[杂文]:活着的关键词:秩序、获取、奉献
发布时间:2014-05-16      作者:钟传祎       来源:办公室

《科学世界》2013年第十期特别策划:生命之熵,介绍了生命与非生命的界限。生命是什么?操纵生命的原理是什么?“活着”意味着什么?科学家们一直在研究、探索,但至今没有统一的答案。关于生命的千古之谜,表现在哲学上,则是哲学家一直争论不休的本质问题:我是谁?从哪里来?到哪里去?

薛定谔是奥地利物理学家,量子力学创始人之一。量子力学是研究电子、原子等微观世界的一个屋里学分支。薛定谔方程是量子力学最基本的方程之一,被誉为世界上最伟大的十大方程之一。薛定谔试着用物理学和化学原则解释生命现象,写出著作《生命是什么》,“这部书奏响了揭示生命遗传微观奥秘的序曲”,“是一部开启现代生命科学新纪元的巨著”,书中提出“生命以负熵为生”,用“熵”这一物理学概念破解生命之谜。

怎么理解这个观点?首先要理解何谓“熵”。熵是热力学、统计物理学领域应用广泛的一个概念,是用来定义物体或空间状态的“无序程度”或“混乱度”的参量,简单来说,熵代表无序、混乱。在封闭的空间,熵总是增加的,封闭的空间意味着没有能量的交换,对物体放任不管,听任自然发展,物质将不断走向混乱,无序程度越来越大,以至于物质原来的结构不复存在,这是一个熵增的过程,也是物质消亡的过程。如果物体处于一个开放的空间,能够和外界进行能量和物质的交换,熵则维持不变或递减,物质维持原状或者变得更有序,结构更复杂,更有活力。所谓流水不腐户枢不蠹,不断和外界接触的过程,就是结构不断稳定的过程,是保持物质不变的基本条件,在这个过程中,物质和外界交换能量,维持熵的不变或递减,保持自身结构的优化和稳定。

这样,我们就可以解读“生命以负熵为生”了。生物处于开放的空间,和外界形成广泛的互动和交流,不断地从外界摄取能量,以维持自身的有序状态,吸取能量越多,熵减越大,自身结构越有序,越复杂,生命力也就越强盛;反之,吸取的能量越少,和外界的交换越少,不足以维持熵的平衡,熵值增加,物质逐步走向无序,生命开始衰老,生命力衰弱。当物质不在和外界交换能量、物质,开始处于封闭状态,熵值不断增加,物体结构开始崩溃,最后物质不再存在。

现在我们来看看生命消亡的过程。我们知道,地球上所有生物的组成元素的比例都大致相同。当一个生物体死亡后,它的组成元素和活着的时候没有区别,生物死亡的瞬间,体重也没有变化。这就是说,如果把生物分解到元素层面,就没有生和死的区别。但从物质和外界的互动来看,生物死亡意味所处空间封闭,和外界切断联系,不能和外界交换能力和物质,不能从外界吸收营养,也就不能维持熵减,或者说负熵,生物结构开始毁坏,走向无序和混乱,最终失去自身结构,失去原形,不再存在以此命名的生物特征。因此,生命以负熵为生,即是生命在开放的空间,通过不断吸收营养,确保熵不变或者递减,保持生命结构的有序、复杂。生命的过程就是维持或者优化自身结构的有序、复杂,越复杂有序的结构,熵值越小,所需能量越大,和外界的互动越强,所表现出的生命力越旺盛。

我们说,人是生命的高级形式,意味着人的生命结构及其复杂,人的大脑就充满神奇,是人体结构最复杂的部分,同时大脑也是耗费能量最大的地方,据说爱因斯坦的大脑是最重的,当然其复杂程度也是无人可及,这也就说,大脑和外界的互动是最强的,我们每天所接收的无数信息,都在不断优化大脑的结构,确保大脑的活力。

当然,生物在吸收能量和外界互动的过程中,不可避免地要放出热量,消耗的越多,放出来的也越多。当这些热量成为正能量,我们赋予这种放出一个积极的标签:奉献。

 这就是生命的三个关键词:秩序、获取、奉献。