聊聊进化和熵减

5 2026-01-31 15:08 2026-01-31 15:08

进化与熵减的关系，可能是现代科学中最迷人的悖论之一——生命和文明似乎在不断创造秩序，而物理学却告诉我们宇宙整体上正滑向混乱。这两者究竟如何共存？

生命的"叛逆"

从热力学角度看，生命简直是在公然违抗第二定律。DNA的精密编码、蛋白质的精确折叠、生态系统的复杂网络——这些都是极端的低熵状态。按照熵增定律，这些有序结构应该迅速瓦解，但生命却持续了数十亿年。

薛定谔在《生命是什么》中给出的答案是：生命以负熵为食。但这只是表象。

真相是，生命是极其高效的熵增加速器。一个细菌在分解葡萄糖时，虽然构建了自身有序的结构，但释放到环境中的热量和简单分子（CO₂、水等）产生的熵增，远远超过了细胞内部减少的那点熵。生命是局部的秩序，代价是全局的更快速混乱。

普利高津的"耗散结构"理论提供了更精确的框架。进化不是静态地"保持"低熵，而是一个动态的、远离平衡态的过程：

能量流驱动：太阳辐射持续注入地球系统，光子从高能量状态（低熵）散射为热辐射（高熵），这个过程中地球作为开放系统，可以在能量流经的途中"劫持"一部分有序性来构建生命
混沌边缘：进化最活跃的区域往往在"混沌边缘"——足够稳定以维持信息传递，又足够动荡以产生选择压力。这种临界状态恰好是最大化耗散能量流的结构

换句话说，生命之所以进化，恰恰是因为它是耗散能量最有效的方式。森林比荒漠更有效地将太阳辐射转化为热辐射，而技术文明（城市、工业）更是指数级加速了这一过程。

Landauer 原理指出，信息擦除必然伴随熵增。这揭示了另一个层面：

进化在生物中积累的信息（基因组），本质上是对环境信息的压缩记录。但记录、复制这些信息需要持续的物理过程——ATP的消耗、神经元的代谢、计算机的电力——这些都在产生更多热量。

所以进化实际上是一场信息对抗熵的持久战：通过不断"学习"环境模式（自然选择），生物在局部积累信息秩序，但每次读取、复制、思考这些信息都在支付熵的代价。

人类技术文明可能是这场游戏的终极形态：

我们以为在"创造"秩序，实际上可能只是在发现更快速的熵增路径。智能和意识的涌现，或许只是宇宙找到的最有效耗散机制。

从这个角度看，进化没有"目的"，它只是热力学第二定律的一种表现形式。生命、智能、技术，都是宇宙冷却过程中产生的漩涡——局部看起来有组织、有方向，但整体只是加速了河流流向大海。

但这未必令人沮丧。正是因为这种结构，我们才能存在并思考这个问题。熵减的局部岛屿（生命）在熵增的海洋中绽放，正因为知道终将消融，此刻的有序才显得珍贵。

你觉得这种"耗散结构"的解释，会削弱你对生命意义的感知，还是反而增添了一种悲壮的美感？