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七、单细胞微生物的活细胞是生物学的典型的耗散结构
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张星元：七、单细胞微生物的活细胞是生物学的典型的耗散结构
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作为经典热力学（描述静态、孤立系统）理论的延伸，非平衡态热力学（描述动态、远离平衡状态的开放系统）主要关注的是流动（如反应或转化的速率）及其热力学推动力的关系；非平衡态非线性区热力学研究的是耗散结构，这种结构只能在远离热力学平衡状态的开放系统生成，并且需要不断输入能量来维持。
耗散结构与外界不断地进行物质和能量的交换，当系统状态参数离开平衡态的参数达到一定阈值时，可以从原有的无序或低序状态转变成一种在时间或功能上的有序状态，而且尽管耗散结构本身的熵减少，但以这个耗散结构为主体的孤立系统（覆盖耗散结构与其外界环境）的总熵却是增加的。实际上当状态参数的变化超过临界值时，细胞状态会发生宏观变化，即出现一种新的有序状态（如生长状态）。耗散结构理论的提出为生命的有序过程提供了可行性基础。
综上所述，以单细胞微生物的活细胞为代表的微生物生命系统作为一个热力学系统，它不仅是而且必须是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统，而且还是生物学的典型的耗散结构[5]。（待续）
https://blog.sciencenet.cn/blog-41364-331614.html
上一篇：六、耗散结构理论架起了物理学通向生物学的桥梁
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作为经典热力学（描述静态、孤立系统）理论的延伸，非平衡态热力学（描述动态、远离平衡状态的开放系统）主要关注的是流动（如反应或转化的速率）及其热力学推动力的关系；非平衡态非线性区热力学研究的是耗散结构，这种结构只能在远离热力学平衡状态的开放系统生成，并且需要不断输入能量来维持。
耗散结构与外界不断地进行物质和能量的交换，当系统状态参数离开平衡态的参数达到一定阈值时，可以从原有的无序或低序状态转变成一种在时间或功能上的有序状态，而且尽管耗散结构本身的熵减少，但以这个耗散结构为主体的孤立系统（覆盖耗散结构与其外界环境）的总熵却是增加的。实际上当状态参数的变化超过临界值时，细胞状态会发生宏观变化，即出现一种新的有序状态（如生长状态）。耗散结构理论的提出为生命的有序过程提供了可行性基础。
综上所述，以单细胞微生物的活细胞为代表的微生物生命系统作为一个热力学系统，它不仅是而且必须是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统，而且还是生物学的典型的耗散结构[5]。（待续）
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