復雜。同時正是由于意識的增長人類的智慧不斷發(fā)展，從而就有科學家發(fā)現(xiàn)了“熵”這一理論來解釋宇宙萬物的普遍規(guī)律。從這個角度來講，所有以上推論滿足了物理學中的“環(huán)”，也就是經過一系列的分析之后最終的推論與最初的猜測完美地吻合。四思考與

8、結論思考與結論我們看到熱力學第二定律決定著宇宙萬物發(fā)展變化的一切基本規(guī)律，它決定了時間的走向，宇宙的起源和滅亡以及一切生命活動的本質所在。越發(fā)發(fā)現(xiàn)，“熱力學第二定律”在生命科學中具有重大的作用，它將生命個體在理論上與生態(tài)系統(tǒng)，以至于整個宇宙相聯(lián)系起來。這種說法與我國古代的“天人合一”，“天道永恒”想通。從宏觀來看生命（正常死亡的生命）過程就是一個熵增的過程，始態(tài)是生命的產生，終態(tài)是生命的結束，這個過程是一個自發(fā)的、單向的不可逆過程。而這