恩斯特·马赫曾提出牛顿第三定律是经典物理学的基石，而这一定律在物质世界中的确发挥着核心作用。然而，当我们将视野扩展到生命科学时，牛顿定律是否依然适用？这是一个值得深思的问题。本文将从物质的角度出发，探讨生命的关键特性，并尝试将物质定律与生命现象相联系。

牛顿定律与生命的关联

牛顿第三定律指出，作用力和反作用力是大小相等、方向相反的。这一定律在描述物体间的相互作用时非常有效，但对于生命体而言，情况可能并非如此简单。生命体具有操纵反应以对自己有利的能力，这种能力超越了简单的物理作用-反作用对称性。人类，也许任何生命形式，都可以在相同的时间尺度上采取自发行动，或者可能领先或滞后于反应。这种自主性使得生命体在某种程度上超越了物自在主义，即物体只对瞬间作用于它们的影响做出反应。

作用-反作用不对称性与生命

尼尔斯·玻尔的对应原理指出，在某些特定条件下，量子系统的行为应该能够近似地对应到经典物理系统的预测。这一原理启发我们思考，作用-反作用不对称性可能与远离平衡态的系统有关，比如生命。生命体作为一个远离平衡态的系统，可能需要考虑额外的力（或能量）来恢复作用-反作用相等的原理。这种无法解释的能量可能是生命科学的基石。

桥梁的启示：非直观的作用与反作用模式

在分析一座坐落在柱子上的桥梁时，我们遇到了一个非直观的作用与反作用模式。这座桥梁设计用于地震多发地区，柱子在承受荷载时可以略微屈服。这种设计引发了对牛顿第三定律普遍性的思考，即是否既适用于非生命体（如物质）也适用于生命体。自然界中是什么要求作用在两个不同物体上的力和反作用力必须相互平衡？这是否是受稳态描述影响的一种思维方式，旨在使物理问题变得简单且易于管理？

细胞：生命的基本构建块

生命由细胞及其所处的环境组成，是自然界更大生态系统的一部分。细胞是一个在环境中由边界定义的系统，具有内部能量产生源，可以根据自身和环境的约束随意处置或调节这些能量。细胞利用能量进行基因组的转录和翻译等功能。活细胞可以自身改变其能量状态，或者对外部力作出反应。因此，我们可以声称牛顿第一定律在细胞层面并不成立。

功率与生命的动力学

生物体能够感知自身的能量状态，并因此渴望随着时间的推移向更高能量状态发展。因此，“功率”更适合描述生命和生物体的动力学。功率关系和层级制度似乎调节着对能量状态有意识的生物体的行为和反应。功率仅仅是我们称之为能量的系统状态函数的总导数。在这一框架下，我们可以将与生命相关的功率分为两类：体功率和表面功率。体功率是生物实体的一个定义特征，而表面功率则涉及到生物体与环境的相互作用。

结语

通过对牛顿定律与生命现象的探讨，我们发现生命可能超越了经典物理学的范畴。生命体的自主性和远离平衡态的特性使得它们在某种程度上不受牛顿定律的约束。然而，这并不意味着牛顿定律在生命科学中没有价值。相反，通过深入理解这些定律，我们可以更好地探索生命的奥秘，并寻求将物质定律与生命现象相联系的可能性。统一科学的目标是将物质和生命在核心层面联系起来，寻求科学的唯一性和统一性。