有机色素增殖与生物进化的非线性不可逆热力学视角

当今生命执行的最重要的热力学工作是通过水中的有机色素将太阳光子通量耗散为热量。从这一热力学视角来看，生物进化仅仅是有机色素和水在地球表面的扩散，同时调整地球大气的气体成分，以使太阳光谱中最强烈的部分能够穿透大气层并到达地表，被这些色素拦截。有机色素中原子的共价键提供了与这些光子能量相容的激发能级。当这些激发分子处于水中时，通过振动弛豫到基态的内部转换导致太阳光子迅速耗散为热量，这是地球上熵产生的主要来源。非线性不可逆热力学分析表明，地球上有机色素的增殖是色素在耗散太阳光子通量方面的催化特性的直接后果。光子能量的一小部分用于产生更多的有机色素和支持生物量，而大部分能量被耗散并通过地表水的汽化潜热进入水文循环。通过耗散地表到大气的温度梯度，水文循环进一步增加了地球的熵产生。这种关于生命耗散太阳光子的热力学视角，对于在太阳系和宇宙中寻找地外生命的可能性具有启示意义。