薛定鍔

1943年，薛定鍔應邀在愛爾蘭都柏林大學作了題為“生命是什麼？”的一系列演講，講稿於次年匯冊出版，在科學界引起了強烈的反響。薛定鍔在《生命是什麼？》（副標題為“活細胞的物理學觀”）這本小冊子中開宗明義地宣稱，他的目的是希望探索這樣一個重大的理論問題：“在一個生命有機體的空間範圍內，在空間和時間上發生的事件，如何用物理學和化學來解釋。”

薛定鍔在德爾布呂克的量子力學突變模型的基礎上，進一步論證了德爾布呂克關於基因是生物大分子的思想。薛定鍔還進一步指出，生物細胞內的遺傳基因被一個“能障”保護著，外界因素如果要引起遺傳物質發生突變，必須越過這一能障——一個量子化了的很高的能壘。高能輻射可以越過這一能壘，引起遺傳基因中10個原子距離立方體內的“爆炸事件”，導致基因中的量子躍遷過程，從而成為突變基因。

在《生命是什麼？》一書中，薛定鍔最先提出遺傳密碼傳遞的概念，並且認為這種密碼貯存在“非周期性晶體”——具有亞顯微結構的染色體纖絲中。薛定鍔說，這種貯存著密碼的非周期性晶體，正是生命的物質載體。這簡直可以說是薛定鍔對後來發現的遺傳物質DNA特性的預言。一般的無生命物質的晶體，總是由一定的晶格結構周期性地重複排列而成。DNA分子中雖然也存在核苷酸單體排序的重複順利，但主要的一級結構是“非周期性”的單一順序（這裡說的是DNA中核苷酸的排列順序，而不是指DNA分子的空間構型），唯其如此，才能貯存大量的信息。

薛定鍔應用熱力學和統計力學等物理學理論來解釋生命的本質，最先提出負熵的概念及其與生物生長和進化的關係。他的“生物賴負熵為生”（或譯“生物以負熵為食”）的名言，至今仍然膾炙人口。

薛定鍔的《生命是什麼？》比玻爾的“光和生命”的演講影響更大，吸引了一大批優秀的物理學家轉向生物學的研究，DNA雙螺旋模型的提出者克里克（F·H·Crick）就是其中之一。克里克曾經這評價：“對於那些在第二次世界大戰後進入到這個領域的研究者來說，薛定鍔的小書似乎曾產生了特殊的影響。其主要觀點——生物學需要用化學鍵的穩定性和量子力學來解釋這一點，只有物理學家才會理解。這本書寫得非常出色，分子的解釋不僅是十分需要的，而且它們就在眼前。這就吸引了那些原先根本就不會進入生物學領域的人們。”

本世紀40年代末期，誕生了控制論和資訊理論，導致人們應用控制論和資訊理論的概念來探討遺傳學中的某些理論問題。在這種氣氛的刺激下，同時由於受到薛定鍔關於遺傳密碼思想的啟發，著名的美籍俄裔科普作家兼理論物理學家蓋莫夫（G·Gamow）在1954年通過排列組合的計算，從理論上預言了遺傳密碼子是核苷酸的三聯體。

信息學派的先驅德爾布呂克與薛定鍔都是物理學家，他們從物理學的觀點來探索生命現象與遺傳現象的本質，不僅為分子遺傳學的誕生準備了前提，也開創了“生物物理遺傳學”（Biophysical Genetics）的研究領域。