熵是由德國(guó)物理學(xué)家克勞休斯于1865年首次提出的一個(gè)重要熱力學(xué)概念。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究表明,熵是系統(tǒng)混亂度的量度。熵增加原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式是:(ds)U,V≥0。其物理意義是:一個(gè)孤立系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程總是朝著熵增加的方向進(jìn)行,即從有序走向無(wú)序。而生命的發(fā)生、演化及成長(zhǎng)過(guò)程都是從低級(jí)到高級(jí)、從無(wú)序到有序的變化。這樣看來(lái)把熵增加原理應(yīng)用到生命科學(xué)中似乎是不可能的。
⑴ 熵增加原理與達(dá)爾文進(jìn)化論是否矛盾?說(shuō)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。
⑴ 熵增加原理適用于孤立系統(tǒng),而生命系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng),生物進(jìn)化是一個(gè)熵變過(guò)程,生物的復(fù)雜性(種群系)與熵有關(guān),生物進(jìn)化的譜系越復(fù)雜,熵值就越大。生物的組織化(個(gè)體結(jié)構(gòu))與信息有關(guān)。譜系復(fù)雜化的分支衍生帶來(lái)更大的進(jìn)化突變空間,但是由于生物遺傳的制約作用,使實(shí)際產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)(種類數(shù))比更大可能產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)少,即實(shí)際熵比更大可能熵小。一個(gè)進(jìn)化的生物系列在合適的環(huán)境條件下,復(fù)雜性(熵)將與組織化(信息)同時(shí)增加。因此,生物進(jìn)化的必然結(jié)構(gòu)是種類越來(lái)越多,結(jié)構(gòu)也越來(lái)越高級(jí),實(shí)際熵與最大可能熵的差也越來(lái)越大。從這個(gè)角度看,熵增加原理與達(dá)爾文進(jìn)化論不矛盾。(4分)
⑵ 腫瘤發(fā)生的實(shí)質(zhì)就是在某一時(shí)刻機(jī)體系統(tǒng)發(fā)生了變速熵增的過(guò)程,機(jī)體對(duì)腫瘤產(chǎn)生的抑制能力大大減弱,腫瘤發(fā)生率在此過(guò)程會(huì)提高很多,從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。由于腫瘤患者的癌細(xì)胞在體內(nèi)擴(kuò)散,影響著人體的熵增速率,使機(jī)體時(shí)常處于變速熵增的不可逆過(guò)程,即人體內(nèi)腫瘤的發(fā)生一旦達(dá)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?yàn)殪卦黾釉聿贿m用于質(zhì)點(diǎn)數(shù)很小的系統(tǒng)。幾個(gè)腫瘤細(xì)胞相對(duì)于人體這個(gè)大的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),質(zhì)點(diǎn)數(shù)很少,對(duì)于人體還不至于構(gòu)成威脅。所以對(duì)于腫瘤的研究,預(yù)防是關(guān)鍵。要防治腫瘤的發(fā)生,就要阻止熵增不可逆過(guò)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(gè)開(kāi)放系統(tǒng),生物進(jìn)化是一個(gè)熵變過(guò)程,生物的復(fù)雜性(種群系)與熵有關(guān),生物進(jìn)化的譜系越復(fù)雜,熵值就越大。生物的組織化(個(gè)體結(jié)構(gòu))與信息有關(guān)。譜系復(fù)雜化的分支衍生帶來(lái)更大的進(jìn)化突變空間,但是由于生物遺傳的制約作用,使實(shí)際產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)(種類數(shù))比更大可能產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)少,即實(shí)際熵比更大可能熵小。一個(gè)進(jìn)化的生物系列在合適的環(huán)境條件下,復(fù)雜性(熵)將與組織化(信息)同時(shí)增加。因此,生物進(jìn)化的必然結(jié)構(gòu)是種類越來(lái)越多,結(jié)構(gòu)也越來(lái)越高級(jí),實(shí)際熵與最大可能熵的差也越來(lái)越大。從這個(gè)角度看,熵增加原理與達(dá)爾文進(jìn)化論不矛盾。
⑵ 腫瘤發(fā)生的實(shí)質(zhì)就是在某一時(shí)刻機(jī)體系統(tǒng)發(fā)生了變速熵增的過(guò)程,機(jī)體對(duì)腫瘤產(chǎn)生的抑制能力大大減弱,腫瘤發(fā)生率在此過(guò)程會(huì)提高很多,從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。由于腫瘤患者的癌細(xì)胞在體內(nèi)擴(kuò)散,影響著人體的熵增速率,使機(jī)體時(shí)常處于變速熵增的不可逆過(guò)程,即人體內(nèi)腫瘤的發(fā)生一旦達(dá)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?yàn)殪卦黾釉聿贿m用于質(zhì)點(diǎn)數(shù)很小的系統(tǒng)。幾個(gè)腫瘤細(xì)胞相對(duì)于人體這個(gè)大的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),質(zhì)點(diǎn)數(shù)很少,對(duì)于人體還不至于構(gòu)成威脅。所以對(duì)于腫瘤的研究,預(yù)防是關(guān)鍵。要防治腫瘤的發(fā)生,就要阻止熵增不可逆過(guò)程的發(fā)生。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
(8分)熵是由德國(guó)物理學(xué)家克勞休斯于1865年首次提出的一個(gè)重要熱力學(xué)概念。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究表明,熵是系統(tǒng)混亂度的量度。熵增加原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式是:(ds)U,V≥0。其物理意義是:一個(gè)孤立系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程總是朝著熵增加的方向進(jìn)行,即從有序走向無(wú)序。而生命的發(fā)生、演化及成長(zhǎng)過(guò)程都是從低級(jí)到高級(jí)、從無(wú)序到有序的變化。這樣看來(lái)把熵增加原理應(yīng)用到生命科學(xué)中似乎是不可能的。
8-1 熵增加原理與達(dá)爾文進(jìn)化論是否矛盾? 說(shuō)明理由。
8-2 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。
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