热力学第二定律所引发的讨论

昨天和cc的讨论涉及到一个科学哲学的问题：我们如何理解物理规律在世界上发生的现象当中的作用。

物理定理，或者说物理规律是什么，是我们可观测到的世界正在满足的运行规律。在没有发现反例之前，我们认为，世界在按照所有这些规律运行。这里我们谈到的规律是指那些比较确定的规律，不去谈那些还在争论当中，还有进展的规律。

那么，我们所谈到世界上任何现象是否满足某个规律，按照前面所述，最自然的推论是，只要这个规律是正确的，那么世界上任何现象（在可观测的范围内）肯定符合这个规律。

但是，如果我们要用这一系列规律来解释某个实际的现象，我们就必须考察，哪个规律在起主要作用。因为，往往只有一小部分规律会起到主要作用，其他大部分规律的影响都可以忽略不计。找出哪些规律起支配作用，正是物理学家，或者其他科学家，在研究一个现象时所需要研究的其中一个主要方面。

昨天的争论谈到了热力学第二定律，热力学第二定律简单的说实际上是给熵这个概念定了一个界限。就是，在孤立系统中，熵一定增加，或者说，无论任何人做任何努力，熵都不会减少。（这两者有一个是否能维持的区别在里面，我们这里抛开这个区别）。为什么要在孤立系统呢？就是因为要排除所有外界因素的影响。这里，热力学第二定律只是描述了一个规律。我们还可以深究这个规律的得出。这个规律虽然是从热机模型中得到，但是我没记错的话，可以从粒子系统的统计中推导出来。那么，热力学第二定律就可以这么说，排除所有外因的影响，无论你做什么努力，由于万物都是粒子组成，微观粒子系统本身的规律就让熵不可能增加。

cc在最初版的博文中，错误的将生物的生老病死，归结为热力学第二定律的影响。诚如我们第四段谈到的，热力学第二定律在生物的生老病死这个现象中，并没有失效。但是，生物系统是如此的复杂，影响的因素是如此的多，粒子系统随机统计行为对生物生老病死这个现象中所起的作用甚微，如果从量化上讲，量级差太远，作用微小到可以完全忽略掉。所以，cc这样推论是不对的。

当然，生物的消解和粒子的熵增加这两者从粗浅的理解看，比较类似，所以，我建议cc加上“类比于热力学第二定律，生物的生老病死也……”。推论是一个严格的逻辑过程，类比是一个文学化的过程。切不可将类比当作推导，这就是cc所犯的错误。当然，我觉得cc这样文学化的类比很像知音体，这是另一个问题。

这就解释了后来的争论，生物的现象当然受限于物理规律，但是热力学第二定律不起支配的作用。这也是为什么热力学主要还是在探讨简单物质，因为像生物系统这样的系统，对热力学理论来说，太复杂了，在没有新的数学工具之前，我觉得几乎很难做有意义的探讨。

我记忆中，有一种叫系统论的东西，专门探讨过物理和生物的关系，好像据说物理和生物是两个层次，物理在低层，生物在高层，高层由低层组合，却产生了很多有趣的自组织现象，所以产生了一些低层系统所不具备的性质。咦，这听起来不是cc研究的东西吗？我真的不了解了。

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