薛定谔生命物理学讲义(精)

作者简介

埃尔温·薛定谔，（1887-1961），奥地利物理学家。20世纪的前30年中物理学经历了一次大革命，解决了微观运动的基本规律问题。薛定谔就生活在这个时代，1926年他提出了波动力学，是量子力学的标准形式之一。薛定谔因此而获得诺贝尔奖。后来他的兴趣转向生命科学， 1943年写的《生命是什么》，为分子生物学的诞生作了概念上的准备。

内容简介

1.研究的一般性质和目的 这本小册子起源于一位物理学家的一系列公开演 讲，聆听演讲的观众约有400人，演讲人在演讲最开 始就指出所讲的主题复杂难懂，尽管几乎没有使用数 学演绎法这最吓人的武器，可也远未达到通俗易懂的 程度，但是听众人数丝毫没有因此而减少。并不是因 为这个论题简单得可以不用数学来说明，相反，正是 因为论题太过复杂，即使用数学演绎也很难阐述得清 楚明了。演讲受到观众欢迎的另一方面原因是，演讲 者试图将那些介于物理学和生物学之间的基本概念同 时向物理学家和生物学家讲清楚。 尽管演讲内容涉及了形式各样的主题，目的却只 有一个——对一个重大问题发表一些小小看法。为了 避免读者迷失方向，先简要地勾勒出整个演讲计划很 有必要。 这个久经讨论的重大问题就是： 怎样用物理或化学的方法，解释有机生命体内空 间和时间上的各种现象？ 本书力求阐述和确定的初步答案可概括为： 现阶段物理学和化学在解释上述事件中暴露出的 局限性，不能成为否定物理学和化学最终能够诠释这 一切的理由。 2.统计物理学·结构上的根本差别 如果说仅仅是为了重新燃起对过去无能为力的事 的希望，这个注解未免过于平庸了。更高层的意义在 于，我们试图解释为何迄今为止物理学和化学仍无法 诠释上述问题。 基于生物学家，尤其是遗传学家在过去三四十年 的创造性工作，人们已揭开了有机体的真实物质结构 和功能的神秘面纱。目前对这方面的认知已经足以精 确地说明，现代物理学和化学为什么仍不能解释发生 在有机生命体内的种种现象。 从根本上说，有机生命体中大部分的原子排列及 其相互作用方式，和迄今为止物理学、化学理论，实 验研究的原子排列方式存在本质差异。这样的本质差 异在一般人看来似乎无足轻重，除了那些认为物理和 化学定律都是统计力学性质的物理学家。这是因为正 是基于统计力学的观点，认为有机生命体内的绝大部 分结构非常特殊，完全不同于物理学家和化学家在实 验室里处理的或是他们脑子里所思考的任何一种物质 结构。要使得物理学家和化学家发现的规律和定则能 直接应用在有机生命体的活性部分如此特殊的结构上 ，这几乎是天方夜谭。 不能指望非物理学家能够大概了解我刚才所说的 抽象词汇“统计力学结构”中蕴含的差异性，更不必 说准确理解其真正内涵。为了丰富叙述的色彩，我先 提前说一下后面还将详细说明的内容：活体细胞中最 重要的组成部分——染色体纤丝，可以恰当地称其为 非周期型晶体。迄今为止，物理学中所研究的物质仅 限于周期性晶体。在一个不是很高明的物理学家眼中 ，周期性晶体已经是非常有趣和复杂的东西了，它们 构成了最具吸引力而又最复杂的物质结构，由这些复 杂结构组成的无机世界已经足以让物理学家伤透脑筋 了。然而，它们和非周期性晶体结构相比，却显得异 常简单。两者在结构上的差异，好比一张是不断重复 同样花纹的壁纸，而另一张是一幅拉斐尔挂毯般精美 的刺绣。后者展现的是一位杰出大师的精致、协调和 富含创意的设计，而不止是一味的单调重复。 我们说周期性晶体已是物理学家最为复杂的研究 对象之一，但是，随着有机化学家研究的分子结构越 来越复杂，事实上他们已经非常接近“非周期性晶体 ”了。在我看来，生命的物质载体就是非周期性晶体 。自然地，在生命问题的研究领域，有机化学家已经 取得很大成果，而物理学家仍毫无建树也就不奇怪了 。 3.朴素物理学家的探索方式 在简要阐述了我们研究的基本观点，或者说最终 落脚点以后，我再说明一下如何展开我们的研究。 让我们以“一位朴素物理学家对于有机体的观点 ”即一位物理学家对有机体可能持有的观点开始。他 在学习了物理学，尤其是掌握了统计力学的基础后， 开始思考有机生命体的活动和功能的方式。他独自思 量：能否用物理学中的简明而朴素的科学观点，对生 命问题做出合理解释？ P5-7