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科创生物:生命与“熵”

科创生物 / 2023-10-08 00:09:28

Entropy


       生命被认为是一个负熵的过程。

       熵在热力学中被定义为系统的无序程度或混乱程度,而生命系统具有高度的有序性。

       生命系统能够通过消耗能量和进行代谢活动来维持自身的有序状态,从而抵抗熵的增加。

       生命系统通过吸收能量和物质,进行生化反应和细胞活动,维持自身的结构和功能。

       这些过程涉及到分子的组装、代谢产物的排泄、细胞的分裂和增殖等。

       通过这些有序的生命活动,生命系统能够在局部降低熵的同时,使整个系统的熵增加。

       换句话说,生命系统通过消耗能量和进行有序的化学反应,将环境中的无序性转化为自身的有序性。

       这种转化过程被称为负熵过程,因为生命系统能够在整体上降低熵的增加速率。

       需要注意的是,虽然生命系统可以在局部降低熵,但整个宇宙系统的熵总是增加的,符合热力学第二定律。

       生命系统的负熵过程是在宇宙整体熵增的背景下发生的。

       宇宙整体熵增是指宇宙系统的总熵在演化过程中不断增加的现象。 

       根据热力学第二定律,一个孤立系统的熵在一个孤立过程中不会减少,只会增加或保持不变。这意味着宇宙系统的总熵在演化过程中会不断增加。

       宇宙的熵增可以从宇宙的起源和演化过程中得到解释。根据宇宙大爆炸理论,宇宙起源于一个高度有序的初始状态,即低熵状态。

       随着时间的推移,宇宙经历了膨胀和冷却,物质和能量逐渐分散和扩散,系统的无序程度逐渐增加,即熵增加。

       在宇宙的演化过程中,星系的形成、恒星的诞生和死亡、行星的形成等都是伴随着能量和物质的转化和分散,从而增加了系统的无序程度和熵。 

       这些过程都符合热力学第二定律,即系统趋向于更高的熵。

       宇宙整体熵增的结果是宇宙系统的无序程度不断增加,能量和物质逐渐分散和扩散,形成了我们观测到的宇宙结构和演化。

       这也是宇宙演化的一个重要特征,与生命系统的负熵过程形成了鲜明的对比。

 

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