※ 引述《Keelungman (:3)》之銘言：
: ※ 引述《wishbewiser (wish be wiser)》之銘言：
: : as title
: : 這是熱力學裡的定律吧
: : 請問這是那一個定律
: : 我不是物理本科系
: : 不過很常聽到 各種state會往能量最低的方向走
: : 想研究一下
: : 謝謝指點
: 因為系統內的能量轉移到系統外時, 通常亂度會上升
: 所以系統自然傾向於往 "系統內的能量變低" 的方向走
http://203.68.20.65/science/content/1973/00050041/0011.htm
可以參考看看
生命與熱力學第二定律
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遠在二十億年到四十億年前，地球上已慢慢地有了生命物質的存在。到今天，我們仍無法
確定到底這些生命物質是突然由非生命物質自然地轉變而成，或是來自其他星系的種子所
繁衍而成的。然而不論在第一或第二種情況下，我們皆能大膽的假設：生命物質來自無生
命物質。近年來一些人努力在研究無生命物質轉變成生命物質（如從試管造生命的現象）
，使人們更能瞭解一些生命現象的理論。
既然我們假設生命來自無生命，那麼生命與無生命必有其相異之處吧！到底這二種現象有
什麼不同呢？因為至今我們仍不能瞭解生命的奧秘，所以我們不能夠給「生命」一明確的
定義。但是從分辨動物、植物、與礦物的過程中，我們將可合理地推論出有生命物質的共
同特徵：如運動、生殖、成長、新陳代謝、適應、感覺等等。但是這些現象也可能在無生
命物質中找到，例如計算機可以思考，火車可以運動，有些自動控制的儀器可以複製等等
。不過其中倒有一項很大的區別：生命物質乃能將各種生命特徵一致地，複雜地表現出來
，而非生命物質則不能，這可從計算機不能挖溝，不能享受詩篇的美感，不能有道德的情
操看出。由於生命物質乃受制於物理與化學定律，在理論上，我們不得不承認：我們能製
造有生命的怪物。但是我們也不得不承認這些怪物是與我們人類在本質上是相同的，只不
過是我們創造他們，而非由怪物創造我們。
生命乃有其歷史的演化過程，首先一些簡單的階層，經過長時間的進化而成為複雜的階層
。目前最能表現出進化的偉大與複雜乃在於人類，而人類藉他所擁有的智慧，正將進化擴
張至各種環境，如實質的房屋與機器，如抽象的知識與眼光。這種社會的進化乃稱為文明
，由於文明乃是人類所促成的社會進化，因此目前我們不能洞察出這種進化是好是壞，只
有待歷史去證明了。
不管近日科學的進展神速，儀器的設計巧奪天工，我們仍無法想像生物體居然能在極微小
的尺度下將生命的現象表現出來。一架巨大的電子計算機需供以數十萬瓦特的電能才能使
其操作，而我們人腦只需數十萬分之一瓦特的能量便能使我們思考。而且更令人驚訝的是
：在非常小的體積的精子中，居然能帶有二分之一的遺傳密碼，這簡直讓人不得不讚歎生
命的偉大。
到目前所述，我們曉得生命物質乃繼續在進化與繁殖，並且在一極微小的體積內保持其固
有的組織，使之有條不紊。但是熱力學第二定律謂在一隔絕系統中此物系將趨向最大亂度
的狀態，初看之下，我們會認為熱力學第二定律是與生命現象衝突的，因為生命趨向有組
織有系統，而第二定律謂物系應趨向混亂，無組織。為了要更深入地去研究這一問題，我
們應更精確地來說明熱力學第二定律：物系的亂度(entropy)並不是在一自發反應物系中
唯一的特性，還有一重要的參數──自由能(free energy)存在著。自由能乃可定義為可
作功的能量，而一個自發的過程，必須在有自由能消耗的狀況下才能夠發生。在一個隔絕
系統中，自由能F與亂度S的改變有下列式子的關係：△F=△H－T△S，其中△F代表自由能
的改變，△H代表熱含量(enthalpy)的改變，T是絕對溫度，△S是亂度的改變。由此等式
我們可推得：雖然熱力學第二定律指出一隔絕物系將趨向最大亂度，但卻也容許在有自由
能的供給下而增加此物系的組織狀態，減低此物系的亂度。一旦自由能停止供給之後，生
物體將踏上最無組織的狀態（即亂度最大的狀態），而步上死亡之途。這種連續供應自自
能的狀態乃稱為穩定狀態(steady state)，穩定狀態並不表示平衡狀態(equilibrium
state)因為在平衡狀態時的物系將有最大的亂度與最低的能量，而穩定狀態乃在於供給能
量，而使物系達及某一穩定，有組織的狀態。物理世界中有許多模型可解釋穩定狀態，如
一瓶水的水溫要使其達及某一與外界不同的溫度後，然後保持定值，則必須供給能量，這
種保持溫度的現象，有如人體的體溫現象，只是人體體溫是進化上的結果，而固定溫度的
水乃僅僅我們供給其能量便能達及。
在生物界中，許多微小的組織便能吸取外界的能量，使用外界的能量，而處在一穩定的狀
態下。做為一個生物學者，我們認為這種組織乃是在自然天擇下而結合在一起的。而且這
些組織所表現出來的現象，並不與熱力學第二定律有所抵觸。太陽不斷的供給能量，而有
各種生命的組織產生。而且不論人類智慧發展到能有組織的整理各種圖書，有組織的製造
各類計算機，也不能夠與基因的排列組成的複雜性來比較。
五十億年前，那時地球還沒有生物存在，而太陽的能量皆被迅速的消耗成無用的熱能而輻
射到外太空去。隨著逝者如斯的歲月，一些無生命的小物系慢慢變得更能利用陽光的能量
，而慢慢的進化。今天，不論生物體的成長或城市的建造，無一不與太陽有關，這欣欣向
榮的穩定環境乃稱為生物圈(biosphere)。
除了熱力學第二定律外，熱力學第三定律謂當物質趨向絕對零度時，此物質的亂度亦趨向
零值。我們可能假設「第四」定律為：在長時間的變遷下，原子的排列，溫度的現象，穩
定的能量供給，可能在晝夜循環中突然改變(fluctuation)，而且生物體愈趨向複雜性，
將使自由能的供應率大大的減低。從天文學家的口中，我們曉得除了地球外仍有其他的星
系，並可能有生命的現象，使我們不得不認為進化論並不是一種偉大的巧合，而是自然界
中不可否認的事實。
綜合上述，我們曉得生物世界與物理世界並不相衝突，生物世界乃是物理世界中的一完整
的部分，而生命現象也是物理現象中一種令人迷惑，令人驚奇的特殊狀態罷了。（譯自：
Ariel G. Loewy著的Cell Structure and Function)
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