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能流进化论——新冠疫情到底什么时候才能结束?

已有 1388 次阅读 2022-4-18 12:44 |个人分类:能流进化论|系统分类:观点评述

    我觉得新冠疫情的结束需要具备两种前提:一是环境不再适合新冠病毒传播(或者说环境不再适合新冠病毒生存);二是新冠病毒的毒力不再对我们人类的健康造成显著的影响。二者满足其一,新冠疫情才算接近尾声。下面我将从自然界能量流的角度详细解释,主要分以下几部分:1)自然界的需求;2)自然界的需求与生物之间的关系;3)生物在自然界中的价值;(4)病毒是怎么来的;(5)病毒该如何防控。

   (1)自然界的需求

    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地更多。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。

    (2)自然界的需求与生物之间的关系

    通过对生物的观察不难发现,所有生物都需要食物和氧气(有的生物可能需要其它种类的氧化性物质)。食物在生物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,食物在生物内的代谢过程,可以认为是食物中的能量被生物释放和传递的过程。在这个过程中,生物作为介体起释放和传递能量的作用,也就是说,生物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物还未诞生之时,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。既然生物是一种能量传递介体,我们可以推知,生物是由非生命态的能量传递介体演变而来的。那么,生命体是如何从非生命态的能量传递介体演变而来的呢?

    为了便于理解,我先从能流的角度解释一下“车是怎么来的?”。试想一下,如果我们人类从出生到死亡都不需要运动,就像一些贝壳类生物,当其固着在岩石上后,一生都在这块岩石上一样,那么,车会出现吗?答案是否定的,车之所以出现,是因为我们需要需要一种动能,一种可以让我们运动更快的工具。那么这种动能是怎么来的呢?这就涉及到能量的转移或转化,即一种能量被转化为动能。我们将能量的转移或转化过程称之为“能流”。

    瓦特在用热水壶烧水时发现,热能可以转化为动能,即存在“热能→动能”这条能流。在此基础上,将热能转化为动能的装置出现了。动能通过轮子呈现,于是在这个产生能流的装置上添加了轮子;为了便于乘坐,又在这个装置上进一步添加了座位;为了便于改变方向,又添加了方向盘;为了让“热能→动能”这条能流具有持续性,又添加了油箱,还建了加油站等等……慢慢的,“车”的雏形出现了。由此可见,车的建造是建立在“热能→动能”这条能流基础之上的。换句话说,如果没有可以转化为动能的能流,那么,车就不会出现。当然,如果我们人类不需要动能,车就更不会出现了。

    综上所述,车的出现有两个前提条件:一是有需求;二是存在实现这一需求的能流。需求体现的是事物的价值。此外,通过这个例子也可以发现,在车是怎么出现这个问题上,我们人类需要的是动能,而不是车,车只是动能的一种载体而已。

    生命的出现与车的出现有异曲同工之处,也是诞生于自然界中的一种能流之上(详见备注中的《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书

    (3)生物在自然界中的价值

    通过共性分析不难发现,生物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。没有生物体的参与,以上过程也可能会在自然界中自发地发生,但不可否认的是,生物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,生物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,热能相对于化学能等其它能量,在地球上相对更容易传递。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。

    既然生物的存在是为了更有效的驱动自然界能量分布的均衡,那么,为什么会有能量相对更高的生命体出现呢?

    前面讲过,对于自然界中任意一个能量分布不均衡的特定环境而言,它需要自身的能量趋于相对均衡状态,而且还需要以当前最高效的途径实现这一过程。有些能量(如热能、光能等)相对容易传递,它们甚至可以不需要专门的能量传递介体就可自发的、快速的实现其在特定环境中分布的均衡。然而,也有些能量(如储存在化学物质中的化学能等)相对难以释放,对于这类物质,如果单单依靠其自身的衰变,或者依靠非生物能量传递介体来介导其能量的释放和传递,将大大延缓该物质所在环境实现其能量均衡的速度。为了加速这一过程,最好的办法就是尽可能地让储存在化学物质中的化学能转换成热能等相对比较容易释放和传递的能量。此外,生物的生命物活动都需要在一定温度条件下完成,而体温的维持,主要是依靠生物将能量供体中的能量一步步向能量受体的方向传递过程中释放出的热能。由此可见,生物的出现,提高了化学能与热能之间的转换效率,适合自然界向能量分布均衡方向转变的需求。

    生物要想行使其能量传递能力,首先需要保证自身结构和功能的完整性,而生物介导的由能量相对较低的物质向能量相对较高的物质转变的过程,便是保障自身能量传递能力得以正常发挥的过程。基于此可推断,自然界对生物做功的“目的”便是,利用生物将那些在“自然发生”条件下难以释放的能量释放出来,进而利于自然界能够更有效、更快速的使其能量分布趋于均衡状态。换句话说,“逆流”的目的是为了维持生物结构和功能的稳定,进而将环境中难以释放的化学能转变成相对比较容易释放和传递的热能的过程,是为了更有效地“顺流”。同理,一些微生物利用氮气合成氨基酸是为了将其它能量相对较高的化合物中的能量释放,为了让特定环境中的能量分布相对均衡。

    (4)病毒是怎么来的

    有些生物,如蓝藻、硝化细菌等,能够利用热能、光能或化学能等将无机物转化成自身需要的糖类等有机物,这类生物称之为自养型生物。按照上文所述,能量供体的演变过程是,从最初的单纯的仅为生物提供能量的能量供体逐渐演变为既可提供能量又可提供生物自身构建所需物质的能量供体,可推知,自养型生物应该是地球上最早出现的生物。

    《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书认为,自养型生物在增殖过程中,由于一些原因,如所在环境中缺乏自养过程必需的某种物质,致使其自养过程不再是一个完整的过程,也就失去了将热能、光能或化学能等作为能量供体的能力。这类生物称之为“自养缺陷型”生物。该缺陷性致使此类生物在原能量供体的存在下难以维持正常的能量传递能力,也就面临着被自然界淘汰的风险。这类生物需要通过利用其它生物的降解产物或者代谢产物来弥补自身的缺陷。也就是说,这类生物需要依赖其它种类的生物才能存活。正如一个丧失劳动能力的乞丐,自身难以获取足够的能量供体维持自身的生存,但他可通过乞讨等方式获取维持自身能量传递能力所需要的能量供体。对于“自养缺陷型”生物而言,其演变方向主要为以下两种:一是向“自养-代谢双缺陷型”方向转变;二是向“异养型”方向转变。病毒则是前一种方向的结果。具体解释如下所述:

    如果“自养缺陷型”生物所在环境不止使生物的自养功能难以维持,而且其代谢功能也无法正常运行,这种情况下,有的生物为了尽可能的减少自身能耗,舍弃了自身组成中与“自养”和“代谢”两个过程相关的大量物质,只保留储存自身遗传信息的遗传物质,有的可能还会保留一些用以保护自身遗传物质的物质,以备“东山再起”。当这类生物遇到正常的生物后,自身遗传物质会借助正常生物组装出新的生物。这类生物称之为“自养-代谢双缺陷型”生物。假设正常生物需要从能量供体中获取总量为“E”的能量来维持自身的能量传递能力。当“自养-代谢双缺陷型”生物侵入正常生物后,它们会与正常生物展开对物质和能量的竞争。假设在竞争过程中,正常生物(寄主)获取的能量为“E1”,“自养-代谢双缺陷型”生物获取的能量为“E2”。当“E1”略小于“E”且远大于“E2”时,“自养-代谢双缺陷型”生物要么寄生在正常生物内,二者共存,要么被寄主抑制,甚至消灭掉(如抗性作物与病原菌之间的关系)。当“E1”远小于“E”和“E2”时,寄主获取的能量不足以维持自身的结构和功能,其能量传递能力就会降低,甚至丧失。“自养-代谢双缺陷型”生物也就是我们现在所说的病毒,需要依靠寄主才能维持其结构和功能的稳定性,进而维持其能量传递能力。总之,“自养-代谢双缺陷型”生物与寄主之间是一种既“合作”又“竞争”的关系,“合作”体现在二者均参与了寄主能量供体中能量的传递,“竞争”体现在二者对流经生物的能量的获取,当“合作”强于“竞争”时,二者共存,当“竞争”强于“合作”时,二者存一。

    为了便于理解,我们可以把“自养型”生物、“自养缺陷型”生物和“自养-代谢双缺陷型”生物看作是一个传统的三口之家,“收入”是这个家庭的“能量供体”。“自养型”生物就像是一个家庭的“父亲”,既要获取“能量供体”,又要维持自身的“支出”。“自养缺陷型”生物就像是一个家庭的“母亲”,通过“父亲”获取的“收入”维持自身的“支出”,自己不需要主动去获取“收入”。“自养-代谢双缺陷型”生物就像是一个家庭的“孩子”,既需要依靠“父亲”或“母亲”帮其获取“收入”,又需要“父亲”或“母亲”帮其“支出”(如购买零食、玩具、衣服等)。对于父亲和母亲之间的关系,当父亲一个人的收入在满足自身支出后还有充足的结余时,那么父亲和母亲都会过得很好;如果结余不多,那么父亲和母亲的生活将会受到影响。对于父母和孩子之间的关系,当父母的收入在满足自身支出后还有充足的结余时,那么孩子也会过得很好;如果结余不多,那么孩子的生活将会受到影响。

    (5)病毒该如何防控

    能流进化论认为,自然界需要能量分布的相对均衡,为了这个目的,自然界无时无刻的不在发生能量的流动,生物是自然界能量流动的产物,是能量传递介体升级的结果,因而自然选择的依据就是生物体的能量传递能力。生物及其能量供体和能量受体组成的系统称为能量传递单元,生物的基本组成单元又是以细胞及其能量供体和能量受体组成的能量传递单元。生物或细胞只有在介导其能量供体和能量受体之间能量流动时,才呈现出其生命状态,才呈现出其价值。同时,也只有在介导能流过程中,生物或细胞才能获取维持自身能量传递能力的能量,进而维持生命状态。因此,生物从诞生之初就处于一种矛盾之中,即生物体的能量传递能力能否满足自然界的需求与生物能否从中获取维持自身能量传递能力所需能量之间的矛盾。自然界对生物的需求就是生物的能量供体与能量受体对生物的需求。能量供体和能量受体之间能势差的存在会对生物产生选择压力,能量供体和能量受体越多,对生物产生的选择压力就越大,反之越小。随着能量供体和能量受体种类和数量的变化,生物需要及时地调整其能量传递能力以应对能量供体和能量受体对其施加的选择压力。生物调整其能量传递能力的途径主要有两种:一是增强个体的代谢;一是增加群体的数量。生物及其能量供体和能量受体相互影响,相互制约,协同进化。对于细胞生物、病毒也是如此。

    对于病毒而言,其能量供体是宿主细胞,其能量传递能力体现在其侵染宿主的能力,而侵染宿主的能力又与温度、光照、湿度等环境因素相关,即影响其生命力的环境条件。对于新冠病毒而言,我们人类就是其宿主细胞,所以,最好的防治措施就是避免病毒的入侵,佩戴口罩、常洗手、常更换衣服、加强锻炼、尽可能地避免人群聚会等都是有效的措施。再者就是创造影响其生命力的条件,体现在以下两方面:一是在出现问题时及时就医,通过药物治疗,让我们的身体环境不再适合新冠病毒的生存;二是对我们的生活环境常消毒,保持卫生。总之,就是让新冠病毒没有躲藏的环境,让新冠病毒无论是在我们体内还是体外都具有相对较低的生命力。

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