熱力學熵增規律的宇宙學與生物表達

2021-01-07 自然主義理想人生

科學誕生於哲學,它們都是人類探究世界的學科,科學走著走著,往往就會走回哲學!科學家則很容易走向某種意義上神的懷抱!大抵是因為科學世界觀的惡無限性即真理的彼岸性意味著它永遠有待於完成!

現在我們來考慮現代理論物理的宇宙學應用在體系宇宙論框架下打破熵增規律的可能性,也就是在紅移新解釋統一解決光度學佯謬與引力佯謬的基礎上(我們不需要引入暗物質暗能量並且在數學和審美上更合邏輯)與封閉勢場中熵的相對性結合起來!從而給出宇宙物質自組織為耗散結構吃進負熵獲得進化的可能解!

無限的星空,浩渺的宇宙!還有我們自己

熵,這種量與能量有關, 但又不是能量本身。熱力學系統做功的能力,並不取決於熱量本身,而取決於冷熱之間的溫差。無論一個孤立系統內含有多少能量,只要系統內的所有物體的溫度都相同,它就無法對外做功,也就是達到了平衡態!熵就是這種能量不可用(無法用於做功)的程度!玻爾茲曼用統計力學對熵進行了詮釋,為物理學引入了概率。這裡能量的秩序就是負熵!而熵,指的就是能量無序的程度,是系統內分子熱運動無序程度的一種量度,熵就是分子隨機熱運動不確定度的度量!

一個過程中的熵由兩部分組成,一部分是由於摩擦與混合產生的熵,另一部分則是熱量轉換的熵,兩者都表徵著系統內能量不可用的程度、混亂程度。

那麼我們需要知道,我們基於世界理想化的目標對星系紅移的重新解釋的背後是我們關於勢場中物理規律的相對性的演繹!而溫度這樣的熱力學核心概念也是相對的!遙遠星系的紅移意味著它對於我們來說不只是看起來比它本身要冷一些!而這種溫度的相對性可能是打破宇宙熱寂前景的思想出發點!

二、生命賴負熵為生

生命是什麼?我們要從理論物理最前沿的原理性思想去探究生命的真相,然後再回到我們的出發點重新建立我們對生命對世界的理解!並且期待在一個更高層面把以中西醫學為代表的中西文化思想成果統合為一個整體!這就是我們所謂自然主義世界理解體系!

儘管薛丁格是量子物理的先驅,是諾貝爾獎得主,但是,和其他諾貝爾獎得主一樣,他們在涉足其他領域時,也不得不犧牲一些嚴謹性,代之一些大膽推測。恰是他跨界的大膽推測,居然奠定了一門新興學科的基礎,一門整合了遺傳學和生物化學的交叉學科——分子生物學

但是,許多人認為,正是薛丁格的這本小冊子引發了一場生物學的革命!薛丁格先提出了」神秘的生物恆定性「,這種恆定性不僅伴隨著生命體的一生,還能通過遺傳代代相傳!」生命的特徵是什麼?「」一個物體怎樣才可以說是活的?食色性也,生存與繁衍是生命活動的兩大主題!順則凡,逆則仙!生命信息的返還態!修行的目標指向練精化氣練氣化神再到虛合道的進化與生命本身的進化的關係?

「一個生命有機體,在不斷地增加著它的熵——你或者可以說是在增加正熵——並趨於接近最大值的熵的危險狀態,那就是死亡。要擺脫死亡,就是說要活著,唯一的辦法就是從環境中不斷汲取負熵,我們馬上就會明白負熵是十分積極的東西,有機體就是賴負熵為生的。

如果說熵代表著能量的不可用程度,進而代表了混亂程度。負熵的正解自然應該是代表能量的可用程度,是耗散結構在系統內秩序化的原動力所在!

負熵=秩序=有序的能量=可用的能量

一個生命有機體,在不斷地增加著它的熵——你或者可以說是在增加正熵——並趨於接近最大值的熵的危險狀態,那就是死亡。要擺脫死亡,就是說要活著,唯一的辦法就是從環境中不斷汲取秩序,我們馬上就會明白秩序是十分積極的東西,有機體就是賴秩序為生的。

一個生命有機體,在不斷地增加著它的能量的不可用程度——你或者可以說是在增加能量的混亂程度——並趨於接近最大值的混亂程度的危險狀態,那就是死亡。要擺脫死亡,就是說要活著,唯一的辦法就是從環境中不斷汲取有序的能量,我們馬上就會明白有序的能量是十分積極的東西,有機體就是賴有序的能量為生的。

那麼,我們從熵的角度來看待生老病死以求深化我們對生命的理解!而不局限於細胞分裂,質粒體之類衰老的解釋!

生命有機體死的關鍵是,它的能量不可用程度達到了最大值,就是達到了無序、混亂的極限值,能量的可用程度微乎其微,它整體處在了平衡態,不再發生變化,一團靜止,了無生氣,也就是克勞修斯的熱寂說。

生命有機體活的關鍵則為,因為能量的不可用程度會自發增加,這是不可逆的,只有持續地從外部汲取有序、可用能量,才能抵抗熵增!

作為一個系統,哥德爾不完備性原理與熱力學規律的默契:如果沒有外部能量輸入,孤立系統趨向越來越混亂(熵越來越大)。如果想讓一個系統變得更有序,必須有外部能量的輸入,當然,前提是系統是開放的。當一個系統(或部分)變得更加有序,必然有另一個系統(或部分)變得更加無序,而且無序的增加程度將超過有序的增加程度!

那麼我們要解決生命體能夠短暫地違背熱力學第二定律,保持著低熵(低混亂程度)的狀態的因緣!生命的新陳代謝過程,目的就是和外界交換物質,並在這個過程中補充生命活/動所消耗的能量!新陳代謝的本質是,生命體使自己擺脫在其存活期內所必然產生的熵增加!

整個生物圈其實就是一個負熵(秩序)循環「傳遞」的過程。

任何一個組織和文明實際都是千方百計想出各種方法,在不違背自然規律的情況下,減少系統的熵—這種遠離平衡的能力,只有開放系統才有。

萬物都有熵增的趨勢,熵減少並不能憑空產生。

生命通過進食維持自身的低熵狀態,就需要把自身產生的無用能量,以代謝廢物和廢熱的形式排放回所在環境中,這就增加所在環境的熵!消耗的能量更大,吸收的物質更多,導致環境的熵增比以往更大。從RNA到DNA聚合體再向單細胞演化。單細胞只能繼續向更高級的多細胞進化,又因為孤立系統無法獲取足夠的能量,所以多細胞開始移動,並且產生了感知能力,比如視覺、嗅覺、聽覺等。

生命走上了智能的進化之路王東嶽稱為遞弱代償。

即生命的熵減過程,會加劇環境的熵增,於是環境會變得越來越惡劣。

生命為了生存,為了獲得足夠的能量和物質,必須變得更加智能…

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    於是科學家為了穩固熱力學三大定律,定義了熱力學第零定律:如果兩個熱力學系統均與第三個熱力學系統處於熱平衡,那麼它們也必定處於熱平衡。也就是說熱平衡是傳遞的。這一定律定義了「溫度」的概念。 熱力學第二定律也是熵增定律的基礎。他也被稱為任何物理定律的起點。很多科學家悲觀的說,熵增定律是讓宇宙明晰,讓萬物都絕望的終極定則。
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    愛丁頓爵士也曾說:「我認為,熵增原則是自然界所有定律中至高無上的。如果有人指出你的宇宙理論與麥克斯韋方程不符,那麼麥克斯韋方程可能有不對;如果你的宇宙理論與觀測相矛盾,嗯,觀測的人有時也會把事情搞錯;但是如果你的理論違背了熱力學第二定律,我就敢說你沒有指望了,你的理論只有丟盡臉、垮臺。」
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  • 「喬諾商學院」熵增定律:為什麼熵增定律讓好多人一下子頓悟了
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    大多數人也已經習以為常,不當回事,其實他們背後隱藏著我們這個宇宙的最基本規律——熵增定律,萬事萬物都在遵循著這樣的規律。對於教育孩子,同樣遵循著這樣的規律。熵其實就是一個熱力學單位,跟米、千克等單位一樣,只不過它是用來度量一個體系內的混亂程度。也就是說體系內的混亂程度越高,熵的數值也就越大。理解了「熵」,那麼「熵增定律」我們也就容易理解了。所謂的熵增定律是指在一個孤立系統裡,如果沒有外力做功,其總混亂度(即熵)會不斷增大或保持不變,絕對不會向熵減的方向發展。
  • 熱力學
    源於古希臘語θερμός及δύναμις)是研究熱現象中物態轉變和能量轉換規律的學科;它著重研究物質的平衡狀態以及與準平衡態的物理、化學過程。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要,對化學、化學工程、航太工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程及材料科學等科學技術領域也很重要,甚至也可以應用在經濟學中。熱力學是從18世紀末期發展起來的理論,主要是研究功與熱量之間的能量轉換;在此功定義為力與位移的內積;而熱則定義為在熱力系統邊界中,由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質,而是在熱力過程中所產生的。
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    這個規律包括我們 所有生命和非生命的演化規律 ,生命裡又包含著個人和群體的演化規律。非生命: 比如物質總是向著熵增演化,屋子不收拾會變亂,手機會越來越卡,耳機線會凌亂,熱水會慢慢變涼,太陽會不斷燃燒衰變……直到宇宙的盡頭——熱寂。生命與個人:比如自律總是比懶散痛苦,放棄總是比堅持輕鬆,變壞總是比變好容易。
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    然而科學家們發現,在這些規則中,有一條規則尤為重要,這就是著名的熱力學第二定律,也就是我們所謂的熵增定律!關於熵的問題,想必許多人都聽到過這個字,但卻不了解其中的意義,事實上,在物理學上,熵這個概念的形成也經歷了許多時間!熵是什麼?
  • 熵增定律:讓無數迷途者頓悟的終極定律
    這個規律包括我們所有生命和非生命的演化規律,生命裡又包含著個人和群體的演化規律。非生命:比如物質總是向著熵增演化,屋子不收拾會變亂,手機會越來越卡,耳機線會凌亂,熱水會慢慢變涼,太陽會不斷燃燒衰變……直到宇宙的盡頭——熱寂。▲場庫《宇宙的未來》(一定要看!)
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    薛丁格在《生命是什麼》提及一句話,「人活著就是在對抗熵增定律,生命以負熵為生。」如果你稍加留意,會發現生活中的事物,有這樣一種慣性,桌子不擦會蒙生灰塵,家裡幾天不清理,會發現很多東西,都擺放得亂七八糟,杯子幾天不洗會有汙垢,鋼鐵沾了水會鏽跡斑斑等等。這些都跟我們生活息息相關,如果我們任由它去發展,是不是就會變成一個很無序的狀態。
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    熱力學第二定律:熵增定律在這個時候,隨著科學的發展,牛頓經典力學的一些局限性也暴露了出來,比如牛頓經典力學認為力學過程是可逆的,可逆性是指時間反演,即過程按相反的順序進行。在經典力學的運動方程中,把時間參量 t換成-t,就意味著過程按相反的順序歷經原來的一切狀態,最後回到初始狀態。
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    總之,生命體是開放的、不可逆的非熱力學平衡體系。平衡態是無序的,而非平衡態則是有序的根源,這是與熱力學第二定律一致的,也是符合熵增原理的。薛丁格生動地用「生命賴負熵為生」這一句名言概括。雖然如此,生命的減熵行為卻起不到任何效果,畢竟在浩瀚無垠的宇宙當中,人類等生命簡直是渺小到可以忽略不計。