生命是什麼

《生命是什麼》書中主要談了三個問題：一是從信息學的角度提出了遺傳密碼的概念，提出了大分子――非週期性晶體――作為遺傳物質（基因）模型；二是從量子力學的角度論證了基因的持久性和遺傳模式的長期穩定性的可能性；三是提出了生命“以負熵為生”，從環境中抽取“序”來維持系統的組織的概念，這是生命的熱力學基礎。 ^[1] 

第一章薛定諤首先涉及“古典物理學家對這個主題的探討”。這個主題討論的是：在一個生命有機體的範圍內，在空間和時間上發生的事件，如何用物理學和化學來解釋。薛定諤給出的初步答案是：當前的物理學和化學在解釋這些事件時顯得無能為力，決不能成為懷疑這些事件可以用物理學和化學來解釋的理由。

第二章討論遺傳機制問題。薛定諤先是介紹了當時遺傳學已取得的知識，而薛定諤所關心的是：基因作為遺傳信息的物質載體，首先它的體積有多大；其次是關於它的不變性。

第三章討論的就是突變。突變不同於達爾文所強調的那種連續微小的變化，而是一種顯著的改變。薛定諤非常看重這種突變，這讓他想起了量子理論中的躍遷。於是，他將突變的機制歸之於基因分子中的量子躍遷。

第四章量子力學的證據是針對上述突變現象的解釋。薛定諤認為，所謂的量子躍遷，就是從一種相對穩定的分子構型轉變為另一種構型。這就是突變的機理。

第五章對德爾布呂克模型的討論和檢驗。薛定諤作出推論，將原子結合成分子的力同把大量的原子結合成固體（或晶體）的力，其性質是一樣的。所以，分子表現出同晶體一樣的結構穩固性。這就是薛定諤對於基因穩定性的解釋。

第六章 薛定諤所討論的“有序、無序和熵”。熱力學主要體現為統計學定律，而這些定律同事物走向無序狀態的自然傾向是大有關係的。而生命物質卻體現出一種高度的秩序和規律性。它如何抵消熱力學的無序傾向。死亡就是走向無序，走向熵的最大化。薛定諤提出了一個重要的思想：食物裏包含的就是至關重要的“負熵”，生命體正是依賴負熵而生的，從而抵消了其體內自然生成的熵。

第七章關於“生命是以物理學定律為基礎的嗎”這個問題，薛定諤強調的是，當時的物理學尚不足以説明生命活動的特點，這不是説物理學在生命領域已經失效，而是在生命領域存在尚未被發現的物理學定律，正如在微觀領域有不同於宏觀領域的量子理論一樣。薛定諤的這一大膽猜測極大地鼓舞了物理學家。 ^[3] 

注：該版目錄根據劍橋大學出版社1948年版本譯出

青年時期的薛定諤就對生物學感興趣，並常常在業餘時間關注着生物學領域的發展。20世紀中期，以德爾布呂克為代表的一批物理學家在生物學領域的研究成果深深印刻在他的頭腦之中，並開始形成了他對生命哲學的認識。1943年，他在愛爾蘭都柏林三一學院題為“生命是什麼”系列講座中，闡述了他對生命本質現象等問題的思考。1944年，他將這些觀點和論斷整合出版成書。 ^[5] 

薛定諤提出了三個觀點：

（1）生命是非平衡系統並以負熵為生。自然界中正在進行着的每一件事，都是意味着它在其中進行的那部分世界的熵的增加。因此，個生命有機體在不斷地增加它的熵，或者可以説是在增加正熵，並趨於接近最大值的熵的危險狀態,那就是死亡。要擺脱死亡活着，必須從環境裏不斷地汲取負熵。負熵是十分積極的東西，有機體就是依賴負熵為生的。薛定諤提出：食物裏包含至關重要的“負熵”，生命體正是依賴負熵而生的，從而抵消了其體內自然生成的熵。

（2）第一次提出了“遺傳密碼”的概念，提出遺傳的物質基礎是有機分子，遺傳是以密碼的形式通過染色體來傳遞的，而這種密碼是由複雜的化學物質的空間排列體現的。薛定諤認為，基因大分子是一種由同分異構元素連續組成的非週期晶體，像穩固的晶體結構一樣．它的穩定是由於原子間的海特勒——倫敦鍵的作用。他指出，染色體是以遺傳密碼的形式來決定生物體、遺傳性狀以及生物體物體未來發育的模式的。這種內分異構的非週期晶體結構，提供了各種可能的（異構的）排列，在它的一個很小的空間範圍內，足以體現出一個複雜的決定系統。

（3）生命體系中存在量子躍遷現象。薛定諤第一次把量子力學中的“躍遷”概念用來解釋基因突變的原因。量子躍遷就是從一種相對穩定的分子構型轉變為另一種構型，這就是基因突變的機理。 ^[5] 

薛定諤對生物學研究的前瞻性思考，引導年輕的科學家們開始用物理學和化學的方法去研究生命的本質。這對於促進一些物理學家注意生物科學領域中提出的課題，推動生物學家運用物理學和化學的成就來探索生命活動的本質，加強學科間的相互滲透，起了一定的作用。 ^[2] 

《生命是什麼》出自物理學家薛定諤之手，它在物理學陣營中有很強的號召力。不少物理學家正是受此召喚，加盟生物學研究，其中著名的有克里克和本澤。前者是DNA雙螺旋模型的發現者之一，後者是突變子概念的提出者，兩人均是諾貝爾生理學和醫學獎的獲得者。他們曾坦言，正是讀了《生命是什麼》這一小冊子之後，他們的研究興趣從物理學轉向了生物學。 ^[3] 

儘管該書中的一些具體論點與後來的實驗結果並不符合，但它主張深入到細胞層次之下探索基因活動的具體機制，為分子生物學的誕生作了概念上的準備。 ^[6] 

日本遺傳學家近藤原平：給予生物學界以革命契機的是一本叫做《生命是什麼》的小冊子。它所起的作用正像《湯姆叔叔的小屋》這本書成為奴隸解放的南北戰爭的契機一樣。 ^[7] 

英國物理學家羅傑·彭羅斯：我總是發現他的著作很吸引人，包含令人興奮的新發現，能使我們對生活其間的這個神秘世界獲得一些真正的新瞭解。在他的論著中，沒有比他的短名著《生命是什麼》更具有上述典型特徵的了。我認識到這本書一定會躋身於本世紀最有影響的科學著作之列。它代表了一個物理學家力圖理解一些真正的生命之謎的有力嘗試，這位物理學家的深刻洞察力在很大程度上已經改變了人們對世界組成的理解。 ^[8] 

原版於1944年由劍橋大學出版社出版。此後該書多次重印、再版，並有法、德、俄等文字譯本。

中譯本根據劍橋大學出版社1948年版譯出，由上海外國自然科學哲學著作編譯組翻譯，於1973年12月上海人民出版社出版。 ^[9] 

埃爾温·薛定諤（Erwin Schrodinger，1887.8.12—1961.1.4），奧地利物理學家，量子力學的奠基人之一，在固體的比熱、統計熱力學、分子生物學等方面均有建樹。最重要的成就是創立了波動力學，提出薛定諤方程，並於1926年證明自己的波動力學是與海森堡、玻恩和約當所創立的矩陣力學在數學上是等價的。與英國物理學家狄拉克一起獲得1933年諾貝爾物理學獎。主要著作有《波動力學四講》《統計熱力學》等。 ^[10]