熵与进化
前言：我没有系统地学习过热力学定律，对生物进化理论也只是略有了解。本文绝大多数内容都出自自己的猜测。如果对此文有任何想法或见解，都欢迎来信([email protected])讨论。
最近看到有个很有意思的说法——生物进化与热力学第二定律是矛盾的。在讲矛盾之前先简要介绍一下热力学第二定律：它说的是能量传递的不可逆性。例如「覆水难收」就是一个例子。随着时间流逝，一个系统中的粒子会因不断运动而逐渐变得无序，而这种无序性的量度就是「熵」。但是，生物进化的进程却看起来像是从无序变得有序：从最初的单细胞进化到如今有分化的各种组织和器官的生物。怎样解决这个矛盾呢？下面说说我自己的看法。
首先，我们需要问一个问题：生物进化的动力是什么？在这里，我们看到的所谓的进化，实际上是从很多情况中筛选出的一种结果。进化中曾经可能出现的其他情况满足不了某种要求，被抑制了而使我们不清楚它是什么样的。怎样明确这种筛选的机制呢？在我看来，这种机制就是「使系统趋于稳定的状态」，也就是维护稳定。这从生态系统的各种机制中都能得到印证：假使狼不是羊的天敌，那么草原将承受过多的羊，使草场退化而改变整个气候环境，从而也会影响到羊，使羊的数量减少。我们之所以没有看到大量没有天敌的羊，不是因为此种情况没出现，而是假如出现了，羊的数量最终也会减少直至灭绝。这就是「自然选择」的意义。
那么，说到刚才的「熵」。为什么生物进化与熵增不矛盾？在刚才，我们讲到进化是对各种情况的筛选，那么为什么会出现各种情况？就是因为熵增。遗传过程中出现的「错误」、气候的变化、地壳的运动都是熵增的体现，也正是这些提供了各种各样的可能情况供筛选。除此之外，当我们把视线放地更广，还可以发现更有趣的结论。当为了维护系统的稳定性而进化时，可能出现的情况也会随之增加。相对来讲，「熵增」破坏稳定性的效应越来越强了。这是因为为了维护稳定所形成的结构越来越复杂，而单位结构发生错误的可能性却是不变的。从整体上来看，稳定性越来越容易被破坏了。为了维护稳定性，所要做出的进化也会越来越频繁。有趣的是，从宏观上看进化越来越频繁，似乎系统维护稳定的能力变差了。其实不然，因为错误也是随着系统进化而增多的。这也可以解释「物种大爆发」现象的由来。在进化史上，人类出现的时间太晚了，这可能就是我们无法感受到物种的进化速度在加快的原因。另外，随着系统的结构更加复杂，出现「错误」所造成的影响也会越来越小，生态系统的自我调节能力将会逐渐增强，「进化」付出的成本在不断减小。干旱的沙漠中的绿洲非常脆弱，容易遭到破坏，而森林却相对更难破坏，原因就在这里。
反观人类社会，我们也可以找到类似的规律。当前的社会制度并不是凭空出现的，而是「选择」的结果。人类早期的社会与目前的社会的稳定性相差甚远。我们的社会制度在进化中找到了维护稳定的方法：法治精神、基本人权的保障、民主制度……在最近的一百年甚至五十年间，我们的社会也发生了巨大的变化。然而，我们可以预见的是，在不远的将来，社会将会以更快的速度「进化」，获得更高的稳定性，同时为此付出的成本也会越来越小。
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