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薛定谔：生命以负熵为生生命是什么？1944年，来自奥地利的理论物理学家——薛定谔，发出了这样的疑问。
薛定谔（Schrodinger），量子力学的奠基人，由于薛定谔方程的发现获得1933年诺贝尔物理学奖，统计热力学集大成者，分子生物学的开山鼻祖，引领了一大批物理学家向探索生命的奥秘；不过，最让大众熟知的，其实是他提出的一个有趣的思想实验——“薛定谔的猫”。
薛定谔的猫——一只既死又活的猫1944年，薛定谔出了一本小册子——《生命是什么：生物细胞的物理学见解》，此书一出，吸引了一大批物理学家投身于分子生物学研究。
今天我们就借由一个伟大的物理学家的智慧，来从物理角度窥探生命的奥秘。
世界由原子组成我们日常接触的所有物质，其实都是数量超乎想象的原子（分子）。
有多么超乎想象呢？开尔文举过一个让人印象深刻的例子：假设你把一杯水倒入大海，只要充分搅拌后，再从七大洋中任意一处再舀出一杯水来，将会发现，这杯水中仍有大约100个水分子来自于原先那杯水！换言之，100个分子相比于一杯水，恰如一杯水相比于七大洋。
足见水分子之小。
具体有多小呢？一般我们认为，一个原子的直径约为1~2埃（1埃=米）。
其实，原子是没有确定的直径的，因为——原子并不是一个实体原子由原子核与电子组成，电子本身是“一个点”，没有半径，它围绕着原子核转动，它转动的范围姑且理解为原子的内部吧。
原子核更小了，是原子的十万分之一左右，那么，原子核是个实体吗？非也。
原子核由质子与中子组成，而质子与中子都是由3个夸克组成，而这个夸克也只是一个点而已，没有直径，不是实体！看到这里，我们才真正第一次明白了，什么叫“万物皆空”，因为原子本身只是由一些“点”组成的，原子是“空”的，万物也是“空”的！“色即是空，空即是色。
”——《心经》前面我们了解了一些宏观世界与微观世界的基本关系，帮助我们运用想象力在宏微世界中出入无碍，下面我们要提出一个重要的物理学思想——所有物理定律都是统计规律统计物理学（Statistical Physics）告诉我们，每一个原子虽然都在做着难以预测的运动，但是，一堆原子的“集体行为”却是可以预测的，而这就是所有物理学定律的基础。
熵，熵增，煽减，负熵的概念
@ #概念 #观点
熵是热力学第二定律的概念，用来度量体系的混乱程度。
热力学第二定律又称熵增定律：一切自发过程总是向着熵增加的方向发展。
特征解读
熵增混乱无效的增加，导致
功能减弱失效。
人的衰老、组织的滞怠是自然的熵增,表现为功
能逐渐丧失。
熵减更加有效，导致功能增
强。
通过摄入食物、建立效用机制，人和组织可以实
现熵减，表现为功能增强。
负熵带来熵减效应的活性因
子。
物质、能量、信息是人的负熵，新成员、新知
识、简化管理等是组织的负熵。
“熵”理论源于物理学，常被用于计算系统的混乱程度，进而可
用于度量大至宇宙、自然界、国家社会，小至组织、生命个体的盛衰。
我们这里不从过于宽泛抽象的层面来讲熵，我们紧扣系统的功能是增强还是减弱。
生命系统要能输出生命活力，企业系统要能为客户创造价值，国家系统要能够带来发展繁荣富强，每一个系统都要实现功能。
熵增就是功能减弱，人的衰老，组织的懈怠等等，这些都反映出功能的丧失。
熵减指功能增强，比如人通过摄入食物，组织通过建立秩序等等实现熵减，功能增强。
另一个概念是负熵，负熵是指能带来熵减的活性因子，比如物质、能量、信息这些都是人的负熵，新的成员、新的知识、简化管理这些就是组织的负熵。
比如说公司倡导的日落法，每增加一个新的流程环节要减少两个老的流程环节，这些简化管理的动作，也是一种负熵。
生命（life）与负熵（entropy）【提纲与简要分析】引子虽然负熵的知识现在我们还没开始学习，但是作为一个高中主学生物的学生来说，没有比用物理学解释生命原理的内容更吸引我的了。
1．熵与负熵的概念简单的按我的理解，熵是一种态函数，用来描述热力学系统中，某一过程初，终状太之间的巨大差异性，并对过程的方向性做出判断的新的状态量，所以叫做态函数。
至于负熵，顾名思义就是反向的熵(entropy)，在系统与环境进行物质交换时，流进负熵会使系统的熵减少。
2．生命是什么？作为一个物理学变化，却可以解释生命是什么。
我们学习物理就要从物理学角度来看生命，生命系统是十分的复杂的，作为生命中的熵流，更是非常奇异，生命可以得以延续就要生命系统中的熵流发生有序和有组织的流动，有正向也有负向，这样生命才得以产生，这就是我理解的物理学解释生命学之本质。
负熵是由薛定谔(Erwin Schrödinger)首先提出的，理解他的《生命是什么》是理解物理学看生命的本质的关键。
比如说人，作为一个高等生命体，为什么会有成长，也会有死亡？因为任何生命体都要从外界的环境中吸取能量，如人要吃饭喝水。
从物理学角度去看，这就是从外界的事物和环境中吸取负熵。
任何物质都有有序和无序的状态，退化和死亡是无序状态，任何生命体要想维持自己的生命，就要不停的从外界环境汲取负熵，使自己维持自己相当高的有序能力。
这是我对负熵与生命体联系的理解。
可以看出生命体是赖环境的负熵为生的，吸取外界的负熵是生命体必须的能力。
3．负熵与生命运动（1）新陈代谢(metabolism)新陈代谢是解释负熵的很好案例，新陈代谢中的那个“新”字就是只生命体从外界汲取负熵，他们不断增加自己的熵维持自己的有序状态，但当生命体的汲取的负熵接近或达到最大值的熵值时，生命体也会死亡。
所以“陈”将有机体将自己活时产生的熵值进行消耗。
例如，人类吃食物是来增加自己的负熵，保持自己的有序状态，但排泄下来后减少了由于负熵满值导致机体死亡的无序状态的可能，这是正熵的排出。
人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。
对科学研究的启示“人活着就是在对抗熵增定律，生命以负熵为生”这句话表达了一个重要的科学观点，即生命体系通过不断地从环境中摄取负熵来维持自身的秩序和稳定。
这对科学研究有以下启示：1. 热力学第二定律的重要性：熵增定律是热力学第二定律的一种表述，它指出在一个封闭系统中，熵总是趋向于增加。
这意味着系统会自然地趋向于更加无序和混乱的状态。
了解熵增定律对于理解许多自然现象和生命过程非常重要。
2. 生命体系的特殊性质：生命体系通过摄取负熵来对抗熵增定律，维持自身的秩序和稳定。
这表明生命体系具有一种特殊的能力，可以从环境中获取能量和物质，并将其转化为有用的形式。
这种能力使得生命体系能够在热力学上保持相对稳定的状态。
3. 能量和信息的关系：生命体系通过摄取负熵来维持自身的秩序和稳定，这涉及到能量和信息的转化。
能量是维持生命活动的动力，而信息则是指导生命体系如何利用能量的关键。
因此，研究能量和信息的转化过程对于理解生命现象至关重要。
4. 系统的复杂性和稳定性：生命体系是高度复杂的系统，但它们能够通过自我组织和调节来维持自身的稳定性。
这表明，在复杂系统中，稳定性并不一定依赖于简单的热力学平衡，而是可以通过引入负熵来实现。
这对于研究复杂系统的行为和稳定性具有重要启示。
“人活着就是在对抗熵增定律，生命以负熵为生”这句话提醒我们，生命体系是通过摄取负熵来维持自身的秩序和稳定的。
这一观点对于理解生命现象、热力学第二定律以及复杂系统的行为具有重要的科学启示。
3。
简论热力学熵、信息熵及熵的泛化热力学熵熵是克劳修斯1865年定义并命名的一个热力学系统的状态函数，它严格应用于系统的热运动，故又称“热力学熵”。
熵的英文为“entropy ”，是克劳修斯用两个希腊字拼合而成，“en ”是能量的词冠，“tropy ”意为转移和变化，因此，熵是一个与热力学过程中的能量变 化有关的量。
根据热力学第一、第二定律，有dA ≤−(dU −TdS) (1)式中U 、S 、T 分别为系统的内能、熵和温度，dA 为系统对外做的功。
式（1)表明：在热力学过程中，系统被消耗的内能分为两部分，能用来 对外做功的能量为(dU −TdS)，而另一部分能量TdS 则不可利用，它失去了做功的潜力，是退化了的能量。
并且，这部分不可利用能在量值上与该过程中系统的熵增成正比。
因此，是熵将能量再分为两类；熵从反面量度系统的运动转化潜力，熵是系统能量品位的量度。
系统的熵越高，其能量的品位越低、对外做功的潜力越小、可用性越小。
在自然界中，一切真实的过程都是不可逆的过程，也是熵增加的过程，因此，一切真实过程的进行都会导致能量的退化、贬值。
熵的这种性质，也使其为一切热力学过程 发生的条件、进行的方向及进行的限度提供了普遍的判据。
从分子运动的观点看，熵是系统内分子运动紊乱程度的测度，即S=klnW (2) 式中W 为系统的微观态数，又称为热力学概率。
式（2)表明：分子运动越是无序，系统的熵就越髙。
玻尔兹曼对熵做出的这一统计解释，为熵的泛化奠定了理论基础。
信息熵从通讯的角度看，由于随机性的干扰（即噪音)是无法避免的，因此，通讯系统具有统计的特征，信号源可视为一组隨机事件的集合。
该集合所具有的随机性不确定度，与热 力学系统中因大量粒子无规则热运动所造成的微观状态的混乱度或无序度是类同的，所以，信息论的创始人申农（C.E.Shannon)采用了同样的思维方法——利用概率统计理论来定义具有一定概率分布的信号源的平均不确定性测度，即H =−k 1 P i n i lnP i （3）式中n 为信号源的信号种数，P i 为第i 种信号出现的概率。
生命与熵的关系1864年法国物理学家克牢修斯提出了一个物理量和新函数——熵，熵是热力学系统的态函数，在绝热系统中熵变永远不会为负。
统计物理学研究表明,熵就是混乱度的量度。
20 世纪60 年代,比利时普利高津提出了耗散结构理论（把那些在非平衡和开放条件下通过体系内部耗散能量的不可逆过程产生和维持的时-空有序结构称为耗散结构）,将熵推广到了与外界有能量交换的非平衡态热力学体系。
熵的内涵不断扩大,逐渐形成了热力学熵,黑洞熵、信息熵等概念。
这种广义熵的提出, 阐明了非平衡态与平衡态热力学体系熵的本质是一致的,均受熵定律支配,从而也揭示了物理系统与生命系统的统一性。
各生命体的生命活动过程是具有耗散结构特征的、开放的非平衡系统, 生命现象也与熵有着密切关系, 生命体和一切无机物的一个根本区别是它具有高度有序性。
根据这一特点用“熵”来描述生命是较为恰当的。
引入广义熵的概念来度量生命活动过程的质量, 称为生物熵。
本研究将耗散结构理论用于生命过程的研究,建立了生物熵随年龄正常变化的宏观数学模型, 用以描述生命过程的熵变。
1 生命的自组织过程中的公式模拟一个无序的世界是不可能产生生命的，有生命的世界必然是有序的。
生物进化是由单细胞向多细胞、从简单到复杂、从低级向高级进化，也就是说向着更为有序、更为精确的方向进化，这是一个熵减的方向，与孤立系统向熵增大的方向恰好相反，可以说生物进化是熵变为负的过程，即负熵是在生命过程中产生的。
但是生命体是"耗散结构"，耗散结构认为一个远离平衡态的开放体系，通过与外界交换物质和能量，在一定条件下，可能从原来的无序状态转变为一种在时间、空间或功能上有序的状态，这个新的有序结构是靠不断耗散物质和能量来维持的。
生命体通过不断与外界交换物质、能量、信息和负熵，可使生命系统的总熵值减小,从而有序度不断提高,生命体系才得以动态地发展。
生物进化是个熵变为负的过程，即负熵是在生命过程中产生的。
熵与信息的关系简介在信息论中，熵是衡量信息量的一种度量标准，表示了信息的不确定性与无序程度。
熵与信息紧密相关，它们之间存在着深刻的关系。
本文将从熵的定义、熵的计算方法、熵与信息的关系等几个方面来探讨熵与信息的关系。
什么是熵？定义熵是信息论中的一个重要概念，由克劳德·香农（Claude Shannon）在1948年提出。
熵反映了一个系统的混乱程度或不确定程度，可以理解为信息的平均不确定度。
计算方法熵的计算方法主要依赖于概率论。
对于一个离散型的随机变量X，其概率分布为P(X=x)，熵的计算公式为：H(X) = -ΣP(X=x) * log2 P(X=x)，其中Σ表示求和。
熵的特点熵具有以下几个特点： 1. 熵表示信息的不确定度。
熵越大，信息越不确定，反之亦然。
2. 熵与概率分布密切相关。
概率分布越均匀，熵越大；概率分布越集中，熵越小。
3. 熵是一个非负值。
熵的取值范围为[0, +∞)，当且仅当概率分布中只有一个事件发生时，熵为0。
熵与信息的关系信息的定义信息可以被理解为消除不确定性所需付出的代价或成本。
信息论中的一些重要概念如信息熵、条件熵、相对熵等都与信息的不确定性有关。
熵与信息的关系熵与信息量成正相关，即熵越大，信息量越大。
这是因为越不确定的事件包含的信息越多。
例如，当一个事件发生的概率为50%时，该事件所包含的信息最多，因为此时事件发生与不发生的可能性相等，我们需要更多的信息来准确描述这个事件。
另外，熵也可以用于衡量信息的压缩性。
在数据压缩中，熵越大，表示数据中的冗余信息越少，数据压缩的效果越好。
熵的应用信息编码熵的概念对于信息编码非常重要。
在信息编码中，我们希望用尽可能少的比特表示尽可能多的信息。
根据熵的定义，我们可以将出现概率较高的事件用较少的比特表示，而将出现概率较低的事件用较多的比特表示，以提高编码效率。
数据压缩数据压缩是信息论的一个重要应用领域。
基于熵的理论，我们可以设计出各种有效的数据压缩算法。
为什么薛定谔会说“生命以负熵为生”？什么是熵？薛定谔的原话表述是：生命以负熵为生，或生命以负熵为食。
接下来，我们对生命、熵、负熵以及宇宙这些玄而又玄的概念进行拆解。
拆解完了，你也知道这句话到底是什么意思了。
可能比较烧脑，但不至于摸不着头脑。
既然“生命以负熵为生”，那我们也应该让大脑多汲取一些负熵为食。
先说生命，生命到底是什么？有些事，看着简单但想起来复杂，而解释起来更是不知从何说起。
所以，生命到底是什么，你说不清楚，专家也说不清楚。
那怎么办？大家只能搞比喻论证，只不过有一派叫科学，另一派叫宗教。
我们把生命比喻为一座大厦，而建造大厦的钢筋水泥和砖瓦木料，就是生命物质。
制造生命的最基础物质是氨基酸，接下来是蛋白质和DNA。
1965年的时候，中国科学家成功合成了牛胰岛素，这是蛋白质。
2017年的时候，美国哥伦比亚大学成功合成了一个超长的DNA链，这是DNA。
现在好了！建造大厦的钢筋水泥和砖瓦木料，我们都准备齐全了。
接下来就要问：用这些生命物质，我们能够制造生命吗？答案是还不能，至少只有生命物质，还不能。
一个简单的比方：一只“落霞与孤鹜齐飞”的野鸭子，肯定是生命；但是你把它抓住、然后塞进烤炉，把它变成了一只北京烤鸭，那它还是生命吗？肯定不能这么说吧。
所以，用大厦来比喻生命，根本就没有揭示出生命的本质，或者说还相去甚远。
这就叫引喻失义。
所以，只能继续搞比喻论证。
日常生活的大厦高楼，太常见，既不复杂也没逼格。
所以，咱们就要用更有逼格的抽象概念，来搞比喻论证。
看得着的高楼大厦，是零阶喻体；抽象的科学概念，是二阶或高阶喻体。
而之所以觉得烧脑，就是因为人家不玩低阶而改玩高阶了。
PS：什么是零阶、什么是高阶？有钱真爽，这就是零阶或一阶智慧。
这等同废话，因为大家都知道。
粪土当年万户侯、安贫也能乐道。
这是鸡汤，但比零阶或一阶更复杂，所以是二阶或高阶智慧。
因为要解释、要感悟、要升格，简单说就要装。
而你只有明白了零阶或一阶的：有钱真爽，才能认识到二阶的或高阶的“安贫乐道”，逼格满满。
学术论坛/ A c a d e m i c F o r u m信息熵、热力学熵及其与生命系统的关系[M]^a!B---曰1政----(安庆师范大学皖西南生物多样性研究与生态保护安徽省重点实验室，安徽安庆246133)摘要：文章分别阐述信息、信息量、信息熵及热力学熵等基本概念的内涵，同时对这几个容易混淆的概念记性分析和比较。
根据香农信息量公式和玻尔兹曼热力学熵公式，推导出信息熵和热力学熵的关系，指出孤立系统总是朝信息熵减少的方向演化。
最后从生命系统的角度阐述信息熵即负熵，对生命系统自组织的有序化结构形成的意义。
关键词：热力学熵；信息；信息熵；信息量；有序1信息、信息量和信息熵由于运动或存在的客观事物有很多变化，人们对这些事物的认识就存在某种不确定性，因此信息被定义为对事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。
下面从一个基本实例引入信息量和信息熵的定量公式。
如果掷一个骰子，可能出现的结果有6种，其中每一个面出现的概率相当，且等于1/6。
每掷一次骰子被认 为是获得了信息暈，结果肯定是6种结果的任意一种，这一确定结果的概率也是1/6;若连续掷两次骰子，获 得的信息量正好是掷一次时的两倍，而得到某一确定结果的概率为1/36。
从上面看出，两次投掷是相互独立事件，故所得信息的概率应相乘，所得的信息量却相加。
这表明信息量与获得信息的概率成对数关系。
设某一信息的信息量为I,得到该信息的概率为P，根 据申农对信息量的定义有：1= klni=-klnP(\ )若令k=l,且取底2,单位是b it,可将（1 )式变为：,=1〇82? (2)代入上面的例子，第一次掷骰子获得的信息量丨=l〇g2^= 2.58 b it。
按此计算掷二次获得的信息量i=i〇g2i=5.16b it,刚好是第一次的2倍。
在等概率事件中，选择其中一个事情，得到的信息量为1 b it。
从 公式（1 )或（2 )可以看出，信息量是概率P的减函数，即某种结果的概率越小，获得这种结果信息的信息量越大。
量子力学中的熵与信息理论量子力学是研究微观世界的一门学科，它描述了微观粒子的行为和性质。
在量子力学中，熵和信息理论扮演着重要的角色。
熵是一个物理量，用于描述系统的无序程度，而信息理论则是研究信息的传输和处理的数学理论。
本文将探讨量子力学中的熵与信息理论的关系，并介绍一些相关的概念和应用。
首先，我们来了解一下熵的概念。
熵是热力学中的一个重要概念，用于描述系统的无序程度。
在经典热力学中，熵被定义为系统的无序状态数的对数。
而在量子力学中，熵的定义稍有不同。
根据量子力学的原理，一个系统的状态可以用一个波函数来描述。
波函数是一个复数函数，它包含了系统的所有信息。
根据量子力学的基本原理，一个系统的熵可以通过其波函数的纯度来定义。
纯度是一个衡量波函数复杂程度的指标，它描述了波函数的幅度分布的均匀程度。
纯度越高，系统的熵越低，即系统的无序程度越小。
在量子力学中，熵的概念与信息理论密切相关。
信息理论是研究信息的传输和处理的数学理论，它的核心概念是信息熵。
信息熵是一个用于衡量信息量的指标，它描述了信息的不确定性。
在经典信息理论中，信息熵被定义为一组离散概率分布的加权平均值的负数。
而在量子信息理论中，信息熵的定义稍有不同。
根据量子力学的原理，一个量子系统的信息熵可以通过其密度矩阵的迹来定义。
密度矩阵是一个用于描述量子系统的统计性质的矩阵，它包含了系统的所有信息。
根据量子信息理论的基本原理，一个量子系统的信息熵可以通过其密度矩阵的纯度来定义。
纯度越高，系统的信息熵越低，即信息的不确定性越小。
量子力学中的熵和信息理论有着广泛的应用。
例如，在量子计算中，熵和信息理论被用于描述量子比特的信息量和处理能力。
量子比特是量子计算中的基本单位，它可以同时处于多个状态的叠加态。
根据量子力学的原理，一个量子比特的信息熵可以通过其波函数的纯度来定义。
纯度越高，量子比特的信息熵越低，即量子比特的信息量越大。
量子计算的关键之一是利用量子比特的叠加态和纠缠态来进行并行计算和量子通信。
为什么薛定谔会说“⽣命以负熵为⽣”？什么是熵？如果不熟悉物理的⼈，⼀定会从薛定谔这个中⽂化的名字中，认为这是个⼟⽣⼟长的中国⼈。
但事实上他可是⼤名⿍⿍的奥地利物理学家，量⼦⼒学的奠基⼈之⼀，⽽且还曾经获得过诺贝尔物理学奖。
特别是在他《⽣命是什么》这本著作中，所提出的“⽣命以负熵为⽣，⼈活着的意义，就是不断对抗熵增的过程”之论点，更是让⼀些⼈⽣迷茫的⼈⼤彻⼤悟。
（薛定谔）薛定谔所指的“熵”究竟是什么，“⽣命以负熵为⽣”⼜有什么意义呢？⼀、什么是“熵”。
按汉语的解释，“熵”源⾃于热⼒学第⼆定律，指⼀种系统的混乱程度，即在相对封闭的状态下，事物总是从有序向⽆序转化。
这种混乱转化是⼀定存在和增加的，所以热⼒学第⼆定律就是熵增定理。
简单点说吧，你把每件物品摆放到正确的位置，房间弄得⼀尘不染，⼲⼲净净。
但是在接下来的⼏天⾥，⼀些物品很快就会跑到错误的地⽅，房间也不再整洁，从起初的整齐变得混乱，⽽且如果不加以整理，将会不断乱下去。
所以“熵”就是⽆序和混乱的意思，“熵增”即混乱和⽆序会不断增加。
⽐如每个⼈都会死去，⼀切将化为乌有。
构成⼈体的原⼦将散去，变为其它物体。
但虽然最终归零，我们还是要努⼒做更好的⾃⼰。
这是因为，作为社会个体的我们，本质上也是周围秩序和环境中的⼀个分⼦。
社会秩序的稳定和繁荣，需要我们减少⾃⾝的熵能量。
只有每个⼈共同努⼒，减少个体的影响，才能减少整个社会的混乱和⽆序，才会有摩天楼和城市，也才会有登⽉计划等等。
（学者王东岳）⼆、“熵增定律”的本质。
个⼈⾝上的“熵增”更加明显。
⽐如⾃律⽐懒散要痛苦，放弃⽐坚持要轻松，落后要⽐进步容易得多。
很少有⼈能做严格⾃我管理，这也是成功和平淡⼈⽣的区别所在。
⼤多数⼈没有时间观念，饮⾷随⼼所欲，⽣活不规律，其⼯作和⾝体⾃然越来越差。
⽽⼀些公司缺乏组织架构，机构臃肿管理混乱，员⼯们没有纪律观念，团队效率和创新能⼒⾃然下降，最终经营难以为继。
再看有些国家，不思进取追求安乐，故步⾃封怠于开放学习，也会被世界所淘汰。
