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生命是什么：修订间差异

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[[馬克斯·德爾布呂克]]關於生命物理基礎的想法對薛丁格產生了重要影響。在此書發表之前，1946年諾貝爾獎得主的遺傳學家[[赫爾曼·約瑟夫·馬勒|赫爾曼·穆勒]]曾在1922年他的文章《Variation due to Change in the Individual Gene》中，陳述關於遺傳分子（當時尚未確認為DNA）的所有基本性質；而薛丁格在1944年此書的〈from first principles〉中，衍生出相同概念（包括這種分子的不規律性）。其實穆勒在1922年的文章《The Gene As The Basis of Life》中已經指出不規律性，而且在1930年代更加詳細地說明。此外，穆勒在1960年寫給記者的信中提到，關於此書所謂的遺傳分子概念早在1944年以前已經出版，而薛丁格的說法只是錯誤揣測。穆勒也提到有兩位著名的遺傳學家（包括馬克斯·德爾布呂克），熟知1944年以前相關的出版資料，也與薛丁格有連絡。但在1944年[[奥斯瓦尔德·埃弗里]]最重要的細菌轉化實驗後，DNA作為遺傳分子才變成特定想法。在此之前，[[蛋白質]]被認為是最有可能作為所謂遺傳分子的角色。
[[馬克斯·德爾布呂克]]關於生命物理基礎的想法對薛丁格產生了重要影響。在此書發表之前，1946年諾貝爾獎得主的遺傳學家[[赫爾曼·約瑟夫·馬勒|赫爾曼·穆勒]]曾在1922年他的文章《Variation due to Change in the Individual Gene》中，陳述關於遺傳分子（當時尚未確認為DNA）的所有基本性質；而薛丁格在1944年此書的〈from first principles〉中，衍生出相同概念（包括這種分子的不規律性）。其實穆勒在1922年的文章《The Gene As The Basis of Life》中已經指出不規律性，而且在1930年代更加詳細地說明。此外，穆勒在1960年寫給記者的信中提到，關於此書所謂的遺傳分子概念早在1944年以前已經出版，而薛丁格的說法只是錯誤揣測。穆勒也提到有兩位著名的遺傳學家（包括馬克斯·德爾布呂克），熟知1944年以前相關的出版資料，也與薛丁格有連絡。但在1944年[[奥斯瓦尔德·埃弗里]]最重要的細菌轉化實驗後，DNA作為遺傳分子才變成特定想法。在此之前，[[蛋白質]]被認為是最有可能作為所謂遺傳分子的角色。
== 內容 =
== 內容 =
第一章:
书中第一章，薛定谔解释：大多数大尺度下的物理定律源自小尺度的无序。他称这个原理为“来自无序的有序”（order-from-disorder）。他用扩散等现象来举例，扩散（布朗运动）的过程被认为是一个高度有序的过程，本质上却是由原子或分子的随机热运动引起的。如果减少原子的数量，系统的行为会变得更随机（√n定律）。因为生命非常依赖于有序，所以通常物理学家会假设一个有机体的遗传物质必须包含大量原子。
薛定谔解释大多数在大尺度上的物理定律源自于小尺度的混沌。他称这个原则为"来自无序的有序"(order-from disorder)。举例扩散作用，扩散作用可以当成一个高度有序的过程，但它是由原子或分子的随机运动而引起。如果减少原子的数量，系统的行为会变得更随机。他指出，生命非常依赖于秩序，因此物理学家会假设一个有机活体主要的编码，必须由大量原子所组成。

事与愿违，第二三四章，他摘要了当时关于遗传机制的已知结果，（根据德尔布吕克等人的推测）基因的尺寸“大体上与10个原子距离作为边长的立方体相同，也就是说一个基因大约只包含1000个原子”，是相当小的，这将无法克服热涨落进而表现出持久的稳定性——作为遗传性息的载体，基因必须能长时间持续不变。“小尺寸”与“持久性”的矛盾无法用经典物理学来解释，其中应该蕴藏了量子力学的行为。此外他阐述了基因突变在生命演化中扮演的重要角色。他提到分子，即使只包含了不多的原子但分子的性质确实是稳定的，这也无法用经典物理学解释相反量子跃迁（这里指构象转变）可以很好的说明（如分子同分异构前后均很稳定的现象），相对应地，生物学中等位基因间的量子跃迁则代表突变，因而分子（的同分异构现象）可作为解决前述矛盾的候选。
第二、三章：
他摘要描述了当时关于遗传机制的已知结果。最重要的，阐述了基因突变在生命演化中扮演的重要角色。结论是遗传信息的载体必须能长时间持续不变，且尺寸够小。这样的性质与物理学家的期望是相抵触的，该矛盾难以经典物理学解释。
第五章中，由于“不管原子有多少，把它们结合起来组成一个分子的力的性质和大量原子结合起来组成固体——晶体的力（他认为均是海特勒-伦敦力，即共价键，应当指出，晶体内分子间的力的形式实际上更加多样化）的性质是一样的”，因而完全可以把分子看作是固体（特指物态，本质就是晶体）或晶体，分子或可称为“固体的胚芽”。薛定谔认为作为遗传物质的分子的“每一个原子和原子团都起着各自的作用，跟其他的原子或原子团是不完全等同的，可以颇为恰当地称它为非周期性的晶体或固体”，它的非周期性本质能以很少的原子数量，对几乎无限的可能性进行编码。“如果把（周期性）晶体比作一张重复同一花纹的糊墙纸；非周期性晶体则是堪称杰作的刺绣，比如说一条拉斐尔花毡”。

第四章：
第六章薛定谔转而用热力学（第二定律）论述生命物质的特征。他说：“生命物质，在遵从已知“物理定律”的同时，可能还和迄今未知的“物理学其它定律”有关，一旦其它定律被发现，将和以前的定律一样成为这门科学的一部分 “（这正是那个时代科学界流行的有机体主义的观点）。热力学第二定律给出“来自有序的无序”：亦即在某个封闭系统(例如宇宙)中，熵(entropy)只会增加。生命的本质既不是物质交换也不是能量摄取，而是消除它活着时不得不产生的全部熵。作为一个开放系统，生命物质会借由向环境摄入负熵（序），来规避达到热平衡（熵最大，即死亡）。他还大胆假定：温血动物的体温较高有利于（散热，即排除熵）以较快的速率来排除熵，同时加速生命活动中的化学反应，因而能产生更强烈的生命过程。（事实的确如此，这在以周围环境温度作为体温的动物身上已经有了实验验证）
他提到了分子，即使只包含了一些原子但分子的性质确实是稳定的，可作为前两章所述矛盾的解决方案。尽管之前分子就已经被发现了它们的稳定性，但无法以经典物理学解释，需要量子力学的离散性说明。此外基因突变可直接和量子隧穿效应联系起来。

第七章中他讨论了生命与物理定律的关系。他认为“通过对生命物质结构的所有了解将有助于从中发现新的物理定律，这不是因为是否有某种“新的力”在支配生命中单一原子的行为，而是它通过与迄今为止我们在物理实验室中检验过的任何东西都不同的构造可能展示出完全不同的运作方式“。有序的产生有两种方式：来自无序（统计物理）或有序（生命，新机制），“来自有序的有序”本质上并非全新的物理学，实际上，该原理更简单且更似合理。大自然遵循统计物理原理，个别例外如天体运动和钟表的机械构造，实际上还是会被热和摩擦力影响，因而尽管的确是“来自于有序的有序”，本质上却还是统计物理的。系统机械式或统计上做功的程度依赖于温度，如果时钟被加热到融化，那功能就停止运行；相反，如果温度接近绝对零度，那么任何系统的行为都会变得越来越机械（动力学）式。某些过程是如此迅速（如一些化学反应），在室温下的行为就几乎等同于在绝对零度下，表现出机械(动力学)式的行为（这让人联想到我们后面将着重介绍的生命过程中量子相干性的保持）。
第五章：
继续解释，真实&永久的固态是晶体。分子和晶体具备的稳定性、成因都是相同的原理。分子或可称为"固态的胚芽"。另一方面没有晶体结构的不定形状固态，应被视为有非常高粘滞度的液体。薛定谔认为不重复自身的遗传物质，应该是某种分子而非晶体。因此他称为非周期性晶体。它的不规律本质能以很少的原子数量，对几乎无限量的可能性进行编码。最后他将以上说明与已知的事实相比较，认为两者是一致的。
⚫
最后薛定谔以哲学的思索，谈及决定论、自由意志和人类意识的奥秘来结束全书。他試圖「從以下兩個前提，我們是否無法得出正確不矛盾的結論，(1)人體功能完全是機械化的，完全遵循自然物理定律；(2)有不容置疑的直接體驗表明，我們自由地引控我們的身體，其結果可預測，而且最為關鍵且重要的是，承擔我們選擇行為的責任。我認為從這兩個事實得出的唯一可能推論就是，『我』，以最廣義來說，所有曾自稱或感受『我』的有意識主體，根據自然定律控制『原子運動』的人。」

第六章:
“……生命物质，并非规避了至今所得知的“物理定律”，而可能是和迄今未知的“物理学的其它定律”有关， 一旦发现了其它定律，将形成正如前者科学整体的一部分。”薛定谔解释“来自有序的无序”指的是热力学第二定律: 亦即在某个封闭系统(例如宇宙)中， 熵只会增加。在一个开放系统中，生命物质会借由原态稳定地保持负熵(这个量被称为信息)，来规避第二定律达成热平衡的衰减。

第七章：
他认为“来自有序的有序”并非全新的物理定律，实际上，该原理更简单且更似合理。大自然遵循该原则，个别例外的比如天体运动和钟表的机械构造，实际上还是会被热和摩擦力影响的，系统机械式或统计上做功的程度依赖于温度，如果时钟被加热到融化，那功能就停止运行；相反，如果温度接近绝对零度，那么任何系统的行为都会变得越来越机械式。某些表现出机械式的行为过程是如此迅速，在室温下的行为就几乎等同于绝对零度下。

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最后薛定谔以哲学的思索，决定论、自由意志和人类意识的奥秘来结束本章和本书，他試圖「從以下兩個前提，我們是否無法得出正確不矛盾的結論，(1)人體功能完全是機械化的，完全遵循自然物理定律；(2)有不容置疑的直接體驗表明，我們自由地引控我們的身體，其結果可預測，而且最為關鍵且重要的是，承擔我們選擇行為的責任。我認為從這兩個事實得出的唯一可能推論就是，『我』，以最廣義來說，所有曾自稱或感受『我』的有意識主體，根據自然定律控制『原子運動』的人。」


薛丁格反對意識源頭隨著人體逐漸毀壞的想法，因為他覺得這種想法“不合口味”。他也拒絕多重不朽的靈魂沒有身體仍然可以存在的想法，因為他認為意識依舊是高度依賴於人體的。薛丁格寫道，要調和這兩種前提，
薛丁格反對意識源頭隨著人體逐漸毀壞的想法，因為他覺得這種想法“不合口味”。他也拒絕多重不朽的靈魂沒有身體仍然可以存在的想法，因為他認為意識依舊是高度依賴於人體的。薛丁格寫道，要調和這兩種前提，

2019年5月5日 (日) 09:42的版本

What Is Life?
Mind and Matter
作者埃爾溫·薛丁格
类型大眾科學
语言英文
主题科学 编辑维基数据
發行信息
出版机构劍橋大學出版社
出版時間1944
出版地點 英国
媒介Print
页数194 pp.
规范控制
ISBN0-521-42708-8
OCLC24503223
杜威分类法574/.01 20
LC分类法QH331 .S357 1992

《生命是什么》（英語：What Is Life?）是物理学家薛定谔的一本生物学著作，發表於1944年。這本書是根據薛丁格於1943年2月，在都柏林三一學院的公開講座課程內容。在書中薛丁格介紹了含有配置遺傳信息的化學共價鍵，一種“不規律晶體”的概念。

雖然自1869年以來已知脱氧核糖核酸（DNA）的存在，但在薛丁格講述當時，DNA的螺旋形狀與其在複製過程中的角色，還不明確。而在1950年代，這個概念刺激了其他人對於追尋遺傳分子的研究熱情。回顧歷史，薛丁格對“不規律晶體”的理論性充分推測，可被視為提供了分子生物學家關於遺傳物質，應該搜索的方向。共同發現DNA結構的詹姆斯·杜威·沃森和弗朗西斯·克里克，均表示他們研究最初的靈感源自本書，並且把描述遺傳信息儲存機制的前期理論，歸功於薛丁格所撰寫的此書。

背景

這本書是根據1943年2月都柏林三一學院的講座課程內容，在1944年出版。該課程雖然預先聲明了“該講座的主題和內容偏於冷門艱深，即使物理學家以最強的數學推導能力，仍難以應用於其上”，仍然吸引了約400名的聽眾。他的演講專注於一個重要主題：“某個有機活體內所發生的事件，如何藉由物理和化學來解釋？”當時仍尚未接受DNA作為遺傳信息的載體，其後於1955年才開始了赫雪-蔡司實驗。此時統計物理和量子力學是物理學最成功的分支，這些理論本質上也和統計學高度相關。薛丁格是量子力學的奠基人之一。

馬克斯·德爾布呂克關於生命物理基礎的想法對薛丁格產生了重要影響。在此書發表之前，1946年諾貝爾獎得主的遺傳學家赫爾曼·穆勒曾在1922年他的文章《Variation due to Change in the Individual Gene》中，陳述關於遺傳分子（當時尚未確認為DNA）的所有基本性質；而薛丁格在1944年此書的〈from first principles〉中，衍生出相同概念（包括這種分子的不規律性）。其實穆勒在1922年的文章《The Gene As The Basis of Life》中已經指出不規律性，而且在1930年代更加詳細地說明。此外，穆勒在1960年寫給記者的信中提到，關於此書所謂的遺傳分子概念早在1944年以前已經出版，而薛丁格的說法只是錯誤揣測。穆勒也提到有兩位著名的遺傳學家（包括馬克斯·德爾布呂克），熟知1944年以前相關的出版資料，也與薛丁格有連絡。但在1944年奥斯瓦尔德·埃弗里最重要的細菌轉化實驗後，DNA作為遺傳分子才變成特定想法。在此之前，蛋白質被認為是最有可能作為所謂遺傳分子的角色。

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第一章: 薛定谔解释大多数在大尺度上的物理定律源自于小尺度的混沌。他称这个原则为"来自无序的有序"(order-from disorder)。举例扩散作用，扩散作用可以当成一个高度有序的过程，但它是由原子或分子的随机运动而引起。如果减少原子的数量，系统的行为会变得更随机。他指出，生命非常依赖于秩序，因此物理学家会假设一个有机活体主要的编码，必须由大量原子所组成。

第二、三章： 他摘要描述了当时关于遗传机制的已知结果。最重要的，阐述了基因突变在生命演化中扮演的重要角色。结论是遗传信息的载体必须能长时间持续不变，且尺寸够小。这样的性质与物理学家的期望是相抵触的，该矛盾难以经典物理学解释。

第四章： 他提到了分子，即使只包含了一些原子但分子的性质确实是稳定的，可作为前两章所述矛盾的解决方案。尽管之前分子就已经被发现了它们的稳定性，但无法以经典物理学解释，需要量子力学的离散性说明。此外基因突变可直接和量子隧穿效应联系起来。

第五章： 继续解释，真实&永久的固态是晶体。分子和晶体具备的稳定性、成因都是相同的原理。分子或可称为"固态的胚芽"。另一方面没有晶体结构的不定形状固态，应被视为有非常高粘滞度的液体。薛定谔认为不重复自身的遗传物质，应该是某种分子而非晶体。因此他称为非周期性晶体。它的不规律本质能以很少的原子数量，对几乎无限量的可能性进行编码。最后他将以上说明与已知的事实相比较，认为两者是一致的。

第六章: “……生命物质，并非规避了至今所得知的“物理定律”，而可能是和迄今未知的“物理学的其它定律”有关， 一旦发现了其它定律，将形成正如前者科学整体的一部分。”薛定谔解释“来自有序的无序”指的是热力学第二定律: 亦即在某个封闭系统(例如宇宙)中， 熵只会增加。在一个开放系统中，生命物质会借由原态稳定地保持负熵(这个量被称为信息)，来规避第二定律达成热平衡的衰减。

第七章： 他认为“来自有序的有序”并非全新的物理定律，实际上，该原理更简单且更似合理。大自然遵循该原则，个别例外的比如天体运动和钟表的机械构造，实际上还是会被热和摩擦力影响的，系统机械式或统计上做功的程度依赖于温度，如果时钟被加热到融化，那功能就停止运行；相反，如果温度接近绝对零度，那么任何系统的行为都会变得越来越机械式。某些表现出机械式的行为过程是如此迅速，在室温下的行为就几乎等同于绝对零度下。

最后薛定谔以哲学的思索，决定论、自由意志和人类意识的奥秘来结束本章和本书，他試圖「從以下兩個前提，我們是否無法得出正確不矛盾的結論，(1)人體功能完全是機械化的，完全遵循自然物理定律；(2)有不容置疑的直接體驗表明，我們自由地引控我們的身體，其結果可預測，而且最為關鍵且重要的是，承擔我們選擇行為的責任。我認為從這兩個事實得出的唯一可能推論就是，『我』，以最廣義來說，所有曾自稱或感受『我』的有意識主體，根據自然定律控制『原子運動』的人。」

薛丁格反對意識源頭隨著人體逐漸毀壞的想法，因為他覺得這種想法“不合口味”。他也拒絕多重不朽的靈魂沒有身體仍然可以存在的想法，因為他認為意識依舊是高度依賴於人體的。薛丁格寫道，要調和這兩種前提，

唯一可能的選擇是簡單地持續著對於意識的直接體驗，意識是一種奇異單元而其中有未知的多元；只有一個單元，卻似乎有多元的表現，而一系列僅僅是呈現出這一個單元的多面向⋯⋯

他說，意識是多重複數的任何直覺，是幻想的。薛丁格贊同婆羅門的印度教概念，其中每個人的意識只是瀰漫在宇宙中，唯一的共同意識的各種表現 - 相當於印度教的梵概念。薛丁格認為，“......“我”這個人，如果有，那依照自然規律控制了'原子運動' ”不過他也限定了這結論在其“哲學的影響”，“必然主觀的”。在最後一段他指出“我”的定義並非是經歷體驗的收集，而“即在收集它們的帆布之上。”如果催眠師能成功遮閉了所有早期記憶，他寫道，就沒有個人存在性的損失 - “也將不曾有是”

薛丁格的悖論

在熱力學第二定律支配的世界中，所有的孤立系統被預測會趨近於最大無序狀態。既然生命接近並保持高度有序的狀態，一些人認為，這似乎違反上述的第二定律，隱含有個悖論存在。然而，由於生物圈並不是一個孤立系統，所以該悖論不存在。有機體內部秩序的增加，是以散熱到體外而增加周遭環境中的亂度，通過這種付出代價的方式，既遵循了第二定律，生命也能維持高度有序狀態，而整個宇宙的亂度是只增無減的。為了增加地球上的複雜性 - 如生命那樣 - 則需要自由能。太陽提供了地球上生命所需的自由能。

參見

參考文獻

其它參考文獻

外部連結

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