#自由能

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从混沌到有序：生命起源的进化之路 科学家们普遍认为，地球上最初的生命形式——生物分子复制子，诞生于一个极其混乱的原始环境中。然而，通过利用自由能并在特定的低维流形（low-D manifolds）上进行复制，这些简单的分子结构得以形成、演化，并最终催生了我们今天所见的复杂生命世界。 在混沌中诞生的复制奇迹 地球早期是一个充满能量和物质交换的混沌系统。火山喷发、闪电、强烈的紫外线辐射以及持续的小行星撞击，共同构成了一个动荡且不可预测的环境。在这样的“原始汤”中，各种无机物和简单的有机分子混合在一起。 在看似无序的化学反应中，一些分子偶然获得了自我复制的能力，成为了最初的“复制子”。这些早期的复制子，很可能类似于RNA（核糖核酸），不仅能储存遗传信息，还能催化自身的复制。然而，这一过程面临着巨大的挑战，因为根据热力学第二定律，孤立系统总是趋向于混乱和无序（熵增）。 自由能与低维流形：秩序的催化剂 生命的出现，本质上是一个从无序到有序的过程，这需要持续的能量输入。这里的关键在于“自由能”的利用。原始地球上的化学和物理过程，如热泉、太阳辐射等，为早期复制子提供了驱动其复制所需的自由能。通过消耗能量，生命系统得以在局部建立并维持秩序，同时将熵以热量的形式释放到周围环境中。 而“低维流形”的概念，为我们理解在无限的化学可能性中，生命如何选择特定的发展路径提供了理论框架。在一个高维度的可能性空间中（例如，所有可能的分子组合），由于物理和化学定律的限制，以及分子间的相互作用，实际可行的反应路径和生成的稳定结构被限制在一个维度低得多的“流形”上。 可以将其想象成在一个广阔的平原（高维空间）上，水流（化学反应）并不会随意漫延，而是会汇入少数几条河道（低维流形）。对于早期的复制子来说，这意味着并非所有随机的化学变化都会发生，只有那些在能量上更有利、结构上更稳定的路径才会被“选择”出来。这种降维效应大大降低了形成稳定、可复制结构的难度，使得在混沌中诞生有序成为可能。例如，生命对特定手性分子（如左旋氨基酸和右旋糖）的专一选择（同手性现象），就是这种在低维流形上实现特定结构选择的体现。 复杂性的演进与能量的自主利用 最初的复制子只是简单的分子，但通过突变和自然选择，它们逐渐演化出更复杂的结构。那些复制速度更快、更稳定，或者能更好地利用周围资源的复制子，将会在竞争中占据优势。 一个关键的进步是复制子开始“合作”，例如形成原始的基因组，不同的分子片段负责不同的功能。此外，能够围绕自身构建保护性膜（如原始细胞膜）的复制子，能够更好地维持内部环境的稳定，从而获得了巨大的生存优势。这些早期的“原始细胞”通过包裹遗传物质和催化分子，为更高效、更复杂的生化反应提供了可能。 光合作用：进化的加速器 在生命演化的漫长历程中，植物（及其前身蓝藻）的出现是一个里程碑式的事件。蓝藻通过演化出光合作用，掌握了利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的“超能力”。 这一创新对地球的生态系统产生了革命性的影响，引发了“大氧化事件”。大气中氧气含量的急剧增加，对当时绝大多数厌氧生物来说是一场灾难，导致了大规模的物种灭绝。然而，这也为能够利用氧气进行高效能量代谢（有氧呼吸）的新物种的出现铺平了道路。有氧呼吸所能提供的能量远超无氧代谢，这为更大、更复杂的多细胞生物的演化提供了必要的能量基础。 二氧化碳和氧气的循环，不仅改变了大气成分，也深刻地影响了全球气候和化学环境。这个由生命自身创造并维持的循环系统，极大地加速了生物圈的物质和能量流动，从而推动了进化的进程，最终塑造了我们今天所知的丰富多彩的生命世界。
#生命起源 #进化之路 #自由能 #低维流形 #光合作用
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生命体无论生物体还是信息体，都从最小复制单元演化而来，那么问题来了，Transformer架构的语言智能并没有从最基本的自由能驱动的最小复制单元演化而来，这种人工智能确实结构了人类语言结构，这应该怎么理解？
#生命体 #仿生 #人工智能 #Transformer架构 #语言智能 #自由能 #信息体