主题：【原创】小议寻求对生命进化的可能的物理解释 （和水风） -- 不爱吱声
水风兄的文章中，深入浅出的给大家解释了生命进化之初的化学原理。我想这里试图与大家探讨一下，我所知的物理学家们正在努力寻求对进化的物理解释，算是对水风兄的一个支持与补充。
这就不得不提上世纪80年代发展起来的软物质物理--熵统治的世界。当然这种物理方面揭示还刚刚起步，有很多东西还有待进一步研究，但个人认为不管如何寻求物理的解释才是最根本的解释，因为一切化学反应也离不开原子分子之间的物理作用力。
闲话少说，进入正题。生命的很多行为与软物质像橡胶，液晶有很多类似的地方，就是一个小的扰动可能造成整体特性的大的改变，正是这种改变使得生命体的变异进化才成为可能。
比如说纯天然的橡胶乳液氧化形成了固化的橡胶，但这种橡胶非常不结实，很容易就会因为空气的继续氧化而破碎。而将天然橡胶硫化之后就变得非常的耐用，不容易破碎。“与氧同族的硫元素仅仅比氧的化学活性略差一点，但达到的效果却迥然不同。这就是所谓的弱力引起大变化。如果你数一数与硫磺反应的碳原子数目，你会发现其只占1/200，这是一个具有代表性的数据。然而，这种及其微弱的化学反应已经足可以引起物质的物理状态从液态变到固态：流体变成了橡胶。”[1]这证明物质状态能够通过微弱的外来作用而改变，这正是软物质的定义，而显而易见，生命体，大分子蛋白质正是属于这种弱力引起强变化的软物质。
那么是什么道理呢，原来是熵在起作用。物理体系的状态可以由体系的内能以及熵与温度的乘积来共同描述。由于内能的变化与体系受力相关，那么在一定温度下，对于软物质，如果受到的力不大，那么其内能的改变也不会大，而在这样的弱力作用下，又要求体系发生比较大的变化，那么就一定得要求它的熵变化剧烈。也就是说，在软物质中体系的变化主要是由熵引起的，或者说熵占据了主导地位。这样软物质就可称作是由熵操纵的物质。在熵力的作用下，软物质体系会出现很多新奇的行为，比如原本混乱的微观体系会变得井然有序。这不正是类似于生命的进化过程吗?
具体类比解释一下这种熵与无序变有序的关系。比如说如果你由于看贴不回，结果遭到网友们的追打，最后你被堵到了一间屋子里，无数的网友充满了那间屋子，不停地挥舞手中的棒子想打你，这时候你所能处的最好的位置，少挨些打的位置就是墙角了。因为这样你至少不会受到来自墙的攻击。从那些追打你的网友的角度来说，他们的棍子不能永远挥舞，总会受到一些阻挡，具体说就是你的身体和墙壁，当你的身体靠在墙壁上的时候，阻挡他们挥舞的地方有了重合，于是从另一方面来说，给他们挥舞的空间就变大了。熵是对体系自由度（网友棍子活动空间）的量度，于是这意味着当你靠墙角的时候，封闭系统的自由度正大了，熵增了！而热力学第二定律正是告说我们封闭系统总是愿意向熵增加的方向变化。所以，本质上说起来，你躲向墙角原来是为了使得封闭系统熵增的结果。可是宏观来看，你从原本处于屋内任意位置最后总是躲向墙角，你是从无序变到有序了（但应该注意到，这种局部的有序实际上是导致了系统的更大的无序）！
任何生命组成，DNA,蛋白质都是这种软物质。蛋白质的自动折叠，组装也无一不与这种简单的熵力发生关系。尽管具体细节，还需要生物科学家与物理，材料科学家们合作进行更一步的研究。但至少，寻求对生命进化的简单的物理解释并不是不可能的任务了，生命原本简单，看贴不回只好站墙角，要想了解其中的奥秘，大家还需努力探索未知啊！
注1：摘自诺贝尔奖获得者法国物理学家德热纳所著科普读物《软物质与硬科学》
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【原创】小议寻求对生命进化的可能的物理解释 （和水风）
I 服 了 u！ 草民 字14 2005-02-28 09:17:23
😄是那句话，还是那个动画打动了你 不爱吱声 字10 2005-02-28 10:30:42
😄深有同感 水风 字562 2004-11-03 23:41:02
我对不爱老兄的这句话有点保留. spin 字686 2004-11-03 23:32:29
😄想法是类似的 不爱吱声 字354 2004-11-04 06:38:56
😁幸亏还给俺们非物理学科留了点儿生路，relief! ArKrXe 字289 2005-03-15 15:04:23
以上是我的一点小看法,不过估计挺难的 spin 字69 2004-11-03 23:38:02