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(tǒng)計物理學研究表明，熵是系統(tǒng)混亂度的量度。熵增加原理的數(shù)學表達式是：(ds)_U，V≥0。其物理意義是：一個孤立系統(tǒng)的自發(fā)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(fā)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(tǒng)，而生命系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，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(tài)數(shù)（種類數(shù)）比更大可能產生的狀態(tài)數(shù)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(huán)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(fā)生的實質就是在某一時刻機體系統(tǒng)發(fā)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(fā)生率在此過程會提高很多，從而導致腫瘤的發(fā)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(fā)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(shù)很小的系統(tǒng)。幾個腫瘤細胞相對于人體這個大的系統(tǒng)來說，質點數(shù)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(fā)生，就要阻止熵增不可逆過程的發(fā)生。（4分）

⑴熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)，而生命系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，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(tài)數(shù)（種類數(shù)）比更大可能產生的狀態(tài)數(shù)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(huán)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(fā)生的實質就是在某一時刻機體系統(tǒng)發(fā)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(fā)生率在此過程會提高很多，從而導致腫瘤的發(fā)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(fā)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(shù)很小的系統(tǒng)。幾個腫瘤細胞相對于人體這個大的系統(tǒng)來說，質點數(shù)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(fā)生，就要阻止熵增不可逆過程的發(fā)生。