熵增定律如何系統說明生物學上的永生無法實現？
@祝乾松 @lyounger @尹璋琦 @王之鑫 @李贇鐸 @Philip Yang @Candice LU @何史提 @葉一 @李兆良 @夜神K2 @中科院之聲 @中科院物理所 @汪遠偉THU-ITPCAS @Mr.Zhen @張益豪 @高洛逸ZhenGuan @張浩千 在討論生物學永生問題時，總是有物理系的學生用熱力學中的熵增解釋永生不存在，對此題主感到困惑，真誠請求專業人士詳解！真的很困惑，彷彿物理學的真理在抹殺生物學終極目標一樣（純屬腦洞）……
瀉藥。
P.S. 為什麼我回答過這個問題之後炸出來的只有物理民科……生物學民科乃們在哪裡，讓我看到你們的雙手！
這種物理系同學，自己都沒學明白就沖你瞎bb的，雙商過低，可以考慮直接絕交。
熱力學第二定律所謂的熵增，明明白白的要求「孤立系統」。沒有哪個生物符合這個條件。由於物質和能量不停地流入流出開放體系，也就是生物的吃喝拉撒新陳代謝，生物能夠不斷發育構建更複雜結構，從而引起熵減。「負熵」的概念，早在小一百年前，薛定諤寫《生命是什麼》時候就有了。到後來，普利高津學派的耗散結構為代表的各種非平衡態動力學，對這些有大量研究。
從個體層面上，生物的永生是可以實現的。研究的最清楚的就是水螅。Hail Hydra！！
水螅可以不斷地激活幹細胞分裂，用新生細胞代替舊的破損細胞，從而實現個體的永生。而在基因層面人們對此也有所了解，簡單講，隨著時間的遷移，一個叫foxO的基因表達量會在很多物種中（線蟲、果蠅、人）會逐漸下降，從而導致破損細胞更替變少、免疫功能下降，進而個體發生衰老，降到一定程度之後，這個生物就掛了；然而水螅能夠一直保持foxO的表達，因此永不衰老。
FoxO is a critical regulator of stem cell maintenance in immortal Hydra
當然這個永生是有條件的，要求生存環境適宜，如果沒事出去上刀山下火海，絕個食渡個劫，誰也救不了。
嚴格上對於永生的定義，是死亡率與時間無關。換句話說，除去因為命不好天災人禍導致的死亡之外，生命長度（lifespan）是沒有限制的。
所以能活多久，不僅要看物種自身的機制，也需要考慮歷史的隨機進程。活得越久，碰到危險的次數也會越多。
比如著名的北極蛤「明」（Ming the clam），一個活了500多年的老蛤，本來在冰島海底吃著火鍋唱著歌，突然被一群兩腳獸打撈走了，非要問它活了多少歲，開殼見光而死。這就屬於渡劫失敗的。
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Ming_clam_shell_WG061294R.jpg
1944年，薛定諤出版了《生命是什麼》。
書中認為：生命以負熵為生。也就是說，生物體與外界發生物質能量交換，降低自身熵值，並不算孤立系統。
而熱力學第二定律的「熵增」表述是說：孤立系統的熵不自動減小。
所以，並不能僅因為孤立系統熵值恆增就判定作為非孤立系統的生物體無法永生。
生物可以看做是熵增宇宙中的一個個耗散系統，在外界能量(太陽能為主)的影響下形成的局部有序結構，所以局部有序不影響孤立系統熵增原理。
另外，熵增是個熱力學問題，但永生是個動力學問題啊…比如永遠達不到的平衡…
哀吾生之須臾，羨江之無窮，你們人類還是太渺小，太年輕。
用物理學上的熱二定律解釋生物的死亡和衰老是不適用的，熵增只在孤立體系的條件下成立，而生物體無疑是一個開放的系統，無時無刻不在和外界環境進行物質和能量的交換，完全可以藉此保持自身的有序度。所以衰老死亡，即所謂的無序度增加其實是生物個體自己的選擇，為了有利於群體的生存。
燈塔水母可以很好說明這個問題，它以著名的返老還童現象而為人所知，即燈塔水母在性成熟後可以重新回到水螅型狀態，並且能夠無限重複這一過程，因此只要水母不被吃掉就能夠實現生物學上的永生。但這個逆轉的過程也只在某些特定環境下進行。通常情況下，它們也會按照傳統的方式生老病死，然而在某些特殊情況下（如飢餓、物理損傷、水溫變化等突發危機）水母自身會進行無性繁殖（即自我複製，如同黑客帝國里的史密斯一樣），轉化為一個水螅群，而這一個水螅群最終將再次變成幾百個和以前的成年燈塔水母DNA一樣的水母。燈塔水母的這種行為如此看來也只是為了在不同情況下採取相適應的繁殖方式，從而維護種群數量和繁衍而採取的一個措施罷了。
所以熱二定律並不能限制生物實現理論上的永生。
詩云:
生物永生身不破, 千年萬年千萬年,
物理永生熵不增, 有始無終天先空.
物理只是減少了上帝的活。
罷黜上帝的是我們生物。
不服來辯。
學物理的大學狗，這個問題有一點奇怪，生物體無論是小到細胞還是大到個體都必須時時刻刻與外界進行物質能量的交換，根本談不上熵增原理。不如問問搞生物和醫學的，端粒怎麼延長；如何保證抑癌基因無限轉錄的穩定性？
不好意思歪個樓，今早些看到別個問題下貼了個答案：某種水母能返老還童，周而復始，不會自然死亡。不知真假咧
我是題主，我在樊啟昶博士的《解析生命》中找到了一些觀點：
下面內容涉及熵增
首先，熱力學第二定律告訴我們熵不斷增加。而任何系統想要維持低熵甚至是熵減都要以外界更劇烈的熵增為代價，這就是所謂的生物消耗負熵。當然，龐加萊復現那種極低概率事件不要考慮。而宇宙如果是封閉的，那麼根據熱二定律，它總會熱寂，那時熵極大，沒有負熵可以消耗，因而生命無法存在。
至於為什麼宇宙是封閉的，這是個哲學問題。我只能說，物理學上的真正無窮大是真正的噩夢。
如果我們的宇宙不是封閉的，還有一個伴生宇宙。伴生宇宙和我們的宇宙相互聯接，就像太極圖一樣。在伴生宇宙中，基本趨勢不是熵增，而是熵減。這樣的話，兩個宇宙就能夠互相依存啦。
熵增原理的基本前提是「封閉系統」，即不能和外界有物質或能量交換。換句話說，只要給系統提供能量，熵減的發生再正常不過了…
作為生物體，我們不斷的從外界攝入物質和能量，所以…如果一定要用熵增原理來推…那隻能證明長生不老完全是可能的。我先在物理學的角度試圖理解一下你同學怎麼想的：想要維持生命，必然是不能熵增的，那麼就需要能量；又因為生物是永生的，所以種群數量一定會增加，地球上可利用的能量是有限的，所以總會有一天不能達到維持生物種群的永生。這是我唯一想到的了……可是依然漏洞百出……
至於對於個體而言的永生……很困難嗎？沒有嗎？
進化論以及生命形成是違背熱力學定律的。
生命的形成是分子聚集，然後變得有序。進化更是這樣。為了適應環境，生物體變得越來越複雜。而這過程，在地球上是靠太陽普照，光能轉化成分子聚合的能量完成的。
太陽早晚要熄滅，其它恆星更是如此。
我們把時間尺度擴大，整個宇宙空間中的物質和能量都會變的均勻。根本不給你機會。
大家說的生物永生其實時間尺度太短了，你當然可以從外部系統或許能量，實現代謝和傳輸信息。可是外部都均勻了，你怎麼辦？
如果一萬年或者一億年壽命對於醫學家和生物學家就算永生，那你可以這麼說。
但是物理系的同學想的更深遠，按照現在膨脹速度，到最後，宇宙基本一片死寂，甚至基本粒子都耐不住時間，變的不穩定。別說生物體。
我覺得這要加上一個前提:
討論人這個複雜的生命系統。
要知道，熱力學第二定律還有一種表述——
一切熱力學過程總是向著熵增的方向自發進行。
承然，生命系統不是孤立系，存在熱流和粒子流。但是並非所有的能量交換和粒子交換都能夠影響所有的熱力學過程的進行
系統複雜程度越高，從概率上講就越有可能存在某些熱力學過程總是自發進行的，而這些自發進行的熱力學過程只能是單向的——向著熵增的方向
就比如說，即便是開系，我們如何能夠把潑出去的水完整的收回到盆中去（一個水分子也不丟，包括蒸發到空氣中的水分子）？
即便是有熱流和粒子流，它們應當如何對這些水發生作用而使其回到盆里去？
我把所有和高票答主觀點一致的回答都贊了一遍以表達我對這類民科的不爽
作為一個熱能專業的學生，窩要在這說一句……
這和物理學的朋友們有什麼關係呢？對於個體而言，我看不出來永生和熵增有何關係，真的。對於整個宇宙而言，你個人引起的熵增肯定是小量，強行忽略掉一點毛病也沒有。從熱力學第二定律來看，也不違背啊。個體又不是孤立系統……
問題出在永生這個定義上。我看過傭兵天下這部小說，因此我覺得要把永生區分為一個相對的永生和絕對的永生。絕對的永生:絕對的不死不滅，超脫宇宙之外，不在時空之中，那我覺得誰也做不到。相對的永生可以理解為直到宇宙的終結？直到這一次的坍縮？也很難定義。哎，我覺得泥萌有功夫去想熵增不如去想想什麼是永生
衰老的原因是進化論而不是物理定律。。。
熱力學第二定律說明：宇宙要麼完蛋，要麼熱寂，都不適合生命存在，自然永生不了了
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