生命是什麼

諾貝爾獎獲得者埃爾溫·薛定諤的《生命是什麼》是20世紀的偉大科學經典之一它是為門外漢寫的通俗作品，然而事實證明它已成為分子進化誕生和隨後DNA發現的激勵者和推動者，本書把《生命是什麼？》和《意識和物質》合為一卷出版，後者也是他寫的散文，文中研究了那些自古以來就使哲學家困惑迷離的問題，和這兩篇經典著作放在一塊的是薛定諤的自傳。通過對他一生的回顧和引人入勝的描述，提供了他從事科學著作的背景材料。

19世紀末、20世紀初是物理學革命風雲際會的時代，奧地利物理學家薛定諤無疑是這個需要巨人、也產生了巨人的時代的驕子——他是波動力學之父，是量子力學集大成者之一。多少有點出人意料的是，正是他，後來從物理學闖入生物學，在1944年出版了《生命是什麼——活細胞的物理學觀》一書。

這是一部石破天驚的書，它奏響了揭示生命進化里遺傳微觀奧秘的先聲。

薛定諤在書中提出了一系列天才的思想和大膽的猜想：物理學和化學原則上可以詮釋生命現象；基因是一種非周期性的晶體或固體；突變是基因分子中的量子躍遷引起的，突變論是物理學中的量子論，基因的持久性和遺傳模式長期穩定的可能性能用量子論加以說明；染色體是遺傳的密碼本；生命以負熵為生，是從環境抽取“序”維持系統的組織並且進化的；……這些觀念在當時的確是十分新奇的，也是特別引人入勝的。

在薛定諤鴻文的感召下，一批物理學家投身到計算分子進化和遺傳學的研究洪流中，紐西蘭物理學家威爾金斯（1945年轉向）和英國物理學家克里克（1947年或1949年轉向）就是其中的二位。正是《生命是什麼》，使克里克放棄了粒子物理的研究計劃，鍾情於從未打算涉獵的生物學。它也使威爾金斯告別了物理學，熱中探究生命大分子複雜結構的奧妙。此外，美國生物學家沃森在芝加哥讀大學時，就被薛定諤的書牢牢地吸引住了，以此為契機，他立志獻身於揭開生命遺傳的奧秘。1951年，年輕的沃森來到克里克所在的卡文迪什實驗室，二人在威爾金斯等的X射線衍射分析資料的基礎上潛心求索，終於在1953年提出了DNA雙螺旋分子結構模型。這個模型成功地說明了DNA通過雙螺旋的解旋，以每條單鏈為模板合成互補鏈而複製，以及遺傳信息怎樣以長鏈上的鹼基序列的方式來編碼。就這樣，他們三人因對核酸分子結構和生物中信息傳遞的意義的發現，而榮膺1962年諾貝爾生理學或醫學獎。不僅他們，其他諾貝爾獎得主——如盧利亞、查爾加夫、本澤等——也都受到《生命是什麼》的感染，貝塔朗菲的生命系統論和普里高津的耗散結構理論也從該書中獲益匪淺。

歷史已經證明，《生命是什麼》著實是分子生物學中的《湯姆叔叔的小屋》，前者在生物學中所起的作用就像後者在解放黑奴的南北戰爭中所起的作用一樣（日本生物學家近藤原平之語）。在1991年為該書所寫的“前言”中，物理學家羅傑·彭羅斯的評價可謂深中肯綮：“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了解。在他的論著中，沒有比他的短篇名著《生命是什麼》更具有上述典型特徵的了。”他認為，薛定諤是一位“具有高度獨創性和縝密思維的物理學家”，他的這本書“確實值得一讀再讀”。

仔細考察一下不難看出，薛定諤這位物理學家能夠寫出《生命是什麼》並非出於偶然，在某種程度上也許是水到渠成之舉。

首先，薛定諤從小愛好廣泛，喜歡博覽群書。在其父和朋友的影響下，他對生物學產生了濃厚興趣，是一位達爾文主義的追隨者。他早就認為進化論的基礎是因果關係而不是目的論，沒有任何諸如活力、隱德來希、直向進化力等作用於生命體的特殊自然法則，並思考了孟德爾定律和德萊弗斯的突變論與進化論兩者之間的聯繫。後來作為物理學家，他還研究過生理光學問題。從物理學轉向生物學，對他來說並沒有不可逾越的專業鴻溝和心理障礙，甚至可以說是順理成章的事。

其次，薛定諤諳熟東西方哲學，他渴望和諧，終生把科學的統一作為自己的堅定信念和追求目標——《生命是什麼》就是力圖使物理學和生物學統一起來的認真嘗試。誠如他在“序言”中所說：“知識的各種分支在廣度和深度上的擴展使我們陷入了一種奇異的兩難境地。我們清楚地感到，一方面我們現在還只是剛剛在開始獲得某些可靠的資料，試圖把所有已知的知識綜合成為一個統一的整體；可是，另一方面，一個人想要駕御比一個狹小的專門領域再多一點的知識，也已經是幾乎不可能的了。除非我們中間有些人敢於著手總結那些事實和理論，即使其中有的是屬於第二手的和不完備的知識，而且還敢於冒把自己看成蠢人的風險，除此之外，我看不到再有擺脫這種兩難境地的危險的其他辦法了。否則，我們的真正目的永遠不可能達到。”就這樣，為了彌合知識的分裂，追求科學的統一，他甘願冒著被人指斥為蠢人的風險，其決心之大由此略見一斑。

再次，上世紀30年代，現代物理學的基礎——相對論和量子力學——已經牢固地確立起來了，其概念框架構成物理學研究的範式，物理學已經處於比較平靜的常規科學時期。相反地，生物學卻面臨著理論和方法的重大突破，具有無限廣闊的發展前景。於是，一些夢想大有作為的物理學家便紛紛改弦更張，攜帶著現代化的物理學思維方式和實驗手段，到生物學和遺傳學的處女地開墾耕耘。加之原子彈爆炸的蘑菇雲在物理學家心頭投下了沉重的陰影，他們對自己正在從事的物理學工作的價值感到困惑不解——朝生物學的轉向大規模發生在二戰後，這種時間上的巧合決不是無緣無故的。

值得注意的是，最後一點還具有方法論的意義：要在科學研究中善於選擇和變換自己的角色。薛定諤正是這樣做的，像彭加勒、迪昂、奧斯特瓦爾德等科學家也深知這一點。奧斯特瓦爾德的下述言論也許道出了其中的玄機：“當人們研究任何一種專業而到達其頂峰時，只有兩個選擇擺在他的面前：或者，他呆在頂峰，這就要冒跌落的危險和被較年輕的、有活力的後繼者的急速腳步踩壞的危險；或者，當他還在頂峰時，他主動迅速地離開這樣一個危險的地方，如果有人因為放棄他在一生最好的時光所獲得的東西而感到悲哀的話，那麼他完全可以在其他領域利用他的思想、精力和時間另起爐灶。在這裡不需要擔心找不到新觀念，只要他的智力源泉有足夠的貯備，他的思想便永遠不會停頓和枯竭。”

第一部分 生命是什麼

前言

序言

第一章 經典物理學家走近這個主題

1 研究的一般性質和目的

2 統計物理學 結構上的根本差別

3 一個樸素物理學家對這個主題的探討

4 為什麼原子是如此之小

5 有機體的活動需要精確的物理學定律

6 物理學定律是以原子統計力學為根據的，因而只是近似的

7 它們的精確性是以大量原子的介入為基礎的第一個例子（順磁性）

8 第二個例子（布朗行動，擴散）

9 第三個例子（測量準確性的限度）

10√n律

第二章 遺傳機制

1 經典物理學家那些絕非無關緊要的設想是錯誤的

2 遺傳的密碼本（染色體）

3 通過細胞分裂（有絲分裂）的個體生長

4 在有絲分裂中每個梁色體是被複制的

5 染色體數減半的細胞分裂（減數分裂）和受精（配子與合）

6 單倍體個體

7 減數分裂的突出性質

8 交換，特性的定位

9 基因的最大尺度

10 小的數量

11 持久性

第三章 突變

1 “跳躍式”的突變——自然選擇的工作場地

2 它們生育同樣的後代，即它們是完全地遺傳下來了

3 定位，隱性和顯性

4 介紹一些術語

5 近親繁殖的有害效應

6 一般的和歷史的陳述

7 突變作為一種罕有事件的必要性

8 X射線誘發的突變

9 第一定律，突變是個單一性事件

10 第二定律，事件的局域性

第四章　量子力學的證據

第五章　對德爾勃呂克模型的討論和檢驗

第六章　有序，無序和熵

第七章　生命是以物理學定律為基礎的嗎

後記決定論與自由意志

第二部分　意識和物質

第一章　意識的物質基礎

第二章　了解未來

第三章　客觀性原則

第四章　算術悖論：意識的單一性

第五章　科學與宗教

第六章　感知的奧秘很不錯

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著生物學領域的發展。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。

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。自然界中正在進行著的每一件事，都是意味著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，或者可以說是在增加正熵，並趨於接近最大值的熵的危險狀態，那就是死亡。要擺脫死亡活著，必須從環境里不斷地汲取負熵。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：食物里包含至關重要的“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周期晶體，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。這種內分異構的非周期晶體結構，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。

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。

《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。

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。

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。

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了解。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。

原版出版

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

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。

薛定諤

埃爾溫·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。