一． 物理热力学中的退化思维模式：

 

热力学历来就是由不同学科的学者共同努力发展起来的一门跨学科的科学领域. 19世纪的学者也往往是具有很广的知识面. 随着科学的发展分工越来越细,科学似乎也变成分科而学或分家而学了. 物理学家往往是停留在对处理简单体系(只包含单一或只有自发过程的体系)的经典热力学, 结果实际上在完善经典热力学的同时使之成为只能计算平衡态的热力学. 有些很好的19世纪就存在的克劳修斯和开尔文等的现代热力学启蒙思想都被抛弃或阉割了. 这实际上是一种退化思维, 也是常常被部分经典热力学家所夸大的 “熵增”思维. 普里高京在诺奖的致辞中就讲了一个1946年遇到的小故事。一位著名的经典热力学家就对普利高京提出质疑说：

 

您对不可逆现象如此感兴趣, 我深为震惊. 有些不可逆现象与其说它演化的最后结果是平衡, 倒不如说它们在本质上就是瞬息即逝的.

 

这是非常典型的经典热力学保守观点, 从中可以清楚地看到经典热力学的局限性.大量客观存在的实际体系几乎都是处于非平衡态的, 它们不是一闪而过或 “瞬息即逝的”. 对这些非平衡态也包括非平衡定态, 在经典热力学中都是不能具体处理的. 在经典热力学中, 任何定量的计算都是基于平衡热力学或可逆过程热力学来完成的. 这就是经典热力学的严重局限性. 这种思维模式至今还有很深的的影响. 最明显的现象就是人们普遍知道“经典热力学”而不知道什么是“现代热力学”。在19世纪末有人把“现代热力学”看成是“19世纪末热力学”的同义词；而在20世纪末又有人把“现代热力学”看成是“20世纪末热力学”的同义词. 当然还有人把“非平衡热力学”等同于“现代热力学”。所有这些看法都是不严谨的.

 

二． 生物（生化）热力学和化学热力学中的进化思维模式：

在生命科学中，研究的对象基本上都是复杂体系。相应地在同一体系中常包含着很多生化反应或过程（以下就把“反应”和“过程”作等价处理），而且其中的很多反应是在通常条件下无法单独实现的。因为单一的非自发反应是不可能自己进行的，而非自发反应在其他自发反应的推动下还是可以同时进行的，这就是1931年生物化学家勃欧克(Dean Burk) 直接根据热力学第二定律数学表达式明确提出 “耦合反应”(即 “热力学耦合”)的重要概念. 甚至还具体提出等温等压吉布斯自由能的数学表达式[DF₁ > 0, DF ₂ < 0 & DF =（DF₁ + DF₂）≤ 0]，由此可以看到：生物（生化）热力学是热力学领域现代化方面的最激进的推动力。遗憾的是：由于生命体系的高度复杂性阻碍了在定量化方面的进一步发展。这样热力学领域现代化方面的进一步发展的任务就交给了低压金刚石生长的化学热力学耦合理论。按照现在的符号习惯，热力学耦合理论的数学表达式应该纠正为[(DG₁)_T,p > 0, (DG₂)_T,p < 0 & (DG)_{T, p} = [(DG₁)_T,p + c (DG₂)_T,p≤ 0]. 其中c = r₂/r₁ 是反应2对反应1的反应速率比；或者直接写成熵产生的形式[D_iS₁ < 0, D _iS > 0 & D _iS = (D_iS₁ + c D _iS₂) ≥ 0]或微分形式[d_iS₁ < 0, d_iS > 0 & d_iS = (d_iS₁ + d_iS₂) ≥ 0]。这些现代热力学的数学表达式等式部分都是可以直接用于定量化计算的。不等式部分也可以作为定量化的判据。

 

显然，生物（生化）热力学和化学热力学中的进化思维模式的优越性是远远超过了当前物理热力学中占主导地位的退化和僵化的思维模式。要把生命科学和化学科学中的复杂体系都退化成理想气体物理变化等简单体系是决不可能的。这就是历史的从简单到复杂的科学发展规律！最后需要指出：这些思想模式是按照研究过程的性质(物理过程、化学反应或生化反应)而自然形成的. 具有物理热力学退化思想模式的并不一定限于物理学家，物理学家也并不一定必然具有物理热力学退化思想模式。而这一问题可能涉及我们一代或几代的学者。决不能把热力学局限于经典热力学，以及物理院系决不能局限于物理过程的教学等。这就要求我们加快热力学现代化和跨学科思维的教学改革的力度和进度！

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