
当水从杯中溢出,无法复原;房间若不加管理,总会杂乱无章;烹饪红烧肉时,香气弥漫整个空间。这些看似自然的现象,实则都可以用科学定律来解释。
这一科学规律不仅适用于森林、万事万物,而且对我们的生活、社会和生活方式产生了深远的影响。任何违背这一规律的事物,必然难以长久。
接下来,我们将介绍一本教科书《熵增定律教育——引领我们理解生活、社会和宇宙的独特定律》,书中详细阐述了熵增定律,是学习这一重要定律的好途径。
在生命活动中,生物体从外界获取维持生命所需的负熵,同时体内会不断产生正熵。为了保持平衡,生物体需要将产生的正熵体外,通常以二氧化碳和呼吸产生的热熵的形式存在。地球如此,生物体亦如此,必须适当地将体内的正熵,否则将陷入危机。
许多疾病的发展都与熵的增加密切相关。癌症与细胞的去分化有着深刻的联系。分化意味着细胞朝特定方向专业化,为了保持其特化状态,必须维持较低的熵。
如多功能干细胞等可以分化成多种细胞类型的细胞,需要较高的自由度,这也意味着它们的熵值较高。自由度增加也可能导致细胞变得杂乱无章,不受控制的去分化细胞可能引发癌变。
相反,癌化过程可描述为去分化。未分化或去分化的状态是一种自由状态,但不一定受控制。一旦失去控制,可能导致整个崩溃,每个人都可能受到影响。
在分化状态下,细胞可以根据特定规则履行特定功能,这是一种非常有用的状态,因为它允许细胞作为更大的一部分来履行其职责。
关于进化论和熵定律的关系,有些人认为进化论与热力学第二定律相矛盾。事实上,两者是不同等级的科学定律,进化论是一种假说,难以通过实验验证;而热力学第二定律经过大量实验验证,在科学定律中占据重要地位。
从关于未分化细胞和已分化细胞的讨论中,我们可以推测,在进化程度较高的生物体中,细胞形成了更复杂的结构,可以进行更复杂的活动,因此必须将熵控制在较低的水平。为了维持这种低熵状态,必须有效地吸收低熵,并以更高的自由度开展活动,同时适当排放或制度内产生的大量高熵。这意味着随着高等动物数量的增加,环境中的熵也会增加。
当我们关注收支平衡时,进化的方向其实就是熵增加的方向,这与热力学第二定律并不矛盾。当一个开放的系统拥有足够的能量(低熵)和适当释放高熵的环境时,进化就有可能发生。这种环境的存在,至少在地球上,促成了人类的进化。关于进化的具体过程,我们还有许多未知领域需要探索,但热力学第二定律为我们提供了一个保证:在适当的条件下,进化现象是可以发生的。平山令明(東海大学医学部総合医学研究所客員教授)更多再生资讯,请关注我们并私信获取。
