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能流进化论——自然界中的生命为什么都要死亡?

已有 1563 次阅读 2022-1-13 08:42 |个人分类:能流进化论|系统分类:科普集锦

    要想知道自然界中生命为什么要死亡,就需要先知道自然界为什么要孕育生命。

(一)自然界为什么要孕育生命?

下面我将从自然界能量流的角度回答这个问题。将一杯热水倒入一个水杯,热水中的热能会经水杯传递至环境中,在这个过程中,我们将热水称为“能量供体”,水杯称为“能量传递介体”,水杯所在环境称为“能量受体”,即存在“能量供体→能量传递介体→能量受体”这样一条能流。不难发现,这条能流的存在,让自然界中的能量分布相对更加的均衡,说明自然界需要能量分布的相对均衡

假说这个水杯一半是铁质的,一半是木质的。已知铁的导热性更好。此时,当把热水倒入水杯后,不难发现,热能从铁质一侧传递的更多。由此可见,能量供体与能量受体对介导其能量流动的能量传递介体是有选择性的,即能量传递能力越强的能量传递介体,由其介导的能流越多

尽管能量传递介体之间的能量传递能力有差异,但当热水倒入时,热能会同时从铁质一侧和木质一侧传递,说明自然界不仅需要能量分布的相对均衡,还需要相对更高效的实现均衡。这便是自然界在能量流动方面的需求。

那么,自然界在能量流动方面的需求与生命体有什么关系呢?

通过对生命体的观察不难发现,所有生命体都需要食物和氧气(有的生物可能需要其它种类的氧化性物质)。食物在生命体内经过一系列的生物化学反应,被一步步转化为能量相对较低的化学物质,同时释放出自由能和热。基于此,食物在生命体内的代谢过程,可以认为是食物中的能量被生命体释放和传递的过程。在这个过程中,生命体作为介体起释放和传递能量的作用,也就是说,生命体是一种能量传递介体。对于食物而言,其能量也可以通过其它非生物途径释放,如燃烧。也就是说,食物存在多条能量传递途径,生物途径只是其中的一种。现在,我们将时间往前推至生命体还未诞生之时,可以想象,那时,自然界中有些能量相对较高的物质难免存在多条能量传递途径,即存在多种能量传递介体。

通过共性分析不难发现,生命体的代谢活动使得自然界中分子量相对较高的物质转换为分子量相对较低的物质,难以释放和传递的化学能转化为相对更容易释放和传递的热能,特定区域内的物质分子可以在自然界中更宽广的范围内分布等。这些变化的结果便是,自然界中的能量分布相对更加的均衡。没有生命体的参与,以上过程也可能会在自然界中自发的发生,但不可否认的是,生命体的参与加速了以上过程。这便意味着,生物在自然界中的价值在于驱动自然界中的能量流动,进而利于自然界中的能量分布相对更高效的实现均衡,生命体是由非生命态的能量传递介体演变而来的一种能量传递介体,是自然界对能量传递介体能量传递能力选择的结果。

再者,通过几种能量的比较也不难发现,热能相对于化学能、光能等其它能量,在地球上相对更容易传递,例如化学能相对热能难以释放,照射到一片树叶上的光能不可能又拐弯照射到另一片树叶上。热能的传递需要介体,这可能也是真空环境不存在生命的原因

(二)大自然中生命为什么要死亡?

《隐藏的动力:生物在自然中的价值》一书所阐述的能流进化论认为,生物在介导能流的过程中,还需要从中获取维持自身能量传递能力的能量以维持和延续自身的自然价值,即驱动自然界能量分布的相对均衡。生物需要吸收能量来维持自身结构与功能说明:1)生物个体是一种能量相对较高的物质;2)当失去能量来源时,生物个体中的能量将不但不再得到维持,而且还会逐渐释放入环境中。可以做这样一种类比,即生物个体就像一个气球,能量就相当于可以让气球膨胀的气体,气球的膨胀状态需要充气来维持,如果不再充气,那么气球里的气体会逐渐释放出来,最终气球将呈干瘪状态。以上说明,生物从诞生之初就伴随着两种矛盾:一种是生物的能量传递能力能否满足自然界能流的需求(生物的自然价值)与生物在介导能流的过程中能否从中获取维持自身结构和功能所需要的能量(生物的个体价值)之间的矛盾;一种是生物需要获取能量以维持自然价值实现所需要的能量传递能力(个体需求),同时,作为自然界中的能量相对较高的一种物质,自然界又需要生物释放能量(自然需求)之间的矛盾

生命体通过呼吸作用将自然界特定区域的化学能或光能转化为可以在自然界相对更容易流动的热能,使自然界中能量的分布相对更加均衡,符合自然界在能量分布方面的需求,因而有存在的可能。然而,生命体作为自然界中的一种能量传递介体,其能量传递能力随环境(温度、光照、天敌等)的变化也在不停的发生变化,因为生命体行使其自然价值的工具,主要是各种催化酶,其活性容易随环境的变化而变化,特别是温度的变化。环境一直在变,对生命体能量传递能力的需求也一直在变,也就是说,适应这种环境中的生命体不一定就能适应另一种环境,适应当前环境中的生命体不一定就能适应未来的环境。当生命体的能量传递能力难以满足自然界需求时,便难以再充当能量传递介体的角色,进而难以获取维持自身结构和功能所需要的能量。此时,在两种矛盾的作用下,生命体完成了角色的转变,由自然界中的能流介导者(能量传递介体)变成了能量被释放者(能量供体)

综上所述,生命体是自然界能流中的一环,是生命体个体价值与自然价值以及个体需求与自然需求之间矛盾对立统一的结果,是自然界对能量均衡分布需求的结果

 《隐藏的动力:生物在自然中的价值》是一本基于热力学定律,从生物在自然界能量流动方面价值的角度阐述生命起源与进化问题的书。该书共分为六章,第一章介绍了从能量和价值的角度探讨生命起源与进化问题的缘由;第二章介绍了自然界中能量流动所遵循的基本定律及生物在自然界能量流动中的价值;第三章从生物在自然界能量流动中价值的角度,探讨了生物是如何从非生命态一步步演变为生命态的;第四章从生物在自然界能量流动中价值的角度,探讨了生物的演变缘由、演变方式和演变方向;第五章提出了“能流矛盾论”学说,借以阐释了“物竞天择,适者生存”现象;最后一章通过实例探讨了能流矛盾论在农业、医学、经济等领域的应用。

《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书电子稿可从该链接https://blog.sciencenet.cn/blog-3479210-1308965.html免费下载。

  




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1 尤明庆

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