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2薛定谔（Erwin Schrödinger）对熵的看法主要体现在他1944年的著作《生命是什么？》（What Is Life?）中。
在这本书中，他尝试从物理学的角度解释生命的本质，并提出了一个关键观点：生命通过“负熵”（negative entropy）维持自身的有序性。
这一观点将热力学第二定律与生物学现象联系起来，对后来的分子生物学、系统科学和信息论产生了深远影响。
熵与热力学第二定律的背景
- 熵是热力学中描述系统无序程度的物理量。根据热力学第二定律，孤立系统的熵会随时间增加（即趋于无序），直到达到热力学平衡。
- 例如：一杯热水会逐渐变凉（热量扩散），房间不整理会越来越乱，这些都是熵增的自然趋势。
薛定谔的核心观点：生命与负熵
薛定谔认为，生命体是高度有序的系统，但根据热力学第二定律，这种有序性似乎与熵增的规律矛盾。他提出，生命通过**从环境中获取“负熵”**来对抗熵增，维持自身的低熵状态。以下是他的核心思想：
（1）负熵的摄入
- 生命体并非孤立系统，而是开放系统，能够通过代谢从外界吸收能量和物质，并将产生的熵排出体外。
- 例如：动物通过进食获取高能分子（如葡萄糖），植物通过光合作用吸收太阳能，并将代谢废物（如二氧化碳）排出，从而降低自身熵值。
（2）生命是“局部的逆熵过程”
- 薛定谔指出，生命体在局部范围内实现了熵的减少（有序性增加），但这需要以环境中更大的熵增为代价。
- 例如：人类消化食物时，食物分子被分解（环境熵增），但人体利用这些能量维持细胞结构和功能（自身熵减）。
（3）遗传信息与熵
- 薛定谔还预言，生命的有序性需要一种稳定的“遗传密码”来维持。这一观点启发了后来DNA双螺旋结构的发现。
- 他认为，遗传信息（如基因）本质上是一种抵抗熵增的机制，确保生命的有序性代代相传。
“负熵”概念的争议
薛定谔的“负熵”一词在物理学中并不严格存在（更准确的说法是“自由能”或“熵的梯度”），但他用这一比喻生动地解释了生命如何对抗无序。
薛定谔的观点并不违反热力学第二定律，因为生命体是开放系统，其局部熵减需要以环境熵增为代价。
薛定谔的著作激励了克里克（Francis Crick）和沃森（James Watson）探索DNA结构，推动了分子生物学的诞生。
普里高津（Ilya Prigogine）提出的“耗散结构理论”进一步扩展了薛定谔的思想，解释了开放系统如何通过能量流动维持有序性。
信息熵（香农熵）与热力学熵的类比也受到薛定谔的启发，信息被视为一种“负熵”形式。
薛定谔的哲学意义
薛定谔的熵理论不仅是一个科学假说，更提供了一种理解生命本质的哲学视角：生命是宇宙中通过能量流动和信息传递对抗熵增的奇迹。
“生命以负熵为食。”——薛定谔《生命是什么？》
薛定谔试图用物理学和化学的规律解释生命现象。他认为，生命并非超自然的“活力论”产物，而是可以通过物理定律理解的系统。这一观点挑战了当时生物学与物理学割裂的传统思维，为生命科学提供了还原论的研究框架。
“负熵”（Negentropy）与生命的有序性
- 核心概念：薛定谔提出，生命通过“吃负熵”（feeding on negative entropy）维持自身的低熵（有序）状态。根据热力学第二定律，孤立系统的熵（无序度）会自发增加，但生命通过从环境中摄取能量（如食物、阳光），将自身的熵转移到外部环境中，从而对抗热力学意义上的“混乱”。
- 意义：这一观点揭示了生命与热力学的关系，启发了后来对耗散结构（如普利高津的理论）和非平衡态热力学的研究。
遗传物质的“非周期性晶体”假说
- 关键问题：薛定谔追问，生物如何通过遗传机制稳定传递复杂的遗传信息？
- 突破性假说：他推测遗传物质是一种“非周期性晶体”（aperiodic crystal）。普通晶体（如盐）的结构是周期性重复的，信息量有限；而“非周期性晶体”则通过不同原子排列组合存储大量信息。
- 对DNA发现的启发：这一假说直接影响了詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）对DNA结构的研究。DNA双螺旋的碱基序列正是“非周期性”的，完美契合薛定谔的预言。
量子力学与生命的稳定性
薛定谔探讨了基因突变的可能机制。他认为，基因的稳定性可能依赖于量子力学规律：基因分子必须足够小（量子尺度）以允许突变（量子跃迁），同时足够大以保持稳定。尽管后来的研究表明，DNA突变更多源于化学键的断裂而非量子效应，但这一思想仍启发了对生命复杂性的量子生物学探讨。
- 还原论的局限：薛定谔的物理主义视角忽略了生命系统的涌现性（emergent properties）和自组织特性。现代系统生物学更强调生命是多个层次（分子、细胞、有机体）相互作用的结果。
- “负熵”的争议：严格来说，“负熵”并非热力学标准术语，薛定谔的表述更偏向隐喻。生命实际通过自由能的摄取维持自身（如ATP供能）。
- 量子生物学的质疑：目前尚无明确证据表明量子效应在宏观生命活动中起主导作用（光合作用中的量子相干性可能是一个例外）。
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