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第六章创造性演化_宇宙时间奥秘

2020-04-17 宇宙时间奥秘

第六章创造性演化_宇宙时间奥秘
 
 
化学反应是含有时间之箭的一大类过程:这些过程都是不可逆的。有些化学反应显示着非常明确、非常有规则的变化——它们简直就是一种不折不扣的化学“钟”。对这些过程进一步研究,会让我们了解到,它们里面的时间是如何以及是为什么会滴答消失的。进一步说,既然有机细胞的化学性质就是生命的精髓所在,这些钟也就是转动我们自己身体中诸齿轮的微观“轮齿”。时间之箭将以“生命之箭”的方式出现。在这出现的过程中,它产生的花样是如此细致,如此丰富,使我们实在不能相信它是“简并派”人们所说的幻觉。
 
内禀于第二定律之中的时间之箭,并不等于一直走向无序的盲目破坏;相反地,从第五章开始讲的,支配远离平衡的不可逆过程,对其原理的研究,能帮助我们了解,缓慢而无情的衰退、错综复杂的生命图样、湍流的泛滥,这三者之间的界线如何划分。
 
一个系统只有被驱赶到远离平衡的状态之后,才能开始产生我们感到兴趣的节奏。试以一瓶啤酒做个有趣的比方。瓶子直放在桌上时,啤酒处于力学平衡。斯文的饮酒者将酒瓶稍加倾斜,使酒平稳地流入杯中,这样他把啤酒移到一个“近平衡”的稳态。可是一个急于解渴的人,抓起瓶子就喝,很可能就会把酒推到远离平衡的状态。他会发现,如果瓶子斜过一定程度,啤酒便会很规则地汩汩流出来。对酒瓶来说,存在一个“临界角度”,酒瓶一达到那个角度,酒就开始来回摆动。那个角度是一个转折点,是一个从混乱到组织的跳板。
 
这当然就是上章检查自组织的热力学基本配方时,开始考虑的课题。将第二定律应用于任何一个开放系统,即一个可以输入也可以输出物质和能量的系统。将此系统从平衡状态远推到一个转折点,组织便可能出现。我们已经遇到过这样的例子:一个化学反应达到它的转折点以后,出现有规则的颜色摆动,形成为一台十足的化学“钟”。我们目前的任务是,当像这样的钟远远离开它的第一个转折点以后,我们应该用什么方式来描述它。
 
光靠热力学是不够的。热力学通过熵增的倾向描述时间之箭,它只在去往平衡的路上,放置了指路牌,只告诉我们什么地方变化会发生。但至于会是何种变化,它却给不出任何线索。热力学中没有一个万能法则,告诉我们一个系统如何在时间上演化。我们不得不向热力学告别,而开始跟一些崭新的技巧打交道。