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令人称奇的事情是，生物体内所有繁杂的化学过程，事实上应该说宇宙中所有物质和能量的流动都遵循两条基本的热力学定律。热力学第一定律解释，在化学反应过程中系统可以获得或损失能量——能量可以在不同系统之间传递，但能量不会无中生有，也不会消失成空。一个孤立系统的能量应该总是处于收支平衡的状态。热力学第二定律则明确表示，能量总是不可避免地要流失、浪费、扩散；也就是说，能量总是从一种容易被利用的形式，比如光能、化学键能转化成一种更不易被利用的形式，比如热能。能量传播扩散的倾向和有序事件向无序发展的趋势被称作“熵”，物理学家们认为宇宙的总熵值总是在增加。 这实在令人感到困惑。如果宇宙中的能量总在扩散，如果万物总体上从有序向无序倾斜，那为什么生命看起来却像违背了自然规律？能量在不断地扩散，生命却随着时间的推移，变得越来越有序、复杂。生命是如何逆流而上的呢？ 想想地球上得天独厚的自然环境吧。我们这颗环绕太阳运行的行星和太阳之间的距离使它能够享受阳光带来的稳定、无尽的能量且免于烧灼之灾。太阳的光和热洒向地球，然后继续发散到沉寂寒冷的外太空，那里的温度接近零下273摄氏度，科学家们称之为“绝对零度”。这源源不断的太阳能，遵循热力学第二定律，让我们的星球保持着一种舒服又有活力的状态——伴随着化学键不断地产生、断裂，能量不停地流动。这世界千变万化，永不停歇，都是因为能量总趋向于更加弥散的状态。一旦能量分散到达最大程度而不再传递，这世界将陷于死寂：所有东西都静止不动，所有的事物都迷失方向，连时间都停止了。 我们可以通过进一步了解化学键的形成过程来理解这个动态的世界究竟如何运作。每当两个原子之间形成化学键，一部分能量储存在化学键里，另一部分则以热量的形式扩散到周围。换句话说，化学键形成时消耗的能量要比键内储存的能量多，多余的那部分扩散到周围了。这种看起来十分浪费热能的行为，即遵循热力学第二定律，却也有积极作用。合理的解释应该是这样：如果那多余的能量不以热的形式扩散出去，那么它将滞留在附近，随时可能回流反攻，把化学键破坏掉。热量的扩散确保已经制造完毕的化学键保持完好，至少能保存一段时间，且生成化学键的反应是单方向进行的。原子之间化学键的形成能够编写生命的遗传信息；这种信息反过来又组建了分子排列秩序。这样一来，能量虽然递减，生命的信息却不断积累，生命的复杂程度如滚雪球一般增加。 因此，热力学第二定律并不对生命造成威胁，相反它维持了生命的存在：（1）来源恒定的，可被利用的太阳能，（2）利用能量构建结构稳定的生命分子，（3）信息链分子的组合。生命在能量的洪流中逆势而上，靠的不是什么特殊伎俩，而是在分子水平上坚韧不拔，持之以恒地再造与修复。  |
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