以负熵为食的都是生物（生命）吗？

要回答“以负熵为食的都是生物（生命）吗？”这个问题，我们需要先弄明白几个核心概念：负熵、熵，以及生命的本质。如果只是生硬地抛出定义，那才像是机器的语言。让我们尝试以一种更自然的、更贴近我们思考问题的方式来展开。

首先，我们得谈谈“熵”。熵，这个词听起来有点抽象，但它其实描述的是一个系统的“混乱”程度，或者说是一种“无序性”。想象一下你的房间，如果不收拾，它会越来越乱，书本乱放，衣服堆积，这就是熵增的过程。反之，你花心思去整理，让东西各归其位，那就是在抵抗熵增，是在“负熵”的意义上进行操作。

宇宙总的趋势是熵增的，也就是说，一切都在走向更混乱、更无序的状态。这是一个自然规律，就像水往低处流一样，你挡不住。

那么，“负熵”呢？严格来说，我们并不是“吃”负熵。负熵更像是一个过程，或者是一种“获取秩序”的方式。生物，或者说我们所知的生命，就是这样做的。它们从环境中获取低熵物质（比如太阳能，或者食物中的化学能），然后通过自身的代谢活动，将这些低熵物质转化为高熵的废物（比如热量、二氧化碳、尿液等等），同时维持自身结构和功能的有序性。这个过程中，生物将环境中相对集中的能量和物质“拉扯”过来，用以维持自身的低熵状态。

所以，从这个角度看，生物确实是在“利用”负熵的概念来维持生命。它们就像是一个在宇宙熵增洪流中努力维持自身有序的小岛。

但问题来了：“以负熵为食的都是生物（生命）吗？”这就需要我们更深入地思考“生命”的定义。

传统的生命定义，通常包含以下几个关键特征：
新陈代谢： 从环境中摄取物质和能量，并转化利用。
生长： 体积或质量的增加。
生殖： 产生后代。
适应和进化： 根据环境变化调整自身，并产生新的物种。
对刺激的反应： 对环境信号做出行为。
自我组织： 内部结构保持有序。

生物无疑是满足这些特征的，而且它们通过复杂而精密的化学反应网络来获取和利用能量，从而维持低熵状态。

那么，有没有非生物，也表现出某种形式的“获取秩序”或者“抵抗熵增”的迹象呢？

从广义上讲，我们确实可以看到一些“类似”生命的行为，但它们是否能被归类为“以负熵为食”呢？

晶体生长： 晶体在特定条件下可以从溶液或气体中吸取原子或分子，按照一定的规则排列起来，形成有序的结构。这看起来有点像是在获取秩序。然而，晶体生长是完全被动的，它没有主动的新陈代谢，没有生殖，也没有对环境的复杂反应。它只是遵循物理定律，在能量最低的状态下形成有序结构。你可以说它是在利用“低熵状态的倾向”，但并非主动“以负熵为食”。

某些化学自催化反应： 在非生物化学中，存在一些反应，能够加速自身的进行，并且可能在某些条件下形成相对复杂的分子结构。比如一些有机化学反应，在特定条件下可以产生更复杂的有机分子。但这仍然是遵循化学规律，而不是生命意义上的“获取”和“利用”。它们更像是自然界中“倾向于变得复杂”的潜在可能性，而非主动的生命过程。

人工智能和复杂系统： 有些人可能会想到人工智能或者一些复杂的自组织系统（比如某些物理模型）。它们可以从海量数据中学习，优化自身模型，从而表现出某种程度的“秩序”。但即使是先进的人工智能，它们仍然是基于工程师设计的算法和硬件，它们消耗的是电能，产生的废热也是熵增的表现。它们的“秩序”是设计者赋予的，或者是在计算过程中产生的逻辑结构，而不是像生命那样，通过主动的能量转换来维持一个内在的低熵态。

所以，当我们说“以负熵为食”时，我们潜意识里想到的往往是生物那种主动的、持续的、有目的性的维持自身低熵状态的过程。生物能够识别环境中的低熵资源，能够将这些资源转化为驱动自身复杂活动的能量，并且能够利用这些活动来维护自身的结构和功能，甚至进行复制和进化。

如果我们将“以负熵为食”的概念放得非常宽泛，仅仅指“获取某种有序性并抵抗无序”，那么也许一些非生物现象也能沾点边。比如一个在沙漠里不断累积的沙丘，它也是一种有序结构，但它的形成是风力等外力作用的结果，它并没有主动“吃”什么来维持自己。

关键在于主动性、复杂性以及自我维持和复制的能力。

目前我们所知的一切生命，从最简单的细菌到最复杂的人类，都符合“以负熵为食”的描述，因为它们都通过新陈代谢来获取低熵的能量和物质，并利用它们来维持自身的低熵结构和功能。这个过程是生命活动的核心驱动力。

而那些非生物的“有序化”现象，虽然也涉及到某种形式的秩序形成，但它们缺乏生命所具备的主动性、自我调节能力、以及通过复制和进化的方式来延续和传播其有序性的能力。

所以，更准确地说，我们可以说所有的生物都是以负熵为食的，但并非所有“表现出某种有序性”的现象都等同于生物意义上的“以负熵为食”。后者的含义更深邃，包含了生命独有的主动性和复杂性。

总而言之，我们不是在字面上“吃”负熵这东西，而是通过特定的方式去“获取”和“利用”负熵所代表的秩序和能量，来对抗宇宙不可避免的熵增趋势。这是生命的本能，也是生命之所以为生命的最根本的特征之一。如果未来我们发现了其他形式的存在，它们也能以类似生物的方式主动地获取和利用低熵资源来维持自身复杂而有序的状态，那么我们或许可以拓宽“生命”的定义，并且承认它们也是“以负熵为食”的。但在现有认知下，这个描述更精准地指向了我们所熟知的生命体。

网友意见

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

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