人们一直认为，生命遵循着一套自己的法则，与非生物截然不同。但是，近年来科学家发现，简单系统也可以表现出类似于生命的行为，因此，科学家们正在争论，这种表面的复杂性是否只是热力学的作用结果。
生物系统当然不会违背物理学定律，可我们再也无法通过物理学定律来预测实验的结果。生物学与物理学不同，生物系统有着明确的目标，就是生存和繁衍。我们可以这样说：生物系统的目的引导着他们的行为。
演化生物学家恩斯特·迈尔表示，生物学这门科学独一无二的特性，就来自于它的目的论和历史偶然性。而这两种特性可能都来源于它唯一遵循的指导原则——演化。演化取决于偶然性和随机性，但自然选择却令其表现出意图和目的。
一旦我们把生物看做一种“计算机”，不断收集并存储关于不可预知环境的信息，那么繁殖、适应、能动性、目的和意义就可以被理解为物理学定律的必然结果，而不再是演化的即兴创作。
去年11月，物理学家、数学家、计算机科学家与演化及分子生物学家们在美国圣塔菲研究所的一场研讨会上就这些问题进行了共同讨论，这里正是复杂系统科学研究的胜地。他们讨论的内容在本质上就是这一个问题：生物学特殊在何处？
无序与麦克斯韦妖人类第一次尝试将信息和意图融入热力学定律是在19世纪中叶，那时苏格兰科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦刚刚创立统计力学。麦克斯韦发现，将信息与目的性融入统计力学，似乎就能够解释热力学无法单独解释的内容。
热力学认为，气体是由无数在热能作用下随机运动的分子组成的，麦克斯韦利用热力学推导出了气体压力、体积、温度等性质间存在可预测且可靠的数学关系。换言之，热力学这门新兴的科学，将气体的宏观性质，如压力和温度，与分子和原子等微观水平的统计力学结合了起来。
根据热力学原理，从宇宙的能量资源中获取有用功的能力总是随时间不断递减的。能量的聚集度总会逐渐降低，慢慢消散。在每个物理过程中，不可避免地会有部分能量以余热的形式耗散掉，消失在分子的随机运动中。
难道我们命中注定要走向如此凄凉的结局吗？麦克斯韦不愿相信这个结局。1867年，麦克斯韦开始寻找热力学第二定律的“漏洞”。他设想了一个无序的封闭体系，其中充满了随机运动的分子，而后，他想达到的目标就是将速度最快的分子与速度最慢的分子分离开，从而降低这一物理过程中的熵值。
想象下，有这么一个“小妖精”能够看到一个封闭盒子中的每个分子。盒子从中间被分成了两个隔室，中间的隔板上有一道滑动门，小妖精就控制着这道门，每次看到右隔室中有特别活跃的分子正在接近这扇门，就打开门让分子通过，而每次看到左隔室中有缓慢不动的分子在接近这扇门时，他也打开门让它通过。
但麦克斯韦设想中的小妖精实际上并不能打破热力学第二定律，阻止我们走向无可避免的致命热寂。这其中的原因就在于，热力学与信息处理（即计算）之间有着深刻的联系。
而我们生物体，似乎就是麦克斯韦口中的妖精。尽管装满反应化学物质的烧杯最终会耗尽能量并趋于平静、达到稳态，但自从35亿年前生命的起源开始，所有的生物体就一直在避免这种毫无生气的平衡状态。他们“有意”从周围的环境中收集能量来维持这种非平衡状态，即便是简单的细菌也是“有意”朝着热量和营养来源移动的。
薛定谔认为，生物体通过捕捉和储存信息实现了这一过程。其中一部分信息就编码在生物体的基因中并且世代传递——这一套指令能帮助他们收获负熵。薛定谔并不知道这些信息储存在哪里或者是如何编码的，但他凭直觉猜测，这些信息编写在某种“非周期性晶体”中，这一概念令物理学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森获得了灵感，他们最终在1953年发现了遗传信息在DNA分子结构中的编码形式。
这样看来，生命可以被视为一种计算过程——它的目标就是最大化地实现有意义信息的储存和利用。事实上，这正是生物体极其擅长的事情。
无生命的达尔文主义因此，我们可以从一个新的角度来理解生物体：它们利用信息来适应环境并收集能量、逃避平衡态。这听起来可能有些拗口，而且要注意到，这其中完全没有提及基因和演化，那可是迈尔等大多数生物学家认为生物学目的和意图所依赖的根本。
长久以来，适应性一直是达尔文进化论的标志。但是，麻省理工学院的杰里米·英格兰却认为，复杂的非生物系统也能产生对环境的适应性。
复杂系统能够轻而易举地进入这些适应性强的状态，英格兰说道：“热涨落的物质通常会自发地形成某种形状，以此从随时间变化的环境中获取有用功。”
预测机器复杂结构适应涨落环境的情况还能帮助我们推断出这些结构储存信息的方式。简单来说，不管这些结构是否具有生命，只要它们被迫有效利用可用的能量，它们就很可能成为“预测机器”。
生命的一项根本特征，大概就是生物系统可以响应环境中的驱动信号并改变自身的状态。环境发生变化，生物就做出响应。植物会向光生长，受病原物攻击时也会产生毒素。这些环境信号通常是不可预测的，但生命系统却能够积累经验、储存关于环境的信息，并利用信息来指导未来的行为。
死亡的热力学即便生物系统已能在没有演化或复制的条件下通过非平衡状态热力学获得了某些基础的信息处理特征，你可能还是认为，工具使用或社会合作这类更复杂的特征一定要通过演化来获得弥补。
但事实并不是这样。工具使用和社会合作等行为通常被视为只有灵长类和鸟类等高度发达物种的专属行为，但其实我们利用相互作用粒子组成的简单模型系统就可以对其进行模拟。
那么为什么在涨落的非平衡环境中会出现这种高效、有组织的预测系统的趋势呢？非平衡态热力学告诉我们，物质在这样的环境下就会自然而然地发生这样的事情。换言之，正如许多科学家推论的那样，在充满能量资源的早期地球上，阳光和火山活动等能够大量创造出平衡态，生命的出现并不是极度不可能事件，而是不可避免的事情。