Ram C. Poudel 作者
米凱 譯者
梁金 審校
我們習慣於從不同的視角看待物質、生命和演化。本文受到經典力學和熱力學的啟發，提出一個簡單但統一的理論框架。該框架將牛頓第三運動定律推廣到包含生命和演化的領域。這種廣義的作用-反作用 （action-reaction） 關系包含了尺度和時間參數。這種推廣有助於解釋為什麽生命是一個非平衡系統。生命可以超越物質的作用-反作用對稱定律。這裏將生命定義為一個開放系統，能夠自我感知能量狀態和環境的時間軌跡。本文是 Philosophy Transanctions of The Royal Socienty 「熱力學2.0：連線自然科學和社會科學 （第一部份） 」主題特刊的一部份。
關鍵詞：生命演化，熱力學，非平衡物理，作用-反作用
1.引言
物質科學以牛頓定律為基礎得以成形；然而，生命和演化的科學仍在發展之中。物質是可觀測宇宙的現實基礎，以空間、品質和體積為特征。雖然生命和演化的定義有許多種，但我們尚未達成共識。根據美國國家航空暨太空總署 （NASA） 的定義：「生命是一種能夠進行自我維持的化學系統，具備達爾文演化論的能力」。自然選擇是達爾文提出的一種解釋演化的機制。自然選擇並不是實體層面的解釋。然而，它幫助人類知識從過去的「神選」時代進步到「自然選擇」時代。根據斯賓諾莎的觀點：Deus sive Natura （神即自然，自然即神） *；神在本質上是與自然等價的。科學——尤其是物理學——要求以物理實體如能量、力及其交互作用來解釋。據我們所知，現有文獻中對演化的科學解釋是不足的。我們提出了一個基於經典力學中場的概念的統一理論框架來研究物質、生命和演化。
*Deus sive Natura（拉丁文，神即自然，自然即神）是與斯賓諾莎哲學思想相關的一個重要概念。斯賓諾莎是17世紀的荷蘭哲學家，他提出了一種非常自然主義的關於神、世界、人和知識的觀點，這些觀點為他的道德哲學、政治思想以及對宗教和道德傳統的批判提供了基礎。
什麽是生命？自從人類從四足動物演化到兩足動物以來，我們可能一直在思考這個問題。這是一個尚未解決的問題，也是一個活躍的研究領域。生命科學的發展已經持續了很長時間。東西方哲學對生命有不同的解釋。東方教義強調生命是自然的一部份，提倡與自然和諧共處。「Vasudhaiva Kutumbakam」 （字面意思是「世界大同」） 是東方文明中的一個顯著的本體論。在西方文化中，生命的主導哲學是「個人主義」，認為「生命是對權力的鬥爭」。
*Vasudhaiva Kutumbakam 是一個源自古印度的哲學概念，其含義為「世界大同」，這一概念強調了全人類的統一和相互聯系。這個短語由梵文詞匯「Vasudha」（地球）和「Kutumbakam」（家庭）組成，它傳達了一種世界觀，即整個世界是一個大家庭，所有生命都是相互連線的。
在缺乏統一科學的情況下，生命對人們來說就像盲人摸象——每個人都根據自己的背景、有限的經驗和知識來解釋生命是什麽。
觀察生命有許多不同的視角：生命作為化學；生命作為物理；生命作為資訊；生命作為流動組織。我們知道，生命的研究屬於生物學範疇。但是，生命知識的的片面理解並不能幫助我們找到科學的統一性。我們需要一個視角，來認識生命在其整體上的多面性和多維性。能量是科學的語言，不受化學、物理和生物學等學科界限的限制。系統狀態的這一純量函式可以被用來對物質、生命和演化進行綜合性研究。
本文提出一種在能量的連貫框架下理解生命、物質和演化的方法。能量是時空界限的主人，而不是奴隸。然而，在本文中，我們堅持采用場的方法來構建和擴充套件知識，並遵循經典物理學的方法，以便使本文的內容對一般讀者來說易於理解。
一門統一的科學要求將物質和生命在核心層面聯系起來。在根本層面上，科學必須是獨一無二的。我們不希望物質有一門科學，生命又有另一門科學。在最基本的層面上，生命的任何定律或規則必須與物質的定律或規則相對應，而不是相反。 自然界中普遍存在著標 度無關 的模式 （scale-free pattern） ，這為非生命體與生命體之間的連續性提供了令人信服的證據 。在跨越分界的數據中，普遍存在一種模式，即數據以S形方式累積分布，因此大多數情況下遵循冪律分布。我們可以將這種模式與能量分散過程聯系起來。能量及其守恒是熱力學中的一個重要概念。能量可能是自然科學和社會科學各學科之間的統一紐帶。我們研究熱力學中的能量及其轉化。本文的主要目的是透過一個更廣義的理論框架來擴充套件熱力學的邊界，以涵蓋生命科學。
2. 牛頓定律與生命科學
恩斯特·馬赫*認為牛頓第三定律是經典物理學的基石。正如我們所認為的那樣，牛頓三定律是物質的定律，而不是生命的定律。然而，這三定律並不是獨立的，它們為理解生命的一些關鍵特性提供了重要見解。生命可能超越牛頓定律的範疇。在這裏，我們從物質的角度出發，總結了我們對生命的關鍵——即生命的定義——的探索。
*恩斯特·馬赫（Ernst Mach）是一位奧地利-捷克物理學家和哲學家，他因其在光學、力學和波動力學方面的工作而聞名。他最著名的貢獻是推匯出了「馬赫原理」，該原理透過假設宇宙中所有的品質都以某種方式相互連線來解釋慣性現象。馬赫的名字常常透過馬赫數被人們所記憶，馬赫數與超音速相關聯。
我們嘗試用牛頓第三定律來闡明這一觀點。牛頓第三定律指出，作用力和反作用力是大小相等、方向相反的。對於兩個物體A和B之間的因果交互作用，作用力和反作用力 （分別用R表示） 遵循以下規則：
R AB = -R BA （2.1）
作用力R BA 和反作用力R AB 分別作用在兩個不同的物體上。第三定律在數學上由方程式 （2.1） 表示，它隱含地假設作用力和反作用力在沒有時間滯後的情況下同時發生。一些文獻給物質定律的這一獨特方面起了一個名字： 物自在主義 （object egotism） 。 物體只對瞬間作用於它們的影響做出反應 。但這種物自在主義可能不適用於生命；生命可以超越物自在主義。生命體具有操縱反應以對自己有利的能力。此外，人類——也許任何生命形式——都可以在相同的時間尺度上采取自發 （自主） 行動，或者可能領先或滯後於反應。
當一個定律要求作用-反作用對稱時，自然會想知道在哪些情況下作用不等於反作用。確實，我們需要對物質的經典物理學進行一種跳出常規的思考。根據波耳在數學結構中的對應原理 （correspondence principle） ，我意識到作用-反作用不對稱可能與遠離平衡態的系統有關，比如生命。如果能將物質的定律推廣到生命領域不是很美妙嗎？這正是一個統一科學應該努力追求的目標。
*Bohr’s correspondence principle，尼爾斯·波耳的對應原理是量子力學中的一個基本原則，它指出在某些特定條件下，量子系統的行為應該能夠近似地對應到經典物理系統的預測。作者使用這個原理來說明，在數學和物理學的框架內，可能存在一種情況，即作用和反作用的不對稱性與非平衡系統（如生命系統）有關。
當我分析一座坐落在柱子上的橋梁時，首次遇到了一個非直觀的作用與反作用模式。這座橋梁設計用於尼泊爾等地震多發地區，柱子在承受荷載時可以略微屈服。我對分析結果感到困惑，於是開始思考牛頓第三定律是否具有普遍性，即是否既適用於非生命體 （如物質） 也適用於生命體。自然界中是什麽要求作用在兩個不同物體上的力和反作用力必須相互平衡？是對稱性還是某種守恒定律？這是否是受穩態描述影響的一種思維方式，旨在使物理問題變得簡單且易於管理？確實，我們需要先學會走路，然後再努力奔跑。這種基於平衡的解釋可能僅對物質有效，而對生命則不然。人們普遍認為生命是一個遠離平衡態的過程。對於一個遠離平衡態的系統，應該考慮額外的力 （或能量） 來恢復作用-反作用相等的原理。換句話說，像生命這樣的非平衡態系統擁有一種在經典物理學中不常見的能量 （或力） 。這聽起來可能有些牽強，但這種無法解釋的能量可能是生命科學的基石。
本文是從物質的角度探索生命的關鍵。因此，讓我們以生物細胞 （生命的基本構建塊） 為參考，來審視物質的三大定律。生命由細胞及其所處的環境組成，是自然界更大生態系的一部份。
細胞是一個在環境中由邊界定義的系統。細胞具有內部能量產生源 （或動力源和某種形式的儲存器——如粒線體） ，它可以根據自身和環境的約束隨意處置或調節這些能量。細胞產生能量以驅動生命的各種功能和機制。細胞利用能量進行基因組的轉錄和轉譯等功能。活細胞可以自身改變其能量狀態，或者對外部力作出反應。因此，我們可以聲稱牛頓第一定律在細胞層面並不成立。
值得強調的是，我們在這裏處理的是一個由細胞邊界和環境定義的宏觀系統。如果我們深入到更小的尺度，即細胞的組成部份，那麽我們主要處理的是物質而不是生命。這也可能強化了一個事實，即牛頓第一定律不足以處理生命及其軌跡。
因此，生命是由邊界定義的，並擁有像馬克士威妖*開啟大門的內在功率。每個生命體都擁有內在的能量來源，或者透過調動宿主或環境產生能量並列使功率 （power） **的能力。邊界是生命固有的特征。我們可以定義兩種型別的 功率 來源：邊界「內部」和「外部」的 功率 來源。「外部」 功率 是指在邊界墻外來源的 功率 。在經典物質研究中，我們將力區分為體力 （body forces） 和表面力 （surface forces） ***。重力是一種體力，而壓力是表面力的一個例子。社會潮流和時尚可以被視為表面力的類似物。
*馬克士威妖（Maxwell’s Demon）是1871年由英國物理學家詹姆士·馬克士威提出的一種思想實驗，用來探討熱力學第二定律的可能性和局限性。在這個假想實驗中，一個容器被分成兩個部份，中間有一個可以由「妖」控制的小門。這個「妖」能夠探測並控制單個分子的運動，它可以將速度較快的分子（被認為是「熱」分子）放到容器的一邊，而將速度較慢的分子（被認為是「冷」分子）放到另一邊。這樣，容器的一側溫度會升高，另一側溫度會降低，從而可以利用溫差做功，這似乎違反了熱力學第二定律，因為熵似乎減少了。後續的研究表明，馬克士威妖並不違反熱力學第二定律。資訊的處理，包括資訊的擦除，需要消耗能量，這會導致系統的熵增加，從而不違反熱力學第二定律。參看【馬克士威妖文章】。
***body forces and surface forces：體力（body force）是指作用於物體內部每一個點的力，與物體的表面積無關。表面力（surface force）則作用於物體的表面或邊界上，通常與物體的表面積成正比。
生物體能夠感知自身的能量狀態，並因此渴望隨著時間的推移向更高能量狀態發展。因此，「功率」更適合描述生命和生物體的動力學 。尼采和羅素早先強調了生命的這一特性。遵循物質研究的傳統，我們可以將與生命相關的功率分為兩類：(a) 體功率和 (b) 表面 功率 。體 功率 是生物實體的一個定義特征。由於意識到並能夠存取這種 功率 ，生物體可以與其他生物體和環境進行自發性和因果性互動。一般來說，物質被認為不具備自發行動的能力；然而，在放射性物質的情況，我們可以觀察到這種行動。在根本層面上，可能沒有明確的邊界來區分物質和生命。
功率 關系和層級制度似乎調節著對能量狀態有意識的生物體的行為和反應。 功率 僅僅是我們稱之為能量的系統狀態函式的總導數。在下一節中，我們將探討與生命相關的能量和 功率 。
*全導數（ total derivative ），系統能量狀態函式關於時間或其他相關變量的變化率。
3. 能量和功率
測量是科學的基礎。與物質相關的測量大多涉及空間、時間和能量 （或力） 。能量是科學的基本概念之一，大多數測量都是基於能量或其導數，如力和功率。然而，與生命相關的能量仍然是一個謎。
理解人類的能量 （及功率） 以及如何利用它更好地服務人類和自然，應該是21世紀科學和工程的主要目標之一。我們在理解支持生命的物質上花費了太多時間和資源。最近，人們開始努力復興物理學和生命的法則。一些哲學家將生命理解為一種使能量在生物體或生態系邊界附近局部轉移的機制，而另一些人則將生命視為能量在未知潛力領域中的體現。生命對我們來說就像「盲人摸象」。生命能量及其轉化的奧秘在整體上對人類來說還是未知的。像寓言中的盲人一樣，我們試圖根據自己對自然的有限經驗和理解綜合出一個連貫的畫面。然而，理解生命能量、研究生命的法則，並希望預測生命的軌跡及其觀測量，並非一個不切實際的目標。
我們中的許多人假裝知道驅動生命的能量和功率。其實我們對能量的了解非常有限，尤其是關於生命和演化的知識。許多科學和人類社會長期存在的問題都可以直接與我們對能量及其轉化的感知聯系起來。安東尼·J·萊格特將任何學科中遇到的問題分為三個層次：
(i) 哈密頓量的，已知且可處理的；
(ii) 哈密頓量的，部份已知但難以處理的；
(iii) 哈密頓量的，甚至未知的。
系統的哈密頓量定義了系統的總能量。 我們可能知道與物質及其交互作用相關的哈密頓量，但我們不知道的是生命及其 演化 的哈密頓量 。理察·費曼對科學家中的能量之謎持坦誠和認真的態度。他有一句名言：「重要的是要認識到，在當今物理學中，我們對能量是什麽一無所知。」
基於20世紀的進展，我們可以從兩種方式來定義能量：(a) 參照一個場 （重力場、電場、磁場） 或 (b) 參照一個頻率f，如在公式 E=hf （其中h是普朗克常數） 所示。在基於經典場方法的科學中，我們隱含地假設物質的交互作用發生在無限的空間和時間領域中。然而，空間和時間並不是描述和研究能量的絕對要求。公式 E=hf 直接證明了能量超越了經典物理學的空間時間限制 （邊界） 。因此，量子物理學應運而生。量子物理學透過考慮波函式來考慮能量的波動方面，並透過疊加、機率和各種型別的變換來研究交互作用。
采用經典物理學的場概念，我們之前提出了 社會場理論 （social field theory） 。社會場理論有助於量化與生命和生物體相關的能量。一個理論應該告訴我們測量什麽。社會場理論建議根據社會力量（S）、個體力量（I）和一個信任向量（Γ）來測量與生命相關的能量。在經典場理論的框架下，我們用三個宏觀變量定義了與生命相關的哈密頓量H：
H = SIΓ（在自然單位中）。（3.1）
能量是跨越物質、生命和演化的通用語言 。能量的時間導數，功率 （power） 在社會科學中的含義比經典熱力學中更廣泛。根據羅素的說法：「社會科學中的基本概念是功率 （power） ，就像能量是物理學中的基本概念一樣。」社會場理論有助於定義與在社會領域中生命相關的能量。稍後，我們在納維-斯托克斯方程式的框架內，根據哈密頓量H和相關功率的定義，提出了一個關於能量的演化方程式。
4. 物質
物質由基本粒子組成。物質占據空間，具有品質和慣性。慣性是物質在沒有外力作用下繼續保持靜止狀態或均勻運動的能力。在經典物理學中，物質是現實或可觀測宇宙的基礎，由空間和時間刻畫。
物質科學在牛頓定律下形成。生命科學仍在開發中。要明確地劃分物質和生命並不是一件容易的事情。病毒或處於休眠狀態的種子是一些界限不太清晰的範例。從實際角度來看，我們根據積累的生命經驗來區分生命與非生命。然而，科學要求我們在研究事物時，在物理量方面要更加精確。
5. 生命
生命是有組織的物質狀態加上能量，它能夠感知自身的能量狀態和時間軌跡 。在某種程度上，生命可以被視為物質、電荷和資訊，並與能量或功率相結合的各種迴圈的協同集合體。透過耦合，我們指的是一個迴圈產生的能量或功可以用來驅動另一個迴圈，以恢復其初始狀態。因此，許多生命過程具有周期性：過程一次又一次地重復，並在各種空間和時間尺度上加強其他迴圈。顯然，生命能夠自我繁殖。
生命是一個能夠感知自身存在、能量狀態和演化的自主系統。這種對生命能量的隱含和主觀感知將生命與非生命區分開來。生命容易體驗卻難以定義。關於生命的定義尚未達成共識。
像物質一樣，生命占據空間並具有慣性。然而，生命具有內在的能量 （或功率） 來源，因此它可以自主地改變其狀態。生命是一個開放系統，透過品質、能量和資訊交換與周圍環境交互作用。由於系統邊界的存在，生命可以維持與環境不同的狀態。
上面提到的許多關鍵詞都是生命的特征。但特征並不總是足以定義一個主題，尤其是生命。我們避免用能量和功率來定義生命，因為這些概念仍存在一些模糊和不一致之處。生命的定義很容易產生更多的爭議而不是清晰的理解。然而，上述任何情況都不應阻止我們研究生命和生命能量。
早些時候我們提到了物自在主義 （object egotism） 。物自在主義是牛頓物理學的一個基本概念。生命似乎擁有一種超越物自在主義內容的能力。生命可以改變一種反應，這可能超出了物質的能力。
因此，我們可以將牛頓第三定律 （方程式 (2.1) ） 推廣到生命領域，如公式 （5.1） 所示：R AB (t)=−β(Γ,τ) R BA (t±τ)。在這裏，R是生命對外部刺激的一般反應，β是比例因子，τ是超前/滯後時間。例如，作為生物體的人類可以調節、超前或滯後反應力。這種反應取決於記憶、預見性等因素。
基於上述方程式，我們可以區分物質和生命。可以說，物質遵循物自在主義進行反應，而生命體則可以對情況采取更全面的方法進行響應。根據這種解釋，物質 （中的反應） 是瞬時發生的，而對於生命來說，響應可以在時間和空間上超前或滯後。
這項工作是對生命的一種嘗試性闡釋。然而，這種嘗試部份受到了物理學傳統方法的啟發，這些方法旨在將自然現象追溯到簡單的力學定律。這種對生命和非生命的劃分可能會產生更多的問題而不是答案 。生命超越了工程和熱力學啟發的機器定義；生命隨時間演化並能夠自我繁殖。
6. 演化
在科學中，遵循牛頓第一定律，很自然地會從力 （內部或外部） 或精確的能量角度來思考演化。事實上，已經有許多嘗試在物理學的框架內研究生命和演化。經過數百萬年的演化，生物體會發生明顯的變化。人類從猿類經過漫長的演化過程，表現出了明顯的特征變化，如我們的祖先露西，據推測她是用兩條腿行走的。在生物學中，演化是指隨著時間的推移，基因物質發生變化的過程。 生物體與環境之間的持續交互作用，遵循類似於方程式（5.1）總結的一般作用-反作用原理，可能導致基因改變、新性狀出現，並最終形成新物種 。賽局論是社會科學中研究的類似作用-反作用現象。長期的交互作用可以改變生命、生物體以及環境的格局。生物體逐漸內化其基因中的變化，最終導致表型 （ 生物體的一組可觀察特征） 發生變化。
在科普領域，我們歸功於自然選擇，它導致了更有可能生存和繁殖的生物體。自然選擇是被提出解釋生命和生物體演化的機制之一。合作和互惠也可能發揮重要作用。在族群中，自然選擇過程可以增加有利等位基因的頻率。科學要求用邏輯和物理量背後的法則來解釋，比如動量、力、能量或功率。達爾文的自然選擇理論中缺乏這種解釋力。
生物體能夠適應環境，同時能夠影響和改變環境。由環境介導的變化源可以稱為外部因素，可以視為表面力或外部功率。生命也擁有體力或內部功率。 我們推測生命的內部功率主要來自兩個來源：(a) 作用-反作用不對稱性，和（b）生命在其系統內部所蘊含的能量。 有時可能無法區分內部功率和外部 功率 。為了簡化起見，我們可以將起源於生物體邊界內的功率來源分類為內部功率，將與環境相關的功率分類為外部 功率 。生物體與環境處於持續交互作用中，就像魚與水處於持續交互作用一樣。很難確定一個水分子是魚的一部份還是環境的一部份。
圖1. (a) 物質在三維空間中的交互作用。(b) 生命單位在能量超空間 Ω(C1, C2, t) 中的交互作用。
圖1透過對比物質在三維空間中的交互作用和生命單位在能量超空間中的交互作用，展示了生命現象的復雜性和抽象性。這種抽象描述有助於我們更深入地理解生命的本質和演化規律。
7. 演化之力
考慮兩個或多個生命單位之間的交互作用。根據方程式 （5.1） 中的廣義作用-反作用關系， 兩個生命單位之間的內力 R ij 不會相互抵消，並且通常不沿同一作用線 。 因此，生命單位系統總是存在一個合力以及相應的能量。 我們推測，這種生命所特有的合力是系統時間演化的原因。多體生命系統由於這種合力的作用而持續處於非平衡狀態。
對於物質來說，如圖1a所示，內力是共線的。力 R ij 和 R ji 在大小上相等但方向相反。因此，物質只對外部力作出反應。據此，牛頓的第一定律僅適用於物質，而不適用於一般生命體。
「讓我們將生命單位的集合稱為社會，Ω。在圖1中，我們展示了物質 M 和生命 L 的集合，其中索引i、j和k分別代表每種型別的三個單位；G代表某種型別的質心，R代表反作用力。」
如圖1a所示的物質，M i 和 M j 之間的內部力 R ij 和 R ji 相等且反向，並且具有相同的作用線。因此，它們的和 R ij + R ji = 0。然而，對於生命系統來說通常並非如此，如圖1b所示。對於一個生命系統，R ij + R ji ≠ 0。在人類這樣意識到自身能量狀態的生物中，內部功率可能不總是平衡的。因此，一個多體生命集合Ω將在G點周圍有一個凈力和一個力矩。 我們認為這個凈力/力矩及其相應的能量是 演化 的驅動因素 。
此外，生命系統還具有不同程度的內力R ii 。意識是生命單位感知環境以及自身的能力。人類可以利用意識，透過利用內力 R ii ，單獨或與社會一起沿著能量階梯上升。物質不能自行沿著能量階梯上升。物質需要外部力來改變其靜止或運動狀態，這遵循牛頓的第一定律。但由於 R ii 和 R ij ̸=R ji 的存在，第一定律不適用於生命。達朗貝爾原理可能不適用於社會 Ω。換句話說，作用在生命體 L i 上的外部功率系統與這些生命體的有效功率系統並不等效。這可能是生命能夠自發行動的原因，與物質的因果交互作用不同。 達朗貝爾原理通常適用於 R ij + R ji = 0 且不存在 R ii 的系統。
生命體如何調動其蘊含的能量來改變自身狀態可能是顯而易見的。在這裏，我們關註的是作用-反作用不對稱性如何導致合力。這種與生命相關的自主力可能是演化背後的物理原因。在非平衡態的物質中，我們也可能看到這種自主力。我們通常將這種力歸因於熵產生的結果。
8. 生命演化的方程式
我們可以遵循牛頓第二定律，用通常的符號寫出物質的運動方程式：
（8.1）
在假設品質為常量的情況下，上述方程式簡化為著名的 F net = ma。我們不知道生命是否能按照愛因史坦的質能關系 E=mc² 將品質部份地轉化為能量。然而，在本文所定義的框架中，生命能夠感知其能量狀態。空間和品質維度並不是生命的定義特征。因此，我們提出了一個關於生命演化的方程式，該方程式基於能量和功率。關於生命的功率方程式形式如下：
(8.2)
Stueckelberg 之前提出了一個類似的以功率交換來表述熱力學定律的公式。在方程式（8.2）中，我們以不同的方式對功率項進行了分組。
生命作為一個開放系統，由具有內部力量和功率源/匯的邊界定義。在生命的基本單位中，粒線體可能體現了這種蘊含的能量源。我們可以區分體 功率 和表面 功率 。體 功率 是系統固有的，而表面 功率 則與邊界和環境相關聯。魚可以使用體 功率 和表面 功率 來逆流而上或順流而下。而死魚則可能只受表面 功率 的作用而順流漂下。這個例子生動地展示了生命系統如何透過內部和外部 功率 的交互作用來適應環境並維持其動態平衡。
方程式右側的功率項可以用生命體的力和類似速度的項來表示。這些力可以分為外在表面力（F ex ）和內在體力（F en ）。表面力主要來源於個體之間的交互作用 （即j ̸= i） ，如圖1所示，而體力則是個體固有的。這些力可以計算為：
表面力：
體力：F en = R ii （8.4）
一旦我們確定了與生命相關的力，就可以在納維-斯托克斯方程式的框架內寫出演化方程式：
（8.5）
Q 的導數表示生命過程中固有的任何其他產生和耗散。
在本文中，我們定義生命為能夠意識到能量狀態。相應地，哈密頓量 H 可以用動能和勢能等復合函式來表示。動能和勢能的有序對定義了一個測量空間。對於生命的領域，我們將動能等同於個體的資本（C 1 ），勢能等同於個體的能力（C 2 ）。與經濟學中的定義不同，資本和能力在社會場中都具有與能量單位等效的單位。因此，我們可以寫
H = H(C 1 , C 2 , t) （8.6）
然後，生命演化方程式也可以寫成：
（8.7）
方程式（8.7）的第一項是哈密頓量 H 的局部導數，第二項和第三項是對流導數，右側的項是源/功率項。
一個由N個生命單位組成的集合可以被稱為社會S。我們可以定義社會（S）的哈密頓量（H s ）為集合中所有哈密頓量的總和，即
對於社會而言，方程式（8.7）的形式類似於多變量 Fokker–Planck 方程式，描述了絕對尺度下 H s 的時間演化。同時，在某些特定假設下，方程式（8.7）也可以簡化為 Lotka–Volterra 型方程式，用於描述兩種相互依賴物種的族群演化。
生命是多維的，因此描述生命的參數也可以是超維的。生命由各種物質迴圈、電荷迴圈以及由各種流動引起的和驅動的磁場迴圈組成。在生命的盡頭，描述生命的個體強度（I）必須減少到我們用來描述物質的維度。如果我們承認這個參數I是多維的，包括物質、電荷、磁場 （包括電磁場和社會場） 等維度，那麽我們可能能夠在一個統一的框架內將物質和生命聯系起來。
納維-斯托克斯方程式本質上是牛頓第二定律在流體流動中的擴充套件。根據設計，在納維-斯托克斯方程式框架內提出的功率方程式可以簡化為牛頓第二定律。在極限情況下，生命的法則和規則必須與物質的法則和規則相對應。這種對應性不僅體現了物理學原理的普遍性和一致性，也為我們理解和描述生命現象提供了重要的參考和依據。透過借鑒物理學的方法和理論，我們可以更深入地探索生命的本質和演化的機制。
社會場理論為我們提供了衡量社會中參數的思路。參數 S 和 I 是流動 （物質、能量、資訊） 的函式，而信任向量 Γ 描述了流動和勢能之間的關系。簡單的維度分析表明，Γ 的單位等同於波長的倒數。這些是我們可以努力測量的參數，以便為物質、生命和演化的統一科學提供藍圖。
9. 結論
牛頓的三大定律為物質科學提供了結構。然而，這些定律對於研究生命和演化系統是不夠的。本文展示了如何透過假設作用-反作用不對稱性來實作對物質、生命和演化的綜合理解。對牛頓第三定律在超越作用-反作用對稱性的一般化，產生了一種可能與演化和驅動演化系統的動力相關的自主力。物質並不具備這種內在顯著的力。生命是一個遠離平衡的系統，已知具有內在的力和能動性。我們提出了一個用於研究生命的理論框架，在極限情況下對應於牛頓的物質定律。我們對生命科學的了解有限，然而，一個基於功率的框架似乎為我們關於生命和非生命的知識提供了一個統一的框架。我們提出了牛頓物質定律的一般化，可能成為我們在尋找物質、生命和演化統一科學過程中的指路明燈。
