先引一下我的新书“现代热力学”第一章摘要的第一段话中的部分内容：

 

热力学是科学的核心内容. 几乎所有的科学工作者都应该对热力学有一些基本的了解. 热力学是关于发展的科学, 是自然科学中的科学发展观. 热力学的成果不仅影响到自然科学, 也会影响到社会科学和哲学.

 

这也清楚地说明为什么热力学一直受到人们的普遍关注。关注热力学的决不是仅仅局限于物理学家、化学家、生命科学家和材料科学家等等，而是几乎所有的人文科学家、社会科学家、政治家和哲学家都给予一定的关注。

 

在我的新书“现代热力学”中对热力学学科的文字表述或定义是:

 

热力学是研究能量及其转换的科学, 也是研究由大量粒子(或单元)组成宏观体系变化和发展的科学.

 

其中前半句话引自Holman J P. Thermodynamics [M]. 3rd edn. New York: McGraw-Hill, 1980, 1. 中译本: 曹黎明, 邱海平, 侯增祺译, 热力学. 北京: 科学出版社, 1986, p. 1；而后半句话是很多热力学教科书中所共同采用的。应该说这样的定义是恰当的，也是符合实际的。

 

一．   “能量及其转换”的规律可能通过自组织形成了大自然

仰望星空，对天文学家来说，引力是宇宙中至高无上的力。但是从热力学的观点来看，这可能是“能量及其转换”在起作用。从赫罗图（由丹麦的赫芝普伦和普林斯顿大学的罗素合作完成的星体光谱-亮度图，见附图）可以清楚地知道庞大的星空天体的发展是非常有规律的。 

这是20世纪天文学的重大进展。从“能量及其转换”的发展规律来看，这也是非常自然的。由引力聚集起来的宇宙物质（主要是氢）不断增大到坍缩成原恒星，发射红外辐射。再挤压启动核反应，成为发射可见光的主序恒星。质量相当于太阳的恒星，经过约100亿年烧掉大部分氢。然后沿着主序星向左上方稍作发展再进入红巨星的短暂阶段，体积暴胀到原来的约250倍，同时把大部分物质喷射到星际空间中去。再变成白矮星(这时的密度可以达到每立方厘米约10吨, 相当于原子核的密度), 再冷却变成黑矮星等。不同大小的恒星的发展规律也不同。质量约3倍于太阳的恒星经历了超新星变成密度比白矮星更高的中子星(密度是白矮星的10⁸倍, 强大的引力把电子也挤入质子成为中子)。更大的恒星就坍缩成黑洞等。而地球等就是由宇宙核反应的灰烬—重元素所组成的。有了地球等行星再从外部不断提供能量（如阳光的照射）适当的条件下就可能产生生命和人类社会等。所有这一切似乎都可以认为：“能量及其转换”的规律可能通过热力学的自组织现象形成了大自然。

 

二．   “能量及其转换的标志—货币和贸易”通过自组织形成了人类经济社会

在复杂系统人类经济社会的自组织现象中，货币和贸易起了不可或缺的作用。实际上“货币”和“贸易”就是“能量及其转换”的标志。在计划经济为主导的情况下，经济大磨中总是流出基本相同的“货币”给每一个“推磨者”，推多推少一个样，结果大家都逐步不推了，经济大磨就转不起来了。这就从另外一个角度来说明计划经济为主导的情况不符合客观的科学发展规律。我国最近几十年在经济领域的改革开放是成功的。整个国内经济都相应地，由绝大多数老百姓共同参与的，人类经济社会以及人类社会的发展都是复杂系统热力学自组织成功的典型范例。而且还将按照热力学的耗散减少原理指引的方向发展.

 

三．   “能量及其转换的标志物—ATP”可能通过自组织形成生命体

在复杂系统生命体中，自组织现象同样到处可见。而生命体中“能量及其转换的标志物—ATP(三磷酸腺苷adenosine-triphosphate)”很可能通过自组织形成复杂的生命体。并且不断地从简单到复杂地进化和发展。最近科学网还有博文“ATP作用的展开”介绍了ATP作为生命体中能量分子以外的其他功能

 

人们知道以葡萄糖及脂肪酸为能源，通过多种细胞途径产生的ATP是一种含有高能磷酸键的有机化合物，水解时释放能量提供生命活动。尽管作为能量分子的ATP是机体新陈代谢和细胞生命活动的直接能量来源是一个常识，但有关ATP也具有细胞间信息传递功能却是并不是为人们所共知的。

 

ATP在生命体中作为“能量分子”（又被称为是生命体中的汽油gasoline），生命体的肌肉收缩、DNA的复制、繁殖等都离不开ATP。可以说ATP在生命体中是无处不在的。同时它应该是发挥了很好的“组织者”作用。环绕ATP的制造(即ATP的生物合成)和利用，生命体不断地进化和发展着。据说叶绿素已经达到百分之六七十的太阳光的转换效率或者更高，这就远远超过了目前的半导体太阳能电池的转换效率。

 

本博文中讨论的热力学自组织现象例子是初步的探索，欢迎进一步的讨论。尽管仰望星空的例子并没有涉及整个宇宙，但是有可能涉及热力学的适用范围而引发争议，供各位参考。当然本博文中所讨论的热力学是以现代热力学为主导的进化观点。或者说，本博文中所讨论的热力学主要是指当今21世纪的热力学，或是指广义的现代热力学的进化观点。这就是为什么在最后阶段把原来标题中的热力学改为现代热力学。以此表明本博文中所讨论的决不是过去约150年的经典热力学或称为平衡态热力学的退化主导观点。现实生活中大量事实都证明了科技进步、社会发展和自然界进化的现代热力学发展观是正确的科学发展观。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王季陶科学网博客。
链接地址：https://m.sciencenet.cn/blog-307912-339170.html

上一篇：综观大局 共同努力 开拓创新 奋勇前进
下一篇：“至高无上”的“科学”是伪科学