现在 , 一些生物学家也起头利用MEP 。 加州大学伯克利分校的生态学家John Harte说:“Dewar的证实是精采的 , 对很多科学范畴都有潜在的庞大影响 。 ”生态学是可能受到其影响的范畴之一 , 他弥补道:“对理解食物网、生物体内部物质和能量的分派 , 以及天气-生态系统彼此感化的影响的一些初步摸索都令人鼓舞 。 ”
什么是熵?
熵是一个壮大但难以捉摸的概念 。 这此中一个原因是 , 几个分歧的物理学分支已经可以或许自力地表述热力学第二定律 。 这意味着其他范畴 , 如计量和生态学 , 也可以利用熵的概念 , 于是熵在分歧的系统中有分歧的形式 。
在热力学中 , 熵是对无用的怀抱 。 例如 , 温差这类能量梯度可以用来做功 , 可是跟着梯度逐渐变缓 , 能量转化为与四周情况均衡的无用的热量 。 在统计力学中 , 系统的熵是发生任何特定宏不雅状况的所有微不雅状况的可能摆列的数目 。 最大熵是最可能的 , 也是最无序的状况 。 例如 , 抛1000枚硬币 , 最有可能 , 也是熵最大的状况 , 是500个正面朝上和500个背面朝上 。 这种形式的熵也被称为“夹杂度”:一杯白咖啡的分子摆列数目远弘远于一杯加了一层牛奶的黑咖啡 。
在信息论中 , 熵是不确定性的怀抱 。 熵最大的系统是那些人们最不确定接下来会发生什么的系统 。 在一段很是有序的信息中 , 例如一串不异的字母 , 下一个字母是可展望的 , 这样的系统没有熵 。 而一串随机的字母很是混乱 , 没有携带任何信息 , 且具有最大的熵 。 这个熵的公式是由数学家克劳德·喷鼻农 (Claude Shannon) 提出的 , 他的名字还被用来定名一种权衡生物多样性的指数——喷鼻农指数 (Shannon index) 。 这个指数暗示了在很多类别中个别分布的平均水平 。 种类越多 , 个别数目越均等 , 生物多样性就越大;这在数学上等价于熵的怀抱 。 在最多样化的生态系统中 , 博物学家几乎不知道她下一步会发现什么物种 。
动物活动的模式就是动物们沿着地球概况进行流动的最有用率的体例 。
另一个物理学家试图用热力学来展望生物布局的细节信息 , 他就是杜克大学的工程师Adrian Bejan 。 Bejan没有考虑系统的微不雅元素 , 而是设计了一套所谓的“机关法例”(Constructual law)[9] , 它描述了在诸如河道流域这样的物理收集和血管这样的生物收集中 , 能量和物质是若何流动的 。 Bejan的机关法例指出 , 对于一个流动系统 , 要想使它持续存在 , 那么跟着时候的推移 , 它必需供给更轻易畅通的渠道——换句话说 , 它必需用更少的资本做更多的工作 。 在这个过程中 , 它使燃料利用量最小化 , 并使每单元燃烧的燃料所发生的熵最大化 。

△Adrian Bejan , 杜克大学机械工程专业传授
Bejan认为 , 进化是布局自我革新的过程 , 成果使得能量和物质会尽可能快速有用地流过[10] 。 无论是动物交互仍是河道纵横 , 较好的流动布局代替了较差的布局 。 Bejan说 , 这是第二支时候之箭 , 与热力学第二定律趋势紊乱度相呼应 。 他认为 , 动物活动的模式 , 尤其是跟着体型转变 , 动物的步幅或拍打同党频率的转变 , 会使得动物尽可能轻易地在地球概况流动[11] 。 Bejan说:“考虑到形态的自由 , 流动系统将自我优化 , 构建更轻易的流动布局 。 动物群体在地球概况的活动模式与亚马逊河水在陆地上的流动遵循着不异的原则 。 ”
Dewar却不这么认为 , 他认为机关法例处置的是现象 , 而不是原因 。 他说:“Bejan没有诠释为什么系统应该采用最优行为 , 而是提出它们应该这样做 , 然后表白这是实际 。 到底什么被最大化了还并不清晰——那似乎是他能想到的任何工具 。 ”Bejan认为Dewar对系统最小元素的存眷是不需要的:“一小我不需要进入微不雅来诠释宏不雅 。 ”
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