《生命是什么——生物细胞的物理学见解》[奥]埃尔温·薛定谔

  《生命是什么——生物细胞的物理学见解》[奥]埃尔温·薛定谔

  《生命是什么》(全称:《生命是什么——生物细胞的物理学见解》)是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔创作的生物学著作,于1944年首次出版。

  在《生命是什么》一书中,薛定谔通过热力学和量子力学理论来解释生命的本质,引入非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式突变等概念来说明有机体物质结构、生命的维持和延续、遗传和变异等现象,从而推动了分子生物学的诞生。

  《生命是什么》因出诺贝尔物理学奖获得者薛定谔之手,在物理学阵营中有较强的号召力,吸引了一大批物理学家投身于分子生物学研究。它直接启发了DNA双螺旋结构模型和基因调控的操纵子学说的提出,以及后来对遗传密码的解读。

  理工科学生大概都对薛定谔耳熟能详,这位诺贝尔奖获得者撰写的《生命是什么》更是一本伟大的科学人文经典。这本书专为生命科学的门外汉书写,内容通俗易懂,历史证明这本书成为了推动分子生物学诞生的激励者和推动者。本书适合于任何希望增进科学素养的同学阅读。

  《生命是什么》书中主要谈了三个问题:一是从信息学的角度提出了遗传密码的概念,提出了大分子――非周期性晶体――作为遗传物质(基因)模型;二是从量子力学的角度论证了基因的持久性和遗传模式的长期稳定性的可能性;三是提出了生命“以负熵为生”,从环境中抽取“序”来维持系统的组织的概念,这是生命的热力学基础。

  《生命是什么》第一章薛定谔首先涉及“古典物理学家对这个主题的探讨”。这个主题讨论的是:在一个生命有机体的范围内,在空间和时间上发生的事件,如何用物理学和化学来解释。薛定谔给出的初步答案是:当前的物理学和化学在解释这些事件时显得无能为力,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。

  《生命是什么》第二章讨论遗传机制问题。薛定谔先是介绍了当时遗传学已取得的知识,而薛定谔所关心的是:基因作为遗传信息的物质载体,首先它的体积有多大;其次是关于它的不变性。

  《生命是什么》第三章讨论的就是突变。突变不同于达尔文所强调的那种连续微小的变化,而是一种显著的改变。薛定谔非常看重这种突变,这让他想起了量子理论中的跃迁。于是,他将突变的机制归之于基因分子中的量子跃迁。

  《生命是什么》第四章量子力学的证据是针对上述突变现象的解释。薛定谔认为,所谓的量子跃迁,就是从一种相对稳定的分子构型转变为另一种构型。这就是突变的机理。

  《生命是什么》第五章对德尔布吕克模型的讨论和检验。薛定谔作出推论,将原子结合成分子的力同把大量的原子结合成固体(或晶体)的力,其性质是一样的。所以,分子表现出同晶体一样的结构稳固性。这就是薛定谔对于基因稳定性的解释。

  《生命是什么》第六章 薛定谔所讨论的“有序、无序和熵”。热力学主要体现为统计学定律,而这些定律同事物走向无序状态的自然倾向是大有关系的。而生命物质却体现出一种高度的秩序和规律性。它如何抵消热力学的无序倾向。死亡就是走向无序,走向熵的最大化。薛定谔提出了一个重要的思想:食物里包含的就是至关重要的“负熵”,生命体正是依赖负熵而生的,从而抵消了其体内自然生成的熵。

  《生命是什么》第七章关于“生命是以物理学定律为基础的吗”这个问题,薛定谔强调的是,当时的物理学尚不足以说明生命活动的特点,这不是说物理学在生命领域已经失效,而是在生命领域存在尚未被发现的物理学定律,正如在微观领域有不同于宏观领域的量子理论一样。薛定谔的这一大胆猜测极大地鼓舞了物理学家。