探索生命《生物學》17
1. 地球上一切生物所需的能量來自於太陽。綠色植物的葉綠素分子chlorophyll moleculesⅡ吸收太陽光能，使分子的電子被激化轉移到更高的能階，高能階的電子回落到低能階時會釋放能量，啟動一系列的化學反應。
Helene GRIMAUD plays Beethoven Piano Concerto No.5-3st.mov
2. 葉綠素分子從太陽吸收的能量不斷地在各種分子之間轉移，最後太陽能遍佈生物圈的每一個角落，而生物也透過各種化學反應攔截分流下來的能量，來驅動生命的運作。
3. 活的有機體身上有許多可傳遞能量的化學反應。舉例來說，你的肌肉透過肝醣分子儲存能量，肝醣是由數百個葡萄糖單元組成的多醣，肝醣分子構造有許多分枝的骨架。
4. 儲存在葡萄醣分子的能量，可透過一系列的化學反應被釋放出來，讓肌肉有力量收縮。這類反應在活體細胞中進行得非常迅速，但是在試管中就變得很慢。
5. 活的有機體到底提供什麼樣的環境條件，讓傳遞能量的化學反應可以迅速進行？更精確地說，是什麼因素影響了化學反應速率？在我們回答這些問題前，我們將簡單扼要地說明操控化學反應傳遞能量的法則。
所有能量傳遞都遵循熱力學定律
All Energy Conversions Are Subject to the Laws of Thermodynamics
6. 能量，能夠做功；能量的來源有許多種：光、熱、電是主要的能量種類，此外還有核能、機械能、化學能。
7. 能量的形式可分為二種：位能potential energy（儲存的能量）、動能kinetic energy（運動狀態的能量）。作功的能量，一定與動能有關。
8. 舉例來說，水庫儲存的水因為地勢較高的關係具有位能，當水閘門打開，水順著水道奔流下來，位能轉換成可以作功的動能，驅動發電渦輪。
9. 同樣例子，一塊「煤」蘊含著位能，當煤燃燒的時候，煤儲存在原子之間的位能轉換成動能，以熱的形式釋放出來。燃燒煤產生的熱能可以把水煮沸加熱，把液態水轉換成水蒸氣，驅動渦輪。如同以上兩個例子指出的，這世界上各式各樣的能量中，至少有部分的能量是可以彼此轉換。
10. 根據熱力學第一定律「能量守恆定律」，宇宙的能量是恆定的，不論能量如何轉換，過程中能量不會無故消失或憑空製造出來。
11. 活的有機體運作生命的能量來源主要是化學能，他們利用一系列的化學反應釋放儲存在有機分子內的能量。從這個觀點來看，活的有機體裡的每一個細胞都是一部小型傳導工具transducers，或者說是能量轉換器，將化學能轉換成其他形式的能量，或者將其他形式的能量轉換成化學能。
12. 活的有機體是化學位能的儲存室，只要身體有需要，這些化學位能會轉換成動能。然而，當這些能量被拿去使用，儲存的能量就愈來愈少。有機體必須從外在周遭尋找能量補充。對許多有機體來說，外在能量來源就是其他的有機體，生物通常是透過吃下其他生物來補充新能量。
13. 按照熱力學第一定律，所有能量都不會因為轉換而耗損，看起來能量應該可以從這個有機體完整地轉移到另一個有機體，一個生物需要多少能量，就攝取含有同等能量的其他有機體就可以了，不需要多攝取能量。
14. 可是現實不是這樣，因為生物攝取的能量不完全用在身體內部運作，有些能量會在日常生活中耗損流失到外在的物質的世界，例如當你丟一顆石頭或移動一枝鉛筆時，你就是把身體內的能量轉移到石頭或鉛筆的運動上。
15. 所有的生物都會像這樣在運動中流失掉系統的能量。所有生物都會排泄，身體排泄的物質裡面也保有一些能量，這些能量同樣是從身體流失出去。
16. 關於能量為什麼會逐漸從生物的身體系統中流失出去，還有一個基本的原因。熱力學第二定律The Second Law of Thermodynamics，宇宙的亂度不斷增加，相對地可以用來作功的能量隨時間逐漸減少。
17. 每一次能量轉移，都會流失掉一些有用的能量，增加系統的亂度與隨機性。能量從來就不可能達到100％有效率地傳遞，總是會在過程中流失一些能量，通常是以熱能的形式逸散出來；例如人類的體溫會以熱的形式，流失到周遭空氣中。
18. 熱，是最隨機、失序的能量形式，大部分的系統無法用這種能量作功，熱能也無法循環使用。電廠的冷卻系統與汽車的散熱系統會排出大量的熱能。我們的身體也會產生廢熱，因此發展出特殊的機制，例如流汗，來排除過多廢熱到周遭環境。
19. 以上這一切現象都是依據熱力學第二定律，宇宙中一切物質，不論是活的有機體或無生命的物質，都持續地增加他們的亂度（廢熱）。
n 翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》
