丹尼尔·加里斯托，圣达菲研究所 信用:皮特·林沃斯/皮克斯贝 自然不是同质的
宇宙的大部分是复杂的，由各种子系统组成——在一个更大的整体中的独立系统
例如，显微镜下的细胞及其周围环境可以分为许多不同的子系统:核糖体、细胞壁和细胞周围的细胞内介质
热力学第二定律告诉我们，与热浴接触的封闭系统的平均熵——粗略地说，它的“无序”——总是随着时间的推移而增加
水坑永远不会重新冻结成冰块的紧凑形状，鸡蛋也永远不会自己破裂
但是第二定律没有说明如果封闭系统由相互作用的子系统组成会发生什么
SFI大学教授大卫·沃伯特发表在《新物理学杂志》上的新研究考虑了一组相互作用的子系统如何影响该系统的第二定律
“许多系统可以被视为子系统
那又怎样？沃尔伯特反问道:“为什么要这样分析它们，而不仅仅是作为一个整体的整体系统，我们已经有了结果。”
他说，原因是，如果你把一些东西看作许多相互作用的子系统，你会得到一个“第二定律的更强版本”，这个版本的熵产生有一个非零的下限，这个下限是由子系统的连接方式产生的
换句话说，由相互作用的子系统组成的系统比单一的、统一的系统具有更高的熵产生下限
产生的所有熵都是需要消耗的热量，也是需要消耗的能量
因此，更好地理解子系统网络是如何影响熵产生的，对于理解复杂系统的能量学非常重要，例如细胞、有机体甚至机器 信用:圣达菲学院 沃伯特的工作建立在他最近的另一篇论文的基础上，这篇论文也研究了子系统的热力学
在这两种情况下，沃伯特使用图形工具来描述交互子系统
例如，下图显示了三个子系统——核糖体、细胞壁和细胞内介质——之间的概率联系
像一个小工厂一样，核糖体产生蛋白质，这些蛋白质离开细胞进入细胞内介质
细胞壁上的受体可以检测细胞内介质中的蛋白质
核糖体直接影响细胞内介质，但仅间接影响细胞壁受体
从数学上讲，甲影响B and B影响丙，但甲不直接影响丙
为什么这样的子系统网络会对熵产生产生影响？ 沃伯特说:“这些限制——本身——导致了第二定律的强化版本，你知道熵必须比没有这些限制的情况增长得更快。”
a必须用B作为中介，所以被限制不能直接作用于C
这种限制导致熵产生的下限更高
许多问题依然存在
目前的结果没有考虑甲、乙、丙之间的联系强度——只考虑它们是否存在
它也没有告诉我们当具有特定依赖性的新子系统被添加到网络中时会发生什么
为了回答这些和更多的问题，沃伯特正与世界各地的合作者一起研究子系统和熵产生
“这些结果只是初步的，”他说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
