《生命是什么》

　　作者：埃尔温·薛定谔（奥地利）

　　成书时间：1944年

　　推荐版本：上海人民出版社1973年版

　　【作者简介】

　　埃尔温·薛定谔（Erwin Schrdinger,1887-1961年），奥地利著名量子理论物理学家。1926年，在他39岁时薛定谔提出波动方程，不仅建立起波动力学的完整框架，而且证明了波动力学与海森伯矩阵力学的等价，整个物理学界为之震惊，这也使薛定谔成为波动力学理论的创始人。薛定谔还开拓了研究生命现象的新途径，他用热力学和量子力学理论来解释生命的本质，引进“非周期性晶体”、“负熵”、“密码”传递、“量子跃迁”式的突变等概念，来说明有机体的物质结构、生命活动的维持和延续、生物的遗传和变异等问题。这些对于推进物理学家关注生物科学领域中的课题，促进生物学家运用物理学和化学的成就来探索生命活动的本质，加强学科间的相互渗透，起到了良好的作用。

　　《生命是什么？》一书由薛定谔1943年2月在爱尔兰都柏林三一学院所发表的系列演讲结集而成。1944年整理出版，当时刚好是20世纪显学之一———分子生物学起步的时候，不少重量级的分子生物学者都表示他们的观点理论受到这本书很深的影响。这本书已经成为20世纪生物学经典著作之一，成为薛定谔的著名代表作之一。

　　薛定谔的主要代表作是《生命是什么？》。

　　【内容提要】

　　这本书是薛定谔作为理论物理学家对大约四百名听众作的一次公开讲演。生命问题一直是一个玄秘、深奥的课题，尽管作者很少使用物理学家最令人头痛的数学演绎法，讲演本身也不是很容易懂的，可是听众大多数都显示出了浓厚的兴趣。讲演者演讲成功的另一个诀窍在于作者力图把介于生物学和物理学家之间的基本概念向物理学家和生物学家讲清楚。在该书中作者提出：在遗传特性上人们保持不变性的几率有多大，什么东西才是携带它们的物质结构呢？对此，作者说：“回答这个问题是无需作专门研究的。例如人们既然承认了遗传特性这个事实，就已经表明人们是承认了不变性几乎是绝对的。但人们千万不能忘记的是，父母传给子女的并不是这个或者那个特征，比如鹰钩鼻、短手指、患风湿症、血友病、二色眼的倾向等，而是造成这些特征的遗传基因。人们可以很方便地选这些特征来研究遗传规律。它们没有什么明显的改变而被复制了好几代，它们在几个世纪里是不变的———虽然不能说是几万年不变———在每次传递中，负载它们的是结合生成受精卵的两个细胞的物质结构。这真是个奇迹。”

　　接着作者认为，遗传的机制是同量子论的基础密切相关的，但并不是建立在量子论的基础之上的。量子理论是马克斯·普朗克于1900年建立的。现代遗传学可以从德弗里斯、科伦斯和切尔玛克（1900年）重新发现孟德尔的论文，以及从德弗里斯关于突变的论文（1901-1903年）那时算起。因此，从某种程度上说，这两大理论几乎是同时诞生的，而且它们两者一定要在相当成熟后才会发生联系。量子论的最大启示是在自然界里发现了不连续性的特点，而当时的观点却认为自然界中除了连续性外全都是荒谬的。因此，作者强调人们可以满有把握地断言，除了用遗传物质的分子解释外，不可能再有别的解释了，也就是说，在物理学方面不再有别的可能性可以解释遗传物质的不变性。

　　作者对量子论的运用还表现在他对意识的认识方面。他认为，在一个生物的肉体里，存在着一些时空事件，这些事件同它的心灵活动是相对应的，并且同它的自觉活动或任何其他活动也是相对应的，如果这些时空事件不是严格地决定的，无论如何也是统计地决定的。他要强调的是，对于一个物理学家来说，他和有些人所持有的意见相反。在他看来，在这些时空事件中，量子的测不准性对它们所起的作用不是生物学上的作用，因为在科学界，为大家所公认的是，只有在减数分裂、自然空变和X射线诱发突变等这样一些事件中，也就是只有在提高了这些时空事件的纯粹偶然性的特性时，量子的测不准性才会起作用，这在任何情况下都是很明显的。意识从来不是在复数中被经验的，而只是在单数中被经验的。即使在意识分裂或双重人格的病理事例中，两个人格也是先后交替出现的，决不是同时出现的。作者举例说，人们虽然在梦中同时扮演了许多角色，但这当中还是有差别的：因为人们总是以这个角色或那个角色的身份直接地行动和说话，而当人们常常热切地期待另一个人的回答或反应时，人们并没有意识到这个事实，即恰恰是人们自己控制了他的言行，就像人们控制自己的言行一样。

　　此外作者还从纯粹的物理学观点得出一个结论，那就是：一个有机体和它经历的全部生物学的有关过程，必须具有极其多的“多原子”结构，必须防止偶然的“单原子”事件起到太重大的作用。有机体可以具有足够精确的物理学定律，并依这些定律建立它的很有规则和很有秩序的功能。作者在巧妙地解释遗传时指出，如果人们用热运动的偶然的涨落来解释罕见的自然突变，那么，人们就不会感到太惊奇了，因为自然界已成功地对阈值作出了巧妙的选择，这种选择必然使突变成为罕见的，因为频繁的突变对进化是有害的。一些个体通过突变得到不太稳定的基因构型，它们后代往往具有“过分频繁的”、迅速地发生突变的特性，这样的后代能长期生存下去的机会是很小的。物种将会抛弃这些个体，并将通过自然选择把稳定的基因集中起来。至于在人们的繁育试验中出现的突变体，作者认为，常被人们选来作为突变体以研究其后代。这些突变体，要想让它们都表现出很高的稳定性简直是不用指望的，因为它们还没有经受过“考验”，就算是已经受过“考验”了，它们也可能由于突变可能性太高的缘故，在野外繁殖时被淘汰了。总而言之，作者说：“当人们知道有些突变体的突变可能性比正常的“野生”基因要高得多的时候，人们是一点也不感到奇怪的。”

　　作者强调：突变要成为自然选择的合适材料，必须是像它的实际情况那样的罕见。人们的注意力往往容易集中在有害的突变上，这种突变可能是更多一些。人们必须明白的是，人们的确也碰到过一些有利的突变。如果说自发突变是物种发展道路上的一小步，那么，人们得到的印象是，有些变化是以偶然的形式、冒着可能是有害的因而会被自动消除的风险而作出的“尝试”。

　　作者在论述生命的特征时用了一个概念：熵。对于熵，作者强调指出，这不是一个模糊的概念或思想，而是一个可以计算的物理学的量，就像是一根棍棒的长度，物体的任何一点上的温度，某种晶体的熔化热，以及任何一种物体的比热等。在温度处于绝对零度时（大约在-273℃），任何一种物质的熵等于零。当以缓慢的、可逆的、微小的变化使物体进入另一种状态时（甚至因此而使物体改变了物理学或化学的性质，或者分裂为两个以上物理学或化学性质不同的部分），熵增加的总数是这样计算的：在那个步骤中你必须供给的每一小部分热量，除以供给热量时的绝对温度，然后把所有这些求得的商数加起来。

　　那么生命的特征到底是什么呢？一块物质什么时候可以说是具有生命呢？这和熵又有什么关系呢？作者认为生命的特征就是当它继续在“做某些事情”，运动，新陈代谢，等等，而且可以指望它比一块无生命物质在相似情况下“维持生活”的时间要长得多。一句话，自然界中正在进行着的每一件事，都是意味着它在其中进行的那部分世界的熵的增加。因此，一个生命有机体在不断地增加它的熵，或者可以说是在增加正熵，并趋于接近最大值的熵的危险状态，那就是死亡。要摆脱死亡，就是说要活着，唯一的办法就是从环境里不断地汲取负熵，人们马上就会明白负熵是十分积极的东西。有机体就是依赖负熵为生的。或者，更确切地说，新陈代谢中的本质的东西，乃是使有机体成功地消除了当它自身活着的身体不得不产生的全部的熵。

　　对于生命，作者认为，在有机体的生命周期里展开的事件，显示出一种美妙的规律性和秩序性，人们碰到过的任何一种无生命物质都是无法与之匹敌的。人们发现，它是受一群秩序性最高的原子所控制的，在每个细胞的原子总数里，这种原子团只占了很小一部分。而且，根据人们已经形成的关于突变机制的观点，人们断定，在生殖细胞的“占统治地位的原子”团里，只要很少一些原子的位置发生移动，就能使有机体的宏观的遗传性状中出现一个明显的改变。简单地说，人们亲眼看到了现存的秩序显示了维持自身和产生有序事件的能力。这种说法听上去似乎是很有道理的。然而它之所以似乎有道理，无疑地是由于人们汲取了有关社会组合的经验和涉及到有机体活动的其他事件的经验。所以，它有点像一种恶性循环的论证。

　　作者说，在生命的发展中遇到的秩序性有不同的来源。有序事件的产生，有两种不同的“机制”；“有序来自无序”的“统计学机制”，和“有序来自有序”的一种新机制。他说：“对于没有偏见的人来说，第二个原理似乎简单得多，合理得多。这是无疑的。正因为如此，所以物理学家是如此自豪地赞成另一种方式，即赞成‘有序来自无序’的原理。”作者在这个演讲里实际上涉及的论题是多方面的，但整个演讲只打算说明一个想法———对一个重大问题的一点点小小的评论，即：“在一个生命有机体的空间范围内，在空间上和时间上发生的事件，如何用物理学和化学来解释？当前的物理学和化学在解释这些事件时明显的无能为力，决不能成为怀疑这些事件可以用物理学和化学来解释的理由。”

　　精彩语录

　　1、生命似乎是物质的有序和有规律的行为，它不是完全以它的从有序转向无序的倾向为基础的，而是部分地基于那种被保持着的现存秩序。

　　2、在生命的发展中遇到的秩序性有不同的来源。有序事件的产生，看来有两种不同的“机制”，“有序来自无序”的“统计学机制”和“有序来自有序”的一种新机制。

　　3、有机体就是赖负熵为生的。或者，更确切地说，新陈代谢中的本质的东西，乃是使有机体成功地消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部的熵。

　　4、一些通过突变得到不很稳定的基因构型的个体，它们那些“过分频繁的”、迅速地在发生突变的后代能长期生存下去的机会是很小的。物种将会抛弃这些个体，并将通过自然选择把稳定的基因集中起来。

　　5、简单地说，我们亲眼看到了现存的秩序显示了维持自身和产生有序事件的能力。这种说法听上去似乎是很有道理的。然而它之所以似乎有道理，无疑地是由于我们汲取了有关社会组织的经验和涉及到有机体活动的其他事件的经验。所以，它有点像一种恶性循环的论证。