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编号:11608689
关于生命系统熵势函数的建立及应用(2)
http://www.100md.com 2007年3月1日 刘春琴 冯玉广
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关于生命系统熵势函数的建立及应用
关于生命系统熵势函数的建立及应用

    参见附件(496KB,5页)。

     的状态,避免疾病,向着健康的方向发展。

    2 特性函数——熵势的应用

    2.1生命系统的非平衡相变分析

    非平衡相变是在远离平衡的系统中出现的某种物理量的突跳行为,大量事实证明,一系列的突变过程联系着系统的进化、序的产生、功能的形成等自组织现象,这类现象在物理、化学、生物等各个领域都有重要意义,如生物结构中的DNA、细胞、组织的交替、器官的转变等都是非连续的变化,它们是从一种状态向另一种状态的转变,生命系统是一个远离平衡的复杂开放系统,非平衡相变理论可以刻划生命系统的个体发育和系统演化过程,它可能为生物进化提供新的解释和描述手段。

    势函数有决定系统演化性质的作用,是个特性函数,它的不同形式也将决定系统有不同的相变特点。

    生命系统的势函数(熵势)取

    宏观上能实现的态(相)就是出现机率最大的态(相),也就是势函数取极小值的态,则根据极值原理

    可见,当时曲线趋于平坦,出现I临界慢化现象.这时如果没有涨落力的存在系统将处于平衡态,但恰恰相反,涨落力不仅存在而且还被放大,随着控制参数的变化,这个力不断促使系统离开原来的平衡态,在其它位置出现的几率增大,可见随机力在生命发育和进化过程中起着特殊的决定性作用。

    2.2 生命机体内部的作用力分析

    由(13)可知由势函数可以推导出系统的回复力(决定力),生命机体内部的非线性作用力表现为机体各部分结构之间的结构力,为与熵势对应这里将它定义为熵力,主要作用表现为系统自身对抗熵的增加,即

    即处于稳定态时,生命系统的熵力最小(为零),系统的熵也最小,系统不需要对抗熵的增加,当系统一旦受到较大的干扰,熵就会增加,就可能离开稳态,熵力就会发挥其作用使系统得以恢复,可见,熵力是生命系统进化过程中的结构、状态保持相对稳定性的原动力。

    3 小结

    生命系统是个真正的自组织系统,与其它系统最本质的区别在于它的高度有序性,生命的存在是个不断进化的过程,一个生命机体在进化的同时,也维持了结构和状态的相对稳定性,通过对熵势的研究,我们对生命的高度有序现象有了更进一步的认识,主要有以下两个重要结论。

    1)熵势反映生命的发育和进化,在这个势的作用下生命越来越有序。

    2)熵力是生命系统维持相对稳定性的原动力。

    需要说明的是本文只提供了一种方法,且对熵力在生命体内的具体作用过程需要进一步的分析,鉴于生命系统的复杂性,对以上问题的研究目前还有点挑战性,需要生物数学、生物物理和生物化学的相互结合,希望通过本文的分析,能起到一个抛砖引玉的作用。

    注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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