生物结构里为什么没有“机关枪”和“轮子”的问题

生物结构里为什么没有“机关枪”和“轮子”的问题

有时生物学家也应该加强一下数学物理方面的基础，比如有些生物学家讨论为什么生物没有没有进化出轮子形状的身体结构，有一派认为可以逐渐进化出来、一派认为不行，还有讨论斑马为什么不进化出机关枪的🙃。这些不可能的进化的第一个问题是进化本质是热力学分岔现象，同一远离热力学平衡态的程度的的位置水平的分岔、和热力学涨落稳态失去稳定性被推进到更远处，前者是平行演化，越高等的生物、即其生物结构形态处于越高负熵有序能量水平上的状态，水平分岔所需要克服的能量壁垒就越大，所以越高等的生物平行演化得越少；但后者即热力学涨落稳定状态失去稳定性被推进到更远处的这种现象，却因为原有的热力学分岔所处在热力学涨落状态的位置更加远离熵值最大的热力学平衡态、具有更高负熵有序能量，因此其与环境进行相互调节的反馈循环过程里热力学涨落的微小变化更容易被快速地不断反馈放大、从而让热力学涨落稳定状态被推向更远处，因此越高等的生物没有因为更复杂、所以“纯粹自然选择+随机变异”的话本应变异性状与其他性状组合出健康状态来更低概率所以越来越缓慢的进化，反而大大被加速了。

明白这点之后，“斑马会不会进化出机关枪”这问题就好理解了，类似于机关枪或者猎枪的形态，其实在一些低等动物那里，通过射水鱼通过喷水、放屁甲虫喷射爆炸性高温喷雾的方式去捕猎和抵抗天敌等性状是有的，但这些物种的这条演化和进化之路好像不太成功，虽然毒蛇还是能喷一些毒液，一些高等哺乳动物还是能放屁来破坏天敌和猎物，但总体上这种自带“高科技”武器的趋势越来越弱、这类性状越来越少，原因在于，这些“武器”在生物身上不需要思考、不是外部工具被制造和使用那样具有间接性，而是直接是生物身体性状的一部分，这就好比人依赖肌肉蛮力而不依赖神经系统的动作、沟通、思考、情感深度等智慧去生存，在低等生物身上出现的这些“高科技武器”和它们的智慧水平不匹配，显得太过于”高效”，于是这类生物的性状在其他方面进行进化的热力学涨落微小变化就得不到放大，生物结构和神经系统就进化得不容易；另一方面已经进化得不会高级的像斑马那样的动物，它们要演化出生物机关枪那样的东西来的话，其生物性状热力学分岔所需要克服的能量壁垒已经很大了，朝向跟斑马多少个上代生物祖先的性状都风马牛不相及的“生物机关枪”方向演化一小步、都需要克服很强的能量壁垒，这就很难了。

至于生物为什么没有轮子似的身体结构，看看拓扑几何就知道了，人工的轮子是组装上去的，如果生物身体长着作为身体结构本身一部分的轮子，轮子不断转动一定会导致原有身体结构的拓扑结构发生一次一次的胚变，也就是血管神经肌肉皮肤等扭曲得惨不忍睹了，虽然当然不会长出个最为身体构造一部分的轮子，因为长出了也不能朝向单侧方向持续滚动。

此外，比如说山羊或者羚羊的蹄子能在陡峭的山坡上跳跃自如，这种灵活性需要通过腿的灵活调节来实现，腿可以通过神经系统实时调节姿势，避开障碍，腿的前后摆动的来回运动在确保身体形态拓扑结构不变化（不形状质变、损伤）的情形下灵活调节；而轮子形状的身体结构“让轮子向前滚动几十度然后悬空滚动回到原来位置、再往前滚几十度”就很笨拙。所以即使不考虑轮子在人工平整的道路上很高效、但放到野外的乱石堆或者泥泞地上根本没法运转等问题，其实生物也不会发展到要考虑这一步的地步，仅是“生物体轮子”的身体结构的笨拙，让生物一开始就不会放大这种方向的热力学涨落的变化，即种群不会往这个方向上进行用进废退，而是改善腿的肌肉骨骼结构，才能让其性状的热力学涨落的形态适应自然选择。