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  • Entropy

Entropy
by John Stanford

Entropy - John Stanford

生命就是一个逆熵的过程。然而所有的生命终究要归于熵的海洋。

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 Nigel Stanford又叫John Stanford,是一位来自新西兰的氛围音乐家,现居美国纽约。他受过正规的音乐教育 最初学习钢琴和吉他而后进入新西兰维多利亚大学学习音乐。尽管他将太空音乐作为自己的目标但仍坦诚地相信现代流行文化对他的创作构成重要的影响,其中既有Beatles也有 Hard Rock 当然对他影响最大的则是Robert Miles。
  专辑《Solar Echoes》是他2014年最新发行的作品,包括了他的首张个人专辑《Deep Space》中的所有曲目(经过了重新编排与制作),以及一些新作品。专辑中的“Cymatics”一曲视频在Youtube上获得了超过200万的点击量。这首MV因其蕴含的科技元素而备受关注。Nigel Stanford尝试将各种科学器材与乐器结合在一起进行创作,水、铁磁流体、等离子球、特斯拉线圈等东西都成为他创作时的道具,Nigel Stanford通过对声音频率的控制来创作。—— 转自诠音网 


entropy:熵(shāng)指的是体系的混乱的程度,它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义,是各领域十分重要的参量。可见作者用它来命名的契合度真高。

听似杂乱无章的音符中蕴藏着无限的韵律,仿佛这杂乱的世界诞生了万物之灵,在熵增的大环境下总会有不屈的生命抵抗着时间的衰竭,直到曲终人散,一片死寂,热力学终将统治世界……




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生命是什么?
对于这个问题,可能大部分人的答案都来自于生物教材上的定义:生物体会新陈代谢,生长发育,并会繁殖产生新的生命。
而在 1943 年,曾有一位物理学家对这个问题产生了兴趣,并将自己的想法写成了一本书。
这位物理学家就是诺贝尔物理学奖得主,量子力学奠基者 --埃尔温 · 薛定谔。




热力学第二定律告诉我们,万物都有向着混乱和无序发展的趋势。




比如一个炽热的铁块,会自动的将热量传递进周围的环境中,让整个系统变得更加混乱。
一滴墨水滴入一杯清水中,随着时间的流逝,这滴墨水会变得越来越混乱直至均匀地分散在整杯水中。




这时,生命的特殊性就体现出来了:
生命具有极其有序的结构,进行着极其有序的生命活动,并且可以通过繁衍创造更多相似的有序个体。




可以这么说:虽然我们的宇宙正在走向混乱和无序,但生命却在其中发展出了极高的秩序性。


在物理学中,我们用熵(shang)来衡量一个系统的混乱程度:一个系统越混乱,它的熵也就越大。
宇宙的熵是在不断地增加的,而生命却在其中保持着低熵的状态。




那么生命是怎么做到这点的呢?
答案显而易见:那就是通过不断地进食。


生物学上对这个过程有个专门的词汇,叫做新陈代谢。




起初人们认为:生命的新陈代谢过程,目的就是和外界交换物质,并在这个过程中补充生命活动所消耗的能量。
但在薛定谔看来,生命个体内的一个碳原子和食物中的一个碳原子是一样的,生物体内的一卡路里能量和体外的一卡路里能量也是等价的。




所以,单纯的物质交换和能量获取并没有什么意义。
薛定谔认为,生物作为我们宇宙的一部分,它自身的混乱程度也有着不断增加的自然趋势。


生物的每次一呼吸,每一个动作,都在产生着熵,正是这些熵将生物体一步步的带向死亡。




为了维持生存,生命必须设法持续地摄入秩序,也就是负的熵,同时排放代谢**和废热,以这种方式将产生的熵释放回环境当中。


因此,生物进行新陈代谢最根本的目的,是摄入秩序。
也就是说,生命以负熵为食。


接下来,我们将从熵的角度重新认识我们所在的生物圈:


我们的太阳是一个熵极低的存在,是地球最大的负熵来源。


地球接受着来自太阳的太阳光,并将这些低熵太阳光转化为了高熵的红外线再辐射回宇宙空间。




在这个过程中,植物通过光合作用汲取了其中的一部分负熵,高等动物则会通过进食获得原本存在于植物体内的负熵,而动物的排泄物虽然被大大地降解,但其中的负熵仍然有一定的余量,因此植物和微生物依然可以利用它。
所以,从根本上讲,所有的生物都是在靠着汲取负熵来维持生存,而整个生物圈其实是一个负熵“传递”的过程。




薛定谔认为:生命这种从合适环境中汲取负熵的“天赋”,与其所具有的遗传物质有着密切的关系。
虽然遗传物质和宇宙中的其他物质一样,只是一团原子而已,但这团原子本身具有极低的熵,最终可以通过复杂的物理和化学过程,生产出蛋白质等物质。


这些物质构成了一个个细胞,并十分严格地控制着各项生命活动。




其实,生命的诞生或许也与熵有关:
在机缘巧合之下,有一系列特殊的化学反应发生在了一个小的范围内,不断汲取环境中的负熵,并将产生的熵排放回环境当中。


这就相当于在一个小的范围内创造了一个稳定的低熵系统,也就是生命的雏形。




这么看来,生命就像是一台纯粹的机器,遵循着宇宙运行的规律。
这样,我们就回到了最初的问题:生命是什么?


生命是一个美好的巧合。


是宇宙在奔向熵最大的死寂过程中,为自己创造的观众。


发表于2019-01-14.5热度.