以负熵为食的都是生物（生命）吗？ 第1页

不是。“以负熵为食”不是“生物（生命）”的充分条件，而且许多读者并没有搞懂“负熵/negative entropy、negentropy、syntropy”是什么东西。

负熵算什么，你瞧瞧人家野火以生命为食。

将生命与“负熵”联系起来，是二十世纪三四十年代的事，薛定谔1944年发表的《生命是什么》将这想法广泛传播。该书属于科普读物而不是科研成果，谈的东西不限于当时的科学的认识，六十年代后日渐式微。近年来“负熵”“低熵体”之类中文词汇在网络上频繁出现，则是因为刘慈欣先生的科幻小说。其实，就连薛定谔本人都是这样评价“负熵”的：

• “如果我只是为他们（指物理学家）服务的话，我应该将讨论内容换成自由能。”

这指的是热力学自由能^[1]：热力学系统的能量中可以用来对外做功的部分。这是热力学态函数，可作为热力学过程能否自发进行的判据。薛定谔觉得一般大众不好理解这概念——嗯，就好像“负熵”多么好理解一样。

过去几十年间，许多学者批评薛定谔的“负熵”制造了更多的理解混乱，许多读者很难将“负熵”和“能量”区分开来。

鲍林在1987年薛定谔百年诞辰之际批评说，负熵对生物学的贡献为负，薛定谔对生命热力学效应的解读过于模糊和肤浅。
佩鲁茨则在1987年谈《生命是什么》：“书中正确的内容均不是原创，而大多数原创的内容即使在成书的年代也是不正确的。”这是非常严厉的批评。

另一些学者试图完善“负熵”的概念，例如在信息论和统计学中拿它衡量到常态的距离。2009年，Mahulikar和Herwig将动态有序子系统的负熵重新定义为“有序子系统相对于周围混沌的具体熵亏损”。

总之，薛定谔关于负熵的论述是为了解释生物在“可以靠比细胞还小的遗传物质和外界输入的能量来维持一定的遗传稳定性”的同时“无法承受太多的能量输入^[2]”。那时候，人们还不知道地球生物在极限环境中的惊人表现，但日常所见的物种也足以证明生命并非“只要能量多就可以生存“，反倒是“有低功率能量流的地方，就有我”的状态，意味着关键问题不是能量。薛定谔想出的办法没有具体的动力学过程，只有结果：

• 有机体依赖“负熵”维持结构的组织性和细胞功能，将产生的热散入外界环境。

这不能作为“生命的定义”级别的生命特征。非生命也可以具有自组织能力，例如晶体生长、热带气旋出现·长大、等离子球出现·长大·分裂并再长大。而且， 在这里谈细胞，病毒算不算生命呢^[3]。

薛定谔不知道有机体是如何取得负熵的，“以负熵为食”是比喻的修辞手法。薛定谔建议，为了用负熵解释生命系统，我们必须努力找到一种新的物理定律。

此书发表之后十几年里，信息论、控制论相继问世，“给负熵找个新的物理定律”的必要性被奥卡姆剃刀一点点铲平。现在看来，薛定谔对生命的定义接近“开放系统里打破平衡的秩序的集合”，将DNA密码视为“维持生命机制的程序”而不是“生命的本体或主宰”，是有前瞻性的，但他忽视了信息的作用：

西拉德关于麦克斯韦妖的研究成果揭示了如何借助在宏观统计中看起来像是噪声的分子水平信息来降低熵，不需要添加新物理定律。

薛定谔也和同时代的生物学家一样高估了DNA密码的能力，他认为对密码本的读取能够直接映射到表型。后来研究发现，基因组并不能反映出身体器官的排列方式，遗传信息提供的更像是工具箱而不是手把手操作，细胞发生史和环境能决定基因的表达与修饰。

参考

1. ^ 对于限定条件不同的热力学过程，热力学自由能有不同表达形式，最常见的是吉布斯能和亥姆霍兹能。
2. ^ 大部分动物在气温50摄氏度的环境里即使有水和食物也难以生活。
3. ^ https://www.zhihu.com/question/416306434/answer/1425279003