先提一句，太陽不僅提供能量，它真正的作用是提供“負熵”。

“負熵”才是關鍵，能量雖然也重要，但絕不是重點。

這不是一個簡單的問題，必須搬出光量子才能說清楚。也就是說，本文必須提一些量子力學的常識。

這可不是“遇事不決，量子力學”，而是真的繞不開量子力學。

能量，並不是重點

很多人都會想到“食物鏈”，一級一級吃下去，在最底層的通常是植物，植物有光合作用，依靠太陽存活。

整個生物圈要靠太陽維持，不過這也引出一個問題：

太陽到底提供了什麼？

太陽在發光，確實給地球提供了能量，不過還有一件容易被人忽略的事情：

地球也在不斷散熱！

太陽給地球的能量，和地球散發到太空的能量，基本相等。

這些能量傳遞都是以電磁輻射（光）的形式進行的，電磁輻射最基本的作用就是加熱，“熱”是能量傳輸的基本形式。

地球吸收和放出的熱量基本相等，否則地球的溫度就會不斷升高，生命也無法存活。

如果只看能量，你會發現太陽在做“無用功”。

看到這裡，可能有人會覺得，太陽是在給地球保溫，讓地球保持適合生物生長的溫度。

太陽確實有這個作用，但這絕不是重點。

可以簡單設想一下，“溫室氣體”也能起到保溫的作用，如果讓溫室效應達到極致，地球上的生命可以只靠大氣中不斷反射的電磁輻射生活嗎？

答案是不能。

最簡單的解釋就是：不是所有的光都能引起植物的光合作用（在下文會詳細介紹）。

說這些，是想讓大家知道：能量並不是重點，可以提供能量的東西有很多，太陽對地球生物圈的作用不只是提供能量。

能量和能量是有區別的，地球吸收和釋放的能量是有區別的。雖然都是電磁輻射，但是有些電磁輻射是不能被利用。

能被利用的能量，才是關鍵，否則人類只需要烤火就能生存了。

至於什麼樣的電磁輻射是“能被利用的能量”，或者說是能被光合作用利用的能量？

這就需要談一談物理學定律了。

熵增與耗散結構

不得不考慮生命在自然界中的地位。

提到生命，就必須考慮熱力學第二定律（熵增定律）：

孤立系統的熵，只增不減。

熵，可以表示“混亂程度”。生命，表現出“有序”。

熵增定律經常會讓人覺得生命不應該存在。

不過，這只是忽略了熵增定律適用範圍：孤立系統。

如果是封閉系統或開放系統，熵就可以減小。生命自然是開放系統。

物理學家薛定諤（E.Schrödinger）曾在《生命是什麼》裡面寫道過：

生命以負熵為生。

“負熵”其實就是在說“熵的減小”，生命其實就是在對抗熵增。

真正考慮生命在自然界中的地位，就要用到普里戈金（I.llyaPrigogine）提出的耗散結構理論，這是真正描述生命的理論。

自然界所有系統的熱力學狀態，都可以分成三類：

平衡態近平衡態遠離平衡態

熵最大的狀態就是平衡態，可以簡單理解成溫度均勻分佈的狀態，物理學通常都是在研究平衡態。

生物則是遠離平衡態的系統，是一種耗散結構，可以不斷從環境中吸取“負熵”，維持秩序。

熵，才是關鍵。只看能量，是沒有意義的。

光，也有熵

還是要看一看地球吸收和釋放的能量。

太陽給地球的能量，是“短波輻射”。地球釋放的能量，是“長波輻射”。

同樣是電磁輻射（光），波長不一樣，差別真的很大。

前面已經提到，地球吸收和釋放的能量是相等的。這些能量都以電磁輻射的形式傳遞。

現在就需要看一看量子力學的常識了，普朗克公式：

波長小，頻率大。波長大，頻率小。

不管是太陽的“短波輻射”還是地球的“長波輻射”，都包含各種頻率的光子。只看平均頻率，“短波輻射”的單個光子有更大的能量。

前面說過，“短波輻射”和“長波輻射”的總能量相等，所以“短波輻射”包含的光子更少。

光子更少，通常就說明熵更小。

所以說，太陽的“短波輻射”比地球的“長波輻射”的熵更小。總的來看，地球的熵在減小。

這才是太陽的作用，提供“負熵”。

在這裡可以看一些具體的資料：

太陽的短波輻射，波長主要在150至4000奈米。地球的長波輻射，波長主要在4000至120000奈米。可以讓植物進行光合作用的波長在400至700奈米。

太Sunny最強的波段，基本上就是可以讓植物進行光合作用的波段，也就是可見光。

這不全是植物適應太陽進化的結果，依然和“光的熵”有關。

只要物體的溫度高於絕對零度（零下273.15攝氏度），就會發出紅外線，你能感知的一切物體都在釋放紅外線。

這也是紅外攝像機可以在夜間工作的原因。

植物的溫度也要基本保持恆定，吸收和放出的能量也不會相差太多。如果想用光合作用生存，就必須吸收比紅外線的熵更小的光。

這其實也是植物補光燈的原理，給植物補光，需要發出一定頻率的光，不是隨便開個燈就行。

（此處省略了一些內容。）

這確實不是很好理解，我也只是說了個大概，大家湊合著看一看。

主要還是想讓大家知道，提到太陽對生命的貢獻，“負熵”才是關鍵。

光，也有熵。