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编号：B31·2201215·1716 |
| 作者：【奥地利】埃尔温·薛定谔 著 | |
| 出版：商务印书馆 | |
| 版本：2018年10月第1版 | |
| 定价：18.00元当当6.70元 | |
| ISBN：9787100164306 | |
| 页数：97页 |
副标题: 活细胞的物理观，诺贝尔奖获得者埃尔温·薛定谔通过热力学和量子力学理论来解释生命的本质，引入非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式突变等概念来说明有机体物质结构、生命的维持和延续、遗传和变异等现象，从而推动了分子生物学的诞生。作者在书中致力于将生物学与量子力学协调起来，尽管写于1944年，但书中关于生命、分子生物学、心灵等主题的评论今天看来仍十分有趣，极具启发性，正因为《生命是什么》出自薛定谔之手，他在物理学阵营中有较强的号召力，吸引了一大批物理学家投身于分子生物学研究，它直接启发了DNA双螺旋结构模型和基因调控的操纵子学说的提出，以及后来对遗传密码的解读，可以说，这本书的内容为分子生物学的诞生和DNA的发现作了概念上的准备。薛定谔以一种令人放松和愉悦的文笔引领读者探索生命这一令人望而生畏的主题，内容深刻而有趣，极具启发性。
《生命是什么？》：有序来自有序
“负熵”这一笨拙表达可以换成一种更好的说法：取负号的熵是对有序的一种量度。
——《有序、无序和熵》
薛定谔的猫关在1935年的容器里，密闭的容器里装有少量的镭和氰化物，猫是死了还是活着，取决于镭是否发生衰变，在衰变和不衰变或然的状态下，猫处于死猫和活猫叠加状态中——这是一只既死又活的猫，它只在薛定谔的思想实验中，在不确定中的波态系统中。当微观的不确定原理变成宏观的不确定原理，在客观规律不以人的意志为转移、猫既活又死违背了逻辑思维的不确定中，薛定谔是不是会打开那个容器而给猫一种确定的状态，因为既死又活的猫必须在打开容器后才知道结果：猫还活着，猫已经死了。
薛定谔似乎并没有打开1935年的密闭容器，却在1943年的演讲中打开了这个容器，打开了关于“生命是什么”的疑问，这个关于“活细胞的物理观”是薛定谔以一个“朴素的物理学家”的身份关照有机生命，一种统计学得出的规律是：生命与走向无序状态的自然倾向密切相关，无序当然指向不确定，甚至在量子论中是一种偶然的存在，但是，从生命的行为本身来说，却又是物质的有序和有规律存在，在一部分从有序走向无序的倾向中，另一部分则保持着现存的秩序，甚至它要保持生命“活着”的状态，则必须“做某些事情”，这是运动，这也是交换，这更是“持续下去”的动力。
在有序和无序之间，薛定谔的猫要么是活着，要么是死去，而薛定谔在有机生命的物理学阐释中，却很明确地指向了“有序来自有序”的机制建立——“取负号的熵”就是对有序的一种量度，这种“负熵”就是生命避免走向衰竭和死亡的有序状态，就是猫是死是活的确定状态，这也回答了“生命是什么”的本质问题。“献给我的父亲母亲”的题辞很明确地反映了薛定谔的生命观，而他引用了斯宾诺莎《伦理学》的那句话则更直接地指向了生的意义，“自由的人绝少思虑到死；他的智慧不是对死的默念，而是对生的沉思。”在他看来，对生的沉思救生衣一种智慧，一种自由，从“朴素的物理学家”到生命哲学家，薛定谔是如何对有机生命提出他自己独特的物理观？
在方法论上，他采用的是“综合”，在他看来，近一百多年来，知识的各种分支达到了一定的广度和深度，这却造成了一种困境：如何把已知的东西融合成一个整体？薛定谔认为，要摆脱困境实现我们真正的目标，只有唯一一条出路，那就是敢于将事实和理论综合。对于生命有机体在空间界限内发生的时空中的事件，他认为必须用物理学和化学来解释。他的思考从一个古怪的、近乎荒谬的问题开始：“为什么原子如此之小？”而这个问题其实折射出的是关于我们自己身体的大小，也就是有机体本身的大小。原子问题触及的是和感觉器官不相协调的问题：感觉器官是由无数原子构成，但是每一个感觉器官无法被单个原子碰撞所影响，“我们关于原子的假说与我们粗大迟钝的感官所直接发现的东西极为不同，而且也不能通过直接观察来检验。”而且，为什么像大脑这样的器官，当它产生一种高度发达的思想，它所对应的物理变化为什么必须由大量的原子构成？
无论是顺磁性还是布朗运动，无论是扩散还是测量准确性的限度，基于统计学规律的物理定律似乎都会有不准确度，需要有定量的说明，即所谓的√n律。也就是说，有机体和它所经历的生物学相关的过程，必须有一种“多原子”的结构，以防止“单原子”的偶然作用。多原子组成了不可思议的原子团，它们在生命有机体内部，对于有序和有规律的事件起着支配作用，这就是有机体的模式，这贯穿了有机体开始繁殖自身，从受精卵到成年阶段的个体发育全过程。从细胞的有丝分裂，到染色体被复制，从减数分裂和受精到单倍体个体出现，薛定谔考察了生命的遗传机制，一方面是单个染色体整个传递下去，另一方面则出现了交换和差别，基因就是染色体上被定位的差别的位置，“基因肯定不是一个同质的液滴，它也许是一个大的蛋白质分子，分子中每一个原子、每一个自由基、每一个杂合环都起着各自的作用，与其他任何一个类似的原子、自由基或环所起的作用多少有些不同。”
于是变异出现了，引用歌德的话：“在变幻无常的现象中徘徊的东西，用永恒的思想将其固定。”变异是一种徘徊还是一种固定？按照达尔文的说法，变异是自然选择的材料，薛定谔认为这是错误的，因为有些变异并不是遗传，而且是偶然的，在他看来，“突变实际上是由基因分子中的量子跃迁所引起的。”通过观察，一个事实是突变是“由一条染色体在某个确定区域内的一个变化所引起的”，它含有极大的偶然性；另外一个事实是：突变往往是潜在的。如果个体模式仿效另一个版本，则是显性，如果个体模式发生了突变，那么则是隐性的——隐性突变是杂合的，所以亲近繁殖会有有害效应。但同时，薛定谔指出，偶然的、潜在的和罕有的突变还具有一种必要性，它是要想成为自然选择的合适材料必经的一步。
由此，薛定谔提出了有机生命遗传机制中存在的量子力学理论，量子论最惊人的发现便是在“自然之书”中发现了不连续特性，当从一种状态转变为另一种状态，这种神秘的事件就被称为“量子跃迁”——量子跃迁为什么会发生？薛定谔认为，在原子选定的一组不连续状态当中，可能存在着一个最低能级，这种存在于最低能级的原子系统就是“绝对零度下”的分子，要让它提高到下一个高能态或高能级，就必须提供一定的能量，这就是分子的“加热”，而分子的稳定性就依赖于温度。分子就是固体，就是晶体，就是具有结构稳定性，“请记住，我们正是用这种稳固性来解释基因的持久性的！”分子变成集合体，有两种方式，一种是不断重复同一种结构的周期性结合，而另一种则是每一个原子和原子团都各自起着作用，它们结合成的集合体是一种非周期性晶体或固体，薛定谔认为，基因，以及整个染色体纤丝，就是一种非周期性固体——薛定谔打了一个比喻，周期性固体是反复出现同一种图案的普通壁纸，而非周期性固体则是技艺精湛的刺绣，“它显示的绝非单调的重复，而是那位大师绘制的一幅精致的、有条理的、富含意义的图案。”
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| 薛定谔：有机体以负熵为生 |
这是对传统物理学的一个突破，薛定谔甚至认为，非周期性固体，也就是非周期晶体，“正是生命的物质载体”。而沿着量子学再进一步，薛定谔认为，突变是不出现中间形式的“跳跃式”的变异。生物有机体的遗传机制是一种量子论，量子跃迁是不出现中间形式的变异，似乎关于生物的遗传和突变是死和活叠加的那只猫，它是不确定的，它也是无序的，由此薛定谔通过“发明分子”来避免无序，在他看来，生命有机体的一部分接近于纯机械行为，当温度趋近于绝对零度，分子的无序被消除，但是这种消除无序的有序是一种衰退到死寂、惰性的存在，或者说就是物理学家所称的热力学平衡或“最大熵”：自然界中正在发生的一切，都意味着它在其中发生的那部分世界的熵的增加，也就是说，生命有机体在不断增加自己的熵、不断产生正熵的时候，就是走向最大熵的状态，也就是死亡。
所以要想摆脱死亡，就必须从环境中不断吸取负熵，“有机体正是以负熵为生的。或者不那么悖谬地说，新陈代谢的本质是使有机体成功消除了它活着时不得不产生的所有熵。”以负熵为主，就是抵抗正熵不断达到最大熵的死亡过程，就是消除死寂的有序，“生命有机体仿佛是把负熵之流引向自身，以抵消它在生活中产生的熵增，从而使其自身维持在稳定的低熵水平上。”但是这种对“死亡”这一有序的消除的负熵过程，为什么在薛定谔看来，是“对有序的一种量度”？最大熵的状态是一种死寂，是持久不变的状态，可观察的事件不再出现，但是它也失去了生命有机体的运动特性，要想生命走向新的有序，就是要“以负熵为生”——这种“有序来自有序”的机制并不是非物理定律，它就是物理学的原理，就是量子论原理，“所有纯粹机械的事件似乎都明确而直接地遵循着‘有序来自有序’的原理。”
薛定谔从广义上定义了“机械”，量子论提供了“动力学”的系统理论，只要是固体构成，在伦敦-海特勒力的作用下，在常温下，动力学就能避免热运动的无序倾向，而有机体也是一种固体，遗传物质就是非周期性的固体，所以它也摆脱了热运动的无序，染色体纤维就是“有机体机器的齿轮”，在这个齿轮的动力学作用下，遗传发生，突变发生，却始终在避免热运动的无序倾向中走向有序，实现“有序来自有序”的物理规律。但显然，在这个必然的量子跃迁过程中，薛定谔赋予了物理规律一种神学解读，染色体作为有机体机器的齿轮，当它有序运动的时候，就是“沿着上帝的量子力学路线所完成的最为精美的杰作”。量子力学路线是上帝的安排，是上帝的意志，所以生命体的“自由意志”可以证明上帝存在和灵魂不朽，它是有序的，也是必然的。
有着自由意志的是我，这是有意识的心灵，是控制着“原子运动”的人，它是独一无二的，“他自身经验和记忆的总和形成了一个与任何其他人迥异的统一体。”而且它是不死的，“这中间并没有中断，也没有死亡。即使一个技艺高超的催眠术士成功地完全抹去了你早先的全部记忆，你也不会觉得他已经杀死了你。”因为这是有序的必然的存在，是决定论和自由意志下的“我”，是材料聚集起来的固体，是以负熵为生的“我”，“在任何情况下都不会有个人存在的失去可供悲哀。将来也永不会有。”