作者  龐金富校友 February 4, 2021

最近，我从微信里看到一条信息，在2016年北京大学本科生毕业典礼上，著名生物学家、教师代表饶毅发表一份致辞，堪称中国最高学府的最短毕业典礼致辞，题目是“做自己尊重的人”。现全文附后。

著名生物学家：饶毅

“在祝福裹着告诫呼啸而来的毕业季，请原谅我不敢祝愿每一位毕业生都成功、都幸福；因为历史不幸地记载着：有人的成功代价是丧失良知；有人的幸福代价是损害他人。
        从物理学来说，无机的原子逆热力学第二定律出现生物是奇迹；从生物学来说，按进化规律产生遗传信息指导组装人类是奇迹。    
        超越化学反应结果的每一位毕业生都是值得珍惜的奇迹；超越动物欲望总和的每一位毕业生都应做自己尊重的人。    
        过去、现在、将来，能够完全知道个人行为和思想的只有自己；世界上很多文化借助宗教信仰来指导人们生活的信念和世俗行为；而对于无神论者——也就是大多数中国人——来说，自我尊重是重要的正道。
        在你们加入社会后看到各种离奇现象，知道自己更多弱点和缺陷，可能还遇到小难大灾后，如何在诱惑和艰难中保持人性的尊严、赢得自己的尊重并非易事，却很值得。
        这不是：自恋、自大、自负、自夸、自欺、自闭、自怜，而是：自信、自豪、自量、自知、自省、自赎、自勉、自强。自尊支撑自由的精神、自主的工作、自在的生活。    
        我祝愿：退休之日，你觉得职业中的自己值得尊重；迟暮之年，你感到生活中的自己值得尊重。
        不要问我如何做到，50年后返校时告诉母校你如何做到：在你所含全部原子再度按热力学第二定律回归自然之前，它们既经历过物性的神奇，也产生过人性的可爱。”

著名生物学家：饶毅
致辞中，饶毅以聪慧、睿智的头脑，文明、高雅的语言两次提到了物理学的热力学第二定律，在具有高度文明积淀、高度文化底蕴的北京大学引起了强烈的反响。对于知晓热力学第二定律的人来说，这份致辞无不拍手叫绝、赞叹不已，然对于局外的人士说来，则如同一头雾水或一知半解，理解起来确实存在难度。
        物理学中的热力学是研究热现象的理论，概括为四条定律。热力学第二定律（以下简称热二律）的研究对象是由大量粒子（分子）组成的宏观系统，最重要的两个概念是：与外界没有任何相互作用的系统称为孤立系统，与外界既有物质交换、也有能量交换的系统称为开放系统。
        研究“热二律”常遇到的一词是“不可逆过程”。众所周知，热量可以自动地由高温物体传递到低温物体，不可能自动地由低温物体传递到高温物体，这就是不可逆过程。实际上，自然界发生的一切过程都是不可逆过程。其次应注意的是，“热二律”有多种表述，本文用的是熵增表述。    
        简单交待了这些预备知识，下面我来尝试着对饶毅的致辞做一俗解。    
        从日常生活可知，高处的物体自由落下砸碎了花盆，这不需要外界辅助条件，这个过程是重力势能转化为对外做功的过程，是遵守能量转换和守恒定律的。但你让低处的物体砸碎花盆就必须人为干涉---先举高了以后才能实现，这不是自发完成的，必须借助外界实现，这不符合能量转换和守恒定律，这个过程是不对称的。
        自然界的热现象，偏偏也有一种不和谐：以摩擦生热为例，功可以完全变成热，这不需要任何条件，这个过程遵守能量转换和守恒定律。反过来热并不能完全变成功，谁也没见过室内的热量会自动跑出来、实现自动降温，且跑出来的热量会自动推动机器做功，没有某种动力的消耗，这是不可能做到的，这个过程也是不对称的，这正是热力学第二定律的基本内容。
        以上是从宏观看问题，得到的是感性认知，不是理性认知。
        只有从微观即分子运动论的观点看“热二律”才能洞察本质。进一步说：作功是大量分子的有规则运动，热是大量分子的无规则运动。显然，有规则的运动变成无规则运动即功→热的几率很大，而无规则运动要变为有规则运动即热→功的几率极小。
        这样讲话太绕嘴，也不符合科学研究的习惯。于是，人们给大量分子运动出现混乱程度的状态几率定义一个新名称叫“熵”，则分子无规则运动就意味大量分子出现混乱程度的机会多，也就是熵高，分子有规则运动就意味大量分子出现混乱的机会极少，也就是熵低。
        有了熵的概念，回过头来再说前面的事就简单了----一个不受外界影响的孤立系统，自动完成的功→热的过程就意味着系统可以自发地从熵低向熵高的状态演变，也就是熵增加了，这个过程是单向能量守恒的过程，而反过来的过程则不能自动实现，所以“热二律”又称为“熵增原理”。
        “热二律”的应用是有前提的，不能盲目地将其应用于宇宙，历史上的“热寂说”就犯了这个错误，这里不再展开赘述。
        也有人把“热二律”推广到生命系统，认为人的肌体也会走向熵增，错误同样源于生命系统也不是孤立系统。虽然生物体能把从自然界获得的低熵小分子物质（食物、水）运化为高熵大分子物质（二便及其他排泄物），看似熵值提高了，但生物体是一个开放系统，不仅和外界有能量交换，也有物质交换，生命本身存在着一种活力，这种活力能激发出“负熵”，来不断抵消产生的正熵，不会熵增。这种对抗熵增的结果，使生命能保持一个协调有序的生命状态。
        生命的活力在“生物物理“里称为耗散结构。说到这里，我生出个联想，人们都向往长寿，于是就设法提高自己的生命活力，在西医里就是免疫力，中医里就是阳气，提高它们其实就是养生，就是防止熵增。熵，说白了就是垃圾。人体新陈代谢严格说就是熵流代谢，熵流代谢旺盛才可能长寿。正是生命的活力才可能让人的一生创造出无数奇迹。所以说熵的理论正在透过物理学和生命活力直指人心，一点都不为过。
        源于物理学的熵概念，人类对大千世界本质的洞悉和认识越来越深刻化、定量化了。现代美籍学者爱持金说过：“对一个概念认识的越深刻，它撒出的网就越大。”1942年，量子物理学家和现代生物学家薛定谔在一次演讲中就提到，“自然万物都趋向从有序到无序，即熵值增加，而生命则需要通过不断抵消其生活中产生的正熵，使自己维持在一个稳定而低的熵水平上，生命以负熵为生。” 薛定谔将生命活力称为负熵，使得自然万物与热力学的熵増反向运动。
        1944年，薛定谔又把这一演讲主题写作成《生命是什么》一书，进而引导了以DNA为标志的现代生物学的发展。
        在薛定谔发表这一著名演讲70年后的2012年，还是在同一讲台上，克雷格·文特尔向听众解释了生命如何运行DNA这个软件，如何指挥成千上万蛋白质机器人创造生命活力。文特尔20世纪90年代破译了薛定谔在“生命是什么”演讲中提到的“DNA密码本”---人类基因组，2010年又通过合成DNA生成了第一个人造细胞，开创了人造生命的秩序，他的演讲最终也出了一本书《生命的未来》。
        这大概能说明“从物理学来说，无机的原子逆热力学第二定律出现生物是奇迹”的含义。
        薛定谔关于生命系统“负熵”概念的引入，使早期的“热二律”向开放系统拓展，随之出现了与“熵增原理”相呼应的“负熵原理”。后来，比利时物理化学家普利高津指出，生命系统本身存在着耗散结构，生命活力实际就是一种自组织能力。那么什么是耗散结构呢？你每天去锻炼身体跑步，就是耗散结构。为什么呢？你身体的能量多了，把它耗散了，就变成肌肉了，就变成了坚强的血液循环了。能量消耗掉了，糖尿病也不会有了，肥胖病也不会有了，身体也苗条了，漂亮了，这就是最简单的耗散结构。生命系统随耗散热量对环境“排熵”，又不断地自身产生着熵，这就叫“熵流代谢”。这就是您在整个生命的延续期间，可以“改天换地、为所欲为”的神奇与可爱。
        这大概指的就是“在你所含全部原子再度按热力学第二定律回归自然之前，它们既经历过物性的神奇，也产生过人性的可爱。”

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-《海外南开人网》敬启

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