进化与热力学第二定律矛盾吗 热力学第二定律

热力学第二定律(进化论和热力学第二定律矛盾吗?)虽然这个问题我可能得不到答案,但还是想问一下 。热力学中的熵认为宇宙在变坏,进化论认为宇宙在变好 。谁能解释这个矛盾?
很多人提出这个矛盾,试图证明进化是不可能的 。然而,提出这一观点的人是由于对热力学第二定律的误解 。事实上,进化论与任何已知的物理定律都没有矛盾 。

图示:熵增的经典例子——融冰,在1862年被鲁道夫·克劳修斯描述为冰中分子弥散的增加 。
简单来说,热力学第二定律认为,一个封闭系统的熵会随时间而增加 。熵是一个有着精确物理定义的术语,但在大多数情况下,我们可以把它等同于混沌 。所以热力学第二定律从根本上说,随着时间的推移,整个宇宙变得更加混乱无序 。

图示:鲁道夫·克劳修斯——之一个提出“熵”概念的物理学家
但是,热力学第二定律最重要的一点是,它只适用于封闭系统,任何东西都不能进出封闭系统 。只要封闭系统的一部分变得混乱,第二定律就不会阻止封闭系统的其余部分变得有序 。
在我们的日常生活中,有很多例子证明我们可以创造秩序!例如,人们用一堆木头和钉子来盖房子 。这个时候木头和钉子会变得更加有序,但是人在建楼的时候产生热量,增加了整个宇宙的熵 。

再举一个没有人为干预的例子 。当室外天气变冷时,冷空气体的熵小于热空气体的熵,因为分子的运动距离不大,能放置它们的地方更少 。此时其“有序性”更高 。因此,即使宇宙中某些部分的熵减小,只要其他部分的熵增加,就不违反热力学第二定律 。
一般来说,自然界可以在不违反热力学第二定律的情况下,从无序中局部产生有序,这正是进化所需要的 。
简单来说,进化就是一个生物偶尔会发生随机的基因突变,导致其特征与祖先不同 。虽然这些突变是随机的,但如果遗传资源 的突变发生在一个封闭的系统中,就有可能增加整个种群的“熵” 。也就是说,大部分基因突变会产生“有序”的简单个体生物,而只有部分基因突变会产生更复杂的个体生物 。总的来说,生物的复杂性降低了 。

但是,进化不是在封闭系统中产生的,而是需要外力的帮助,也就是自然选择 。这种观点认为,可能存在某种环境影响,使得具有特定基因突变的生物更容易存活,并将其基因传递给下一代 。所以随着世代的推移,物种的基因库变得越来越复杂,但这只有在基因库与外界相互作用时才会发生 。通过这个相互作用的过程,会产生某种形式的熵,从而增加整个宇宙的熵 。

如果以上内容过于深奥,我们可以做一个简单的类比:扑克游戏 。在一场游戏中,拿到一手好牌的可能性小于拿到一手坏牌的可能性 。例如,得到三张相同卡片的机会远小于得到两张相同卡片的机会 。所以,在扑克游戏中,大部分人会被视为一手烂牌,只有少数幸运的人会被视为一手好牌 。那些拥有优秀球员的人更有可能获胜并“存活”到下一轮 。因此,应用于扑克玩家的扑克规则会倾向于选择可能性最小的更佳玩家 。
相关知识
热力学第二定律(英文:second law of热力学)是热力学三大基本定律之一,陈述了热力学过程的不可逆性——孤立系统自发地向热力学平衡——更大熵状态演化 。同样,第二种永动机也是永远无法实现的 。

图示:热量从热水流向冷油油资源网中的水 。
而化学热力学中所谓的熵,是动力学中不能做功的能量总量的度量,即当总熵增加时,其做功的能力也随之降低,熵的度量就是能量退化的指标 。熵也用于计算系统中的无序现象,即计算系统的混乱程度 。熵是描述系统状态的函数,但常与熵的参考值和变化量进行分析比较 。它在控制论、概率论、数论、天体物理学、生命科学等领域都有重要应用,在不同学科中有更具体的定义 。在各个领域都是非常重要的参数 。
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