Question

熵是由德國物理學家克勞休斯于1865年首次提出的一個重要熱力學概念。統計物理學研究表明，熵是系統混亂度的量度。熵增加原理的數學表達式是：(ds)_U，V≥0。其物理意義是：一個孤立系統的自發過程總是朝著熵增加的方向進行，即從有序走向無序。而生命的發生、演化及成長過程都是從低級到高級、從無序到有序的變化。這樣看來把熵增加原理應用到生命科學中似乎是不可能的。
⑴熵增加原理與達爾文進化論是否矛盾？說明理由。
⑵初期的腫瘤患者可以治愈，而晚期癌癥患者的腫瘤想要治愈是根本不可能的，用熵增加原理解釋其原因。

Answer 1

⑴熵增加原理適用于孤立系統，而生命系統是一個開放系統，生物進化是一個熵變過程，生物的復雜性（種群系）與熵有關，生物進化的譜系越復雜，熵值就越大。生物的組織化（個體結構）與信息有關。譜系復雜化的分支衍生帶來更大的進化突變空間，但是由于生物遺傳的制約作用，使實際產生的狀態數（種類數）比更大可能產生的狀態數少，即實際熵比更大可能熵小。一個進化的生物系列在合適的環境條件下，復雜性（熵）將與組織化（信息）同時增加。因此，生物進化的必然結構是種類越來越多，結構也越來越高級，實際熵與最大可能熵的差也越來越大。從這個角度看，熵增加原理與達爾文進化論不矛盾。（4分）
⑵腫瘤發生的實質就是在某一時刻機體系統發生了變速熵增的過程，機體對腫瘤產生的抑制能力大大減弱，腫瘤發生率在此過程會提高很多，從而導致腫瘤的發生。由于腫瘤患者的癌細胞在體內擴散，影響著人體的熵增速率，使機體時常處于變速熵增的不可逆過程，即人體內腫瘤的發生一旦達到了一定的混亂度，這種情況是不可逆的，故晚期癌癥患者的腫瘤想要治愈是根本不可能的。而初期的腫瘤患者可以治愈是因為熵增加原理不適用于質點數很小的系統。幾個腫瘤細胞相對于人體這個大的系統來說，質點數很少，對于人體還不至于構成威脅。所以對于腫瘤的研究，預防是關鍵。要防治腫瘤的發生，就要阻止熵增不可逆過程的發生。（4分）

⑴熵增加原理適用于孤立系統，而生命系統是一個開放系統，生物進化是一個熵變過程，生物的復雜性（種群系）與熵有關，生物進化的譜系越復雜，熵值就越大。生物的組織化（個體結構）與信息有關。譜系復雜化的分支衍生帶來更大的進化突變空間，但是由于生物遺傳的制約作用，使實際產生的狀態數（種類數）比更大可能產生的狀態數少，即實際熵比更大可能熵小。一個進化的生物系列在合適的環境條件下，復雜性（熵）將與組織化（信息）同時增加。因此，生物進化的必然結構是種類越來越多，結構也越來越高級，實際熵與最大可能熵的差也越來越大。從這個角度看，熵增加原理與達爾文進化論不矛盾。
⑵腫瘤發生的實質就是在某一時刻機體系統發生了變速熵增的過程，機體對腫瘤產生的抑制能力大大減弱，腫瘤發生率在此過程會提高很多，從而導致腫瘤的發生。由于腫瘤患者的癌細胞在體內擴散，影響著人體的熵增速率，使機體時常處于變速熵增的不可逆過程，即人體內腫瘤的發生一旦達到了一定的混亂度，這種情況是不可逆的，故晚期癌癥患者的腫瘤想要治愈是根本不可能的。而初期的腫瘤患者可以治愈是因為熵增加原理不適用于質點數很小的系統。幾個腫瘤細胞相對于人體這個大的系統來說，質點數很少，對于人體還不至于構成威脅。所以對于腫瘤的研究，預防是關鍵。要防治腫瘤的發生，就要阻止熵增不可逆過程的發生。