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從熵的角度看生命是什麼,死亡是有序到無序的結果

2022-01-18由 半杯海島冰茶 發表于 畜牧業

熵的單位是什麼

從古至今,我們都在討論人類何為而存在,從哪裡來到哪裡去的問題。而討論的前提就是我們必須承認某件事物是真實的,不然我們將永遠問下去。

隨著現代科學的發展,讓我們知道了許多人體的結構,我們的身體是由大量的原子來構成的,人體百分之七十的質量是水,每個水分子帶有兩個氫原子。而其他有機分子也帶有多個氫原子,

在人體內氫原子最多是毋庸置疑的,但是從質量上看自然是氧的含量最多了。

從熵的角度看生命是什麼,死亡是有序到無序的結果

據科學家大約估計,人的身體中約含有

7,000,000,000,000,000,000,000,000,000

個原子。當然了這樣的資料依據體重因人而異,只能作為參考。

那麼你是否想過為什麼人體需要那麼多的原子來構成?如果我們只是一個單細胞生物,那麼當然不需要那麼多的原子了,但是我們的思想和身體系統必須要擁有那麼大的原子數量才能維持正常的工作。

讓我們先考慮下面的問題:為什麼像人腦這樣的器官和附著在大腦上的感覺系統必須由大量的原子組成?

從熵的角度看生命是什麼,死亡是有序到無序的結果

原因是我們的大腦和其他的器官作為一個整體,它直接同外部環境進行相互作用。讓我們假設有一臺機器,那麼當組成這臺機器的原子量不夠大的時候,其中的大部分原子就會大機率的被外界干擾,從而隨之從系統的

有序性中偏離

,從而導致這臺機器無法正常工作。假如大腦成了一臺精巧而靈敏的足以反應並記錄來自外界的單個原子的碰撞的機器,那麼這樣的大腦系統是不可能存在的。

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所以,

我們所說的思想本身是一個有秩序的東西,它必須建立在大量的有序性的系統中,從統計學的角度看,單個原子的乃至分子都具有無序性,但是大量的這些物質將呈現宏觀的有序性,這些都是經過實驗論證過的。

講到這裡,我們不得不講熵的概念。

熵是什麼

熵一般是指對某些物質系統狀態的度量,以及某些物質系統的狀態可能出現的程度。 熵的最早概念是

德國物理學家克勞修斯在1865年

提出的。首先,它在熱力學中得到了廣泛的應用,然而,在當時,熵只是一個可以用熱變化來衡量的物理量,其本質至今仍未得到很好的解釋。直到統計物理、資訊理論等一系列科學理論發展起來,熵的本質才逐漸被闡明,

即熵的本質是系統的“內部混沌尺度”。

首先,我們必須強調,熵不是一個模糊的概念或概念,而是一個可測量的物理量,如一根棍子的長度、物體某一點的溫度、晶體的熔化熱、物質的比熱等。

在絕對零度(約等於-273.15攝氏度)下,任何物質的熵都等於零。

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1877年前後,玻爾茲曼提出了熵的統計物理解釋。他認為系統的宏觀物理性質,可以認為是所有可能的微觀狀態的等機率統計平均值,並在一系列論文中證明了這個論點。

隨後,玻爾茲曼提出了“玻爾茲曼公式”:一個系統的熵和所有可能微觀狀態的數目滿足以下簡單關係,Ω則為系統宏觀狀態中所包含的微觀狀態總數,KB是玻爾茲曼常數。

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我們定義了熵的單位是:焦耳/開爾文,即 J/K。

例如,當你熔化一個固體時,它的熵增加是:熔化熱除以熔化溫度。這說明了當一種物質透過緩慢的、可逆的、輕微的變化(包括改變物質的物理或化學性質)而進入另一種狀態時,熵的增加等於:系統在過程的每一小步中吸收的熱量除以被吸收熱量的絕對溫度,然後將每個小步的結果相加計算。

人體與機器的差別

人體是由多種物質元素組成的複雜結構(如骨骼、器官、肌肉、頭髮等),而機器是由單一物質元素(如金屬材料、電子材料等)組成的系統。人體具有複雜的功能,而機器的複雜性遠遠低於人體系統。

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人類細胞是有“活性”的,而構成機器的物質是沒有“活性”的。人體最小的系統單位是細胞,細胞也是一個獨立的系統。 當然了,從大了說,我們的器官相當於機器中的模組,和機器一樣,器官衰竭了,生命也將終結,就和機器終止運轉一樣。人的生命一旦開始,就不能停止,而機器的運轉可以隨意控制,因為人們控制著機器的生死。

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從能源角度看,我們知道是沒有永動機的存在的。我們知道機器是透過輸入能量,才能不停的運轉,從而向外釋放餘能並做功,那麼人體系統是透過什麼來防止我們死亡的?答案顯然就是食物。

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從熵的角度理解死亡

其實,一個活的有機體作為一個系統,它是不斷地產生或增加自己的熵,並逐漸接近最大熵的危險狀態,也就是死亡。而擺脫死亡和生存的唯一方法就是不斷地從環境中吸收負熵。其實新陳代謝的本質是使有機體能夠成功地消除或彌補它活著時必須產生的熵。

其實從死亡這個結果看,我們的人體是無法擺脫熵增的這個事實的。生命就是從有序到無序的過程,而死亡就是結果。

從熵的角度看生命是什麼,死亡是有序到無序的結果

有機體在生命週期中發生的事件顯示出奇妙的規律性和秩序性,這是我們所遇到的任何無生命物質所無法比擬的。我們發現了生命受一種高度有序的原子團的控制,一個有機體在它自身上集中了有序的原子團,還透過各種方式(新陳代謝)避免了原子團向無序的衰退,這樣就必須在合適的環境中“汲取有序”,而這種驚人的能力是與基因(DNA)的存在是有關。人體中的每個基因都在各自發揮自己的作用。也就是說,基因(DNA)是這種有序的承載物質。

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簡單地說,我們生命系統就是顯示了它的維持自身和產生有序事件的能力,這種能力也是為了抵抗微觀粒子的無序性。

最後

簡單的說,在少量原子之間的事件不能有規律地表現出來。只有在無數原子的合作中,統計學定律才開始影響和控制這些集合體(系統)的行為,

它的精確性隨著系統包含的原子數目的增加而增加。

觀測到的事件就是透過這樣的途徑獲得了真正有序的特性。

如果學過量子論的朋友們,肯定會明白,宏觀與微觀是具有在非常大的差異,許多宏觀定律都是微觀法則的大量近似。這也解釋了為什麼系統的精確性(有序性)也必將在宏觀下呈現。

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