尊龙凯时公司官网今天这篇主要是说说薛定谔的书《生命是什么》。薛定谔，量子力学奠基人之一，维也纳大学哲学博士，柏林大学等几所大学的教授，1933年诺贝尔物理奖获得者。除了一些专业书籍外，他的《生命是什么》讲述了物理学家和数学家在揭示生命的奥秘过程中的发现。这本书是由他的讲稿整理成册，其实这种方式挺有意思的。陈嘉映教授的《走出唯一真理观》、梅剑华教授的《世界的意义就在于事与愿违》等都是这种形式，看起来会更有启发意义，尤其对我这种专注力没有那么久的人。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

　　薛定谔其实讨论过很多次用物理和化学来解释在一个生物体的空间界限内发生的事空中的时间。他在《生命是什么》这本书中，主要是说，虽然还无法解释，但是我们不能否定可以用物理学和化学来解释这样一个事件。（例如，人们虽然对生物体的实际结构都非常了解，我们都知道荷尔蒙、内啡肽、多巴胺等，但是我们还是不知道人们为什么产生意识）。我们知道玫瑰是红的，知道颜色的频谱，知道作用到视网膜的光子，但是我们还是不知道什么是红色。（陈嘉映老师的讲座观点，我前面有文字整理的文章）‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

　　薛定谔主要谈论了生命靠什么繁衍遗传？生命靠什么进化？生命靠什么维持运转？

　　先说第一个问题：生命繁衍是要靠基因，他称为“非周期晶体”，是活细胞中最重要的部分——染色体丝。（埃尔温.薛定谔 著，麦穗译，《生命是什么》北京：中国商业出版社，2020.10.p5）生命的形式很多，有大有小，人类，鲸类，微生物等，所以谈论生命，薛定谔从体积谈起，但是无论大小，都是由单细胞组成，细胞里面又有亿万个原子，只有这么多原子数量，才能达到一个稳定的生命形式。虽然有这么多原子，但是它们都是遵循一定规律的，比如物理和化学定律，这样才不至于细胞内部的各种反应发生混乱。但是这些规律并不是一些精确意义上的，而是统计学意义上的，薛定谔用“统计结构”结构这个词语。（参考同上）这个也好理解，前面的文章我也介绍了一下原子运动的无规律性，类似于布朗运动。微观世界的无序，并没有导致宏观的无序，例如雾气中的小水分子，在显微镜下并不都是向下运动，但是它们会形成雨滴，往下低落。这个和古希腊时期的哲学家所说的一样，就是原子运动无序，因为它们会受到其他原子的撞击。但是当它们的数量足够多的时候，它们内部的无规则运动会形成合力（好像专业术语叫系统耦合，没有去证实），呈现出我们都够看到的规律运动。所以生命要想存在，就必须有足够的原子来形成物理规律，形成真正的生命，并能够使内部发生有序的运动规律。这也就是说在宏观世界很确定的事情，在微观世界并没有什么确定性（有一些这样的书，例如《确定性的丧失》，以后写一篇文章介绍）。

　　如果是这样的话，还有一个问题，就是细胞里的染色体，我们可以通过显微镜看到染色体的大小，然后推断出基因的体积是非常非常小的（大约1000个原子），这样说的话，就是它没有什么稳定性，但是我们知道，我们的基因非常稳定，它是怎么做到的呢？经典物理学没法给出答案，于是量子力学出现了，它是量子力学的研究对象，薛定谔就发现了这个问题，他认为基因中的原子都有量子力学中的一种特殊的力，这种力非常稳定，它可以使原子之间井然有序。这个力，薛定谔给了一个名词叫海特勒伦敦力，又称为共价键（这个名词的来源我没有去找文献）。当然，这种力并不是百分之百保持稳定，不是还有一种基因突变的说法存在吗（生命的发展需要稳定性+突变）？但是仅仅稳定还是不行的，基因中还有大量的信息，自然物中的晶体结构是没有这个功能的，但是这种基因有，所以薛定谔才叫它非周期性的晶体。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

　　我们的初高中生物都介绍过，生命的进化需要稳定性和基因突变，基因的变化有些是为了适应地球环境的变化，但是这种稳定性和突变肯定是有一个平衡点的，这个平衡点是什么？如何达到平衡？‍‍‍‍‍‍‍‍

　　薛定谔认为量子力学可以给出完美的解释：基因突变就是基因分子中的量子跃迁造成的。（同上，p59）微观的粒子从一个能量状态变到另一个能量状态，就是量子跃迁。（可以百度）量子跃迁是需要从外界获得能量的，而跃迁的后果就是基因内部原子的序列顺序发生改变，这就是常说的基因突变（引自B站的科学漫聊）。基因分子除了这些之外，还有一种功能，就是同分异构体，就是两个分子由完全相同的原子组成，但原子之间按照不同的顺序连接，导致两个分子的结构和性质也完全不同，我们高中的化学学过不少，现在确实都有点忘记了，例如三个碳原子，八个氢原子，一个氧原子，连接方式不同，组成的东西就有不能的功能，也就是不同的事物（p97）。如下图：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

　　所以，薛定谔认为，基因分子是一种由同分异构元素组成的非周期性晶体，这样的结构可以用尽量少的物质储存尽可能多的信息，而基因突变其实就是基因分子吸收能量发生量子跃迁（同上，p88），从一种同分异构体变成另外一种同分异构体的过程（同上，p99）。‍‍‍

　　但是，这种基因突变或是量子跃迁，是需要一定的能量才可以，这种能量从外界获取，并对能量的需求很高，所以突变的几率就会低。这是一个很神奇的事情，大自然在选择基因作为生命遗传物质时，已经对它发生跃迁所需要的能量值进行了微妙的调整，让基因突变恰好成为一种少有的现象，这就是大自然的神奇之处吧！（我记得美剧少年谢尔顿里有一段，他的妈妈因为朋友的孩子出了车祸，而怀疑了自己的信仰，她极力说服自己，上帝让孩子去了一个更好的地方，但是有什么更好的地方比得上家人的身边呢？因此她怀疑了上帝的存在。但是，谢尔顿劝服他的妈妈说，如果没有上帝，宇宙不可能会那么精妙。）‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

　　言归正传，薛定谔在这种繁衍和进化中想的更加深入，就是前面说的第二个问题——生命的进化机制。为什么石头没有了力就会停下来？为什么人一直可以持续运动（血液流动也算）？无生命物体的状态，物理学家称为‘最大熵’，系统内部的混乱程度达到了最大值，这种状态中，系统的温度因为热传导而变得均匀一致，也就是热力学平衡。熵就是对系统混乱程度的度量，熵（无序）和负熵（有序）是一对反义词。也就是说，生物体会发生新陈代谢，向自身引入负熵，就是一系列有序来抵偿无序。所以，薛定谔说生命要以负熵为主。他认为有机体可以把大自然中游离的秩序集中到自身的内部，所以生命之所以神奇时因为可以在一个永远熵增的世界里获得负熵。这一段有人说是阴阳平衡，有人说是尘归尘土归土，有人说是能量守恒，还算是一个挺深的话题。不过，无论如何终归是走向死亡！‍‍‍‍‍‍‍

　　这本书发表在1944年，现在已经有不同的声音，以后我们可以再去了解。这些观点也仅是一个引子，给我们一个新的视角来看待生命。（写的并不是很详细，但是能了解一点是一点吧！仅仅知道薛定谔的猫也不行！）‍

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