生命是什么

作者简介

埃尔温？薛定谔（Erwin Schr？dinger，1887—1961），奥地利物理学家，量子物理奠基人之一，因提出举世闻名的波动力方程而荣获1933年诺贝尔物理学奖。1943年，他在都柏林三一学院的系列讲座中，阐述了对生命本质现象的思考，后来他将这些观点和论断整合，出版了《生命是什么》一书。 这部小书是20世纪具有影响力的科学著作之一，吸引了许多物理学家转投生物学，直接启发了DNA双螺旋结构模型的发现，并且推动了分子生物学的诞生。

内容简介

前 言 人们认为，科学家应该掌握某一学科领域内的完整、透彻的全部知识，因此大众通常不会期望科学家就他们不擅长的课题做深入研究。这被视作位高则任重。然而为了写这本书，我宁可放下任何尊贵者的荣誉——如果有的话，从而避免承担随之而来的责任。理由如下：人类向来就对统一、无所不包的普遍性知识不懈求索。我们将求知的最高学府命名为大学，这个名字时刻提醒我们，自古以来，横跨几个世纪，唯一值得相信的就是普适性（universal）本身。过去一百多年里，虽然各种学科知识不断在深度和广度上发展，却让我们陷入了一个进退两难的尴尬境地。我们强烈地感受到，一方面，人们正在开始获得可靠的信息和资料，以便将已有的知识综合汇总贯通成一个有机整体；另一方面，即便对某一学科领域的专业知识，想要完全掌握它，仅靠一个人的智慧几乎是不可能的。除非我们当中一些人能冒着出丑的风险，在面临二手信息甚至是不完备知识片段的情况下，大胆尝试总结那些实践与理论的综合研究。但除此之外我找不到其他方法能让我们摆脱困境（不然我们永远无法实现真正的目标），我只能在此致歉了。 语言的障碍不容小觑。母语就像是一件合体的衣服，一旦人们要把母语替换成别的语言，就会感到非常不自在。为此，我要感谢英克斯特博士（都柏林三一学院）、帕德里克·布朗博士（梅努斯圣帕特里克学院）以及 S.C. 罗伯茨先生。他们在为我“穿上新衣服”时碰上了大麻烦，而且由于我偶尔会执意不放弃自己的一些“原创”风格，也会让他们处理起来更为棘手。要是因为这些朋友有所节制而有幸让我的部分独创风格保留了下来，那一定是我的问题，而不是他们的疏忽。各部分的标题原本是要在页边空白处作为概要的，所以每一章节的正文内容都是连贯的。 埃尔温·薛定谔，都柏林 1944 年 9 月 第一章 经典物理学家对该课题的研究方法 1. 研究的一般性质与目的 本书源于一位理论物理学家对大约 400 名听众所做的一系列公开讲座。这位物理学家一开始就提醒说，就算讲座上几乎用不到复杂的数学演绎这一撒手锏，讲座的主题仍然晦涩难懂，而且不可能用非常通俗的语言表达，但听众数量并未大幅下降。并不是说这个课题很简单，不用数学就可以解释，而是因为它太过庞杂，无法完全只借助数学来理解。尽管如此，还有另外一个特点至少增加了这个讲座表面上受欢迎的程度，讲演者其实打算向物理学家和生物学家阐明游移在生物学和物理学之间的基本理念。 尽管本书涵盖的主题多种多样，但其独创性在于我只打算把一个基本问题阐释清楚——传递一个观念，对宏大、重要的问题只做出一些小的评论。为了更加明确我们的方向，极有必要提前简要阐述本书的计划概要。 这个宏大、重要且引发热议的问题是：发生在时空界限中的诸多生命事件，如何用物理学和化学的原理来解释？ 本书将努力阐明和确立的初步结论概括如下：当今的物理学和化学显然无法解释这些事件，但并不能就此怀疑它们未来也无法对此做出科学解释。 2. 统计物理学结构上的根本差别 如果前述回答只是为了激起大家新的希望，把过去未实现的目标寄托给未来去实现，那这回答就显得过于微不足道。实际意义要积极得多，亦即，充分解释了物理学和化学目前为止在这方面的无能为力。在近三四十年来，由于生物学家（主要是遗传学家）开创性的工作，我们不仅能充分知晓生物的实际物质结构和功能，还能借此说明现代物理学和化学根本不可能解释生物体在时空中发生的事件，并指出确切的原因。有机体最关键部分的原子排列及其相互作用方式与物理学家和化学家在实验中研究的原子排列方式有着根本的不同。我刚才所说的根本性差异其实相当大，但除了完全认识到物理学和化学定律自始至终都是统计学的物理学家之外，其他人可能很容易认为这差异无足轻重 a。因为就统计学观点而言，生物重要部分的结构完全有别于物理学家和化学家在实验室里处理或在办公室里构想的所有物质的结构 b。他们发现的定律和规律是基于特定物质结构的，几乎无法想象这些定律和规律还能恰好直接应用于物质结构截然不同的生物系统的行为。我们完全不指望非物理学家能掌握刚刚我用非常抽象的术语所描述的“统计学结构”的差异，更不用说理解其重大意义了。为了让文字叙述看起来更形象生动，我先把稍后要详细解释的内容放在这儿，即活性细胞最重要的部分（染色体纤维）可以被称为非周期性晶体。物理学迄今只研究过周期性晶体。在一个普通的物理学家看来，这些都是非常有趣和复杂的对象，它们构成了无生命的自然中最迷人和最复杂的物质结构之一，让他理不出头绪来。与非周期性晶体相比，物理学家研究的对象显得平淡无奇。两者在结构上的差异与普通墙纸和刺绣杰作间的差异没什么不同，在普通墙纸中，相同的图案以规律性的周期反复出现；而刺绣中的杰作（比如拉斐尔挂毯）则完全不会单调地重复，有的只是大师级精致、连贯、有深意的设计。我指的是物理学家本人将周期性晶体称为最复杂的研究对象之一。其实有机化学在研究越来越复杂的分子时，已经非常接近于我认为是生命物质载体的“非周期性晶体”了。所以，有机化学家已经对生命问题做出了卓越而重要的贡献，而物理学家则贡献甚微。 3. 朴素物理学家的课题研究方法 在极为简要地指出我们的总体思路（或者更确切地说是最终范围）之后，让我描述一下研究手段。 我想首先阐述一下你可能会提到的“关于有机体的朴素物理学观点”，亦即，在学习了物理学尤其是统计学基础之后，可能出现在物理学家头脑中的想法。这样的物理学家会开始思考有机体的表现和运转方式，并认真自省，从他所学的知识来看，从他相对简单、清晰和谦逊的科学角度来看，他是否可以对解决该问题做出一些贡献。事实证明他可以。下一步需要将他的理论预期与生物学实践进行比较。然后会发现，尽管他的想法大致合理，但他的预期需要进行相当大的修正。这样，我们就会逐渐接近正确的观点——或者，更谨慎地说，逐渐接近我提议的正确观点。即便我应该是对的，我也不确定该方法是否是最准确、最直截了当的。但总之，这就是我的方法。“朴素物理学家”就是我自己。为了达成目标，除了我自己那条弯弯绕绕的路，我找不到其他更好的、更清晰的途径了。 4. 为什么原子这么小？ 先从奇怪、几近荒诞的问题开始来解释“关于有机体的朴素物理学观点”是一个好法子：为什么原子这么小？首先，原子确实非常小。日常生活中随处可见的每一个小物质都包含大量原子。虽然我设计了许多例子来让读者熟悉这个事实，但没有比开尔文勋爵 a 用的那个方法更令人印象深刻：假设你可以标记一杯水中的分子，接着将杯里的水倒进海洋里，充分搅拌海水，使标记的分子均匀分布在七大洋 b 中，如果你从海洋的任意一处取一杯水，你会在其中找到大约 100 个标记过的分子。