生命是什么，埃尔温·薛定谔创作的科学著作

内容简介

《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。 

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

诺贝尔奖获得者埃尔温·薛定谔的《生命是什么》是20世纪的伟大科学经典之一它是为门外汉写的通俗作品，然而事实证明它已成为分子进化诞生和随后DNA发现的激励者和推动者，本书把《生命是什么？》和《意识和物质》合为一卷出版，后者也是他写的散文，文中研究了那些自古以来就使哲学家困惑迷离的问题，和这两篇经典著作放在一块的是薛定谔的自传。通过对他一生的回顾和引人入胜的描述，提供了他从事科学著作的背景材料。

薛定谔在书中提出了一系列天才的思想和大胆的猜想：物理学和化学原则上可以诠释生命现象；基因是一种非周期性的晶体或固体；突变是基因分子中的量子跃迁引起的，突变论是物理学中的量子论，基因的持久性和遗传模式长期稳定的可能性能用量子论加以说明；染色体是遗传的密码本；生命以负熵为生，是从环境抽取“序”维持系统的组织并且进化的；……这些观念在当时的确是十分新奇的，也是特别引人入胜的。

作品目录

创作背景

青年时期的薛定谔就对生物学感兴趣，并常常在业余时间关注着生物学领域的发展。20世纪中期，以德尔布吕克为代表的一批物理学家在生物学领域的研究成果深深印刻在他的头脑之中，并开始形成了他对生命哲学的认识。1943年，他在爱尔兰都柏林三一学院题为“生命是什么”系列讲座中，阐述了他对生命本质现象等问题的思考。1944年，他将这些观点和论断整合出版成书。

作品鉴赏

仔细考察一下不难看出，薛定谔这位物理学家能够写出《生命是什么》并非出于偶然，在某种程度上也许是水到渠成之举。

首先，薛定谔从小爱好广泛，喜欢博览群书。在其父亲和朋友的影响下，他对生物学产生了浓厚兴趣，是一位达尔文主义的追随者。他早就认为进化论的基础是因果关系而不是目的论，没有任何诸如活力、隐德来希、直向进化力等作用于生命体的特殊自然法则，并思考了孟德尔定律和德莱弗斯的突变论与进化论两者之间的联系。后来作为物理学家，他还研究过生理光学问题。从物理学转向生物学，对他来说并没有不可逾越的专业鸿沟和心理障碍，甚至可以说是顺理成章的事。

其次，薛定谔谙熟东西方哲学，他渴望和谐，终生把科学的统一作为自己的坚定信念和追求目标——《生命是什么》就是力图使物理学和生物学统一起来的认真尝试。诚如他在“序言”中所说：“知识的各种分支在广度和深度上的扩展使我们陷入了一种奇异的两难境地。我们清楚地感到，一方面我们现在还只是刚刚在开始获得某些可靠的资料，试图把所有已知的知识综合成为一个统一的整体；可是，另一方面，一个人想要驾御比一个狭小的专门领域再多一点的知识，也已经是几乎不可能的了。除非我们中间有些人敢于着手总结那些事实和理论，即使其中有的是属于第二手的和不完备的知识，而且还敢于冒把自己看成蠢人的风险，除此之外，我看不到再有摆脱这种两难境地的危险的其他办法了。否则，我们的真正目的永远不可能达到。”就这样，为了弥合知识的分裂，追求科学的统一，他甘愿冒着被人指斥为蠢人的风险，其决心之大由此略见一斑。

再次，上世纪30年代，现代物理学的基础——相对论和量子力学——已经牢固地确立起来了，其概念框架构成物理学研究的范式，物理学已经处于比较平静的常规科学时期。相反地，生物学却面临着理论和方法的重大突破，具有无限广阔的发展前景。于是，一些梦想大有作为的物理学家便纷纷改弦更张，携带着现代化的物理学思维方式和实验手段，到生物学和遗传学的处女地开垦耕耘。加之原子弹爆炸的蘑菇云在物理学家心头投下了沉重的阴影，他们对自己正在从事的物理学工作的价值感到困惑不解——朝生物学的转向大规模发生在二战后，这种时间上的巧合决不是无缘无故的。

值得注意的是，最后一点还具有方法论的意义：要在科学研究中善于选择和变换自己的角色。薛定谔正是这样做的，像彭加勒、迪昂、奥斯特瓦尔德等科学家也深知这一点。奥斯特瓦尔德的下述言论也许道出了其中的玄机：“当人们研究任何一种专业而到达其顶峰时，只有两个选择摆在他的面前：或者，他呆在顶峰，这就要冒跌落的危险和被较年轻的、有活力的后继者的急速脚步踩坏的危险；或者，当他还在顶峰时，他主动迅速地离开这样一个危险的地方，如果有人因为放弃他在一生最好的时光所获得的东西而感到悲哀的话，那么他完全可以在其他领域利用他的思想、精力和时间另起炉灶。在这里不需要担心找不到新观念，只要他的智力源泉有足够的贮备，他的思想便永远不会停顿和枯竭。”

作品思想

薛定谔提出了三个观点：

（1）生命是非平衡系统并以负熵为生。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，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。要摆脱死亡活着，必须从环境里不断地汲取负熵。负熵是十分积极的东西，有机体就是依赖负熵为生的。薛定谔提出：食物里包含至关重要的“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。

（2）第一次提出了“遗传密码”的概念，提出遗传的物质基础是有机分子，遗传是以密码的形式通过染色体来传递的，而这种密码是由复杂的化学物质的空间排列体现的。薛定谔认为，基因大分子是一种由同分异构元素连续组成的非周期晶体，像稳固的晶体结构一样．它的稳定是由于原子间的海特勒——伦敦键的作用。他指出，染色体是以遗传密码的形式来决定生物体、遗传性状以及生物体物体未来发育的模式的。这种内分异构的非周期晶体结构，提供了各种可能的（异构的）排列，在它的一个很小的空间范围内，足以体现出一个复杂的决定系统。

（3）生命体系中存在量子跃迁现象。薛定谔第一次把量子力学中的“跃迁”概念用来解释基因突变的原因。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，这就是基因突变的机理。

主要成果

19世纪末、20世纪初是物理学革命风云际会的时代，奥地利物理学家薛定谔无疑是这个需要巨人、也产生了巨人的时代的骄子——他是波动力学之父，是量子力学集大成者之一。多少有点出人意料的是，正是他，后来从物理学闯入生物学，在1944年出版了《生命是什么——活细胞的物理学观》一书。

生命是什么[埃尔温·薛定谔创作的科学著作]这是一部石破天惊的书，它奏响了揭示生命进化里遗传微观奥秘的先声。

作品影响

薛定谔对生物学研究的前瞻性思考，引导年轻的科学家们开始用物理学和化学的方法去研究生命的本质。这对于促进一些物理学家注意生物科学领域中提出的课题，推动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，起了一定的作用。

《生命是什么》出自物理学家薛定谔之手，它在物理学阵营中有很强的号召力。不少物理学家正是受此召唤，加盟生物学研究，其中著名的有克里克和本泽。前者是DNA双螺旋模型的发现者之一，后者是突变子概念的提出者，两人均是诺贝尔生理学和医学奖的获得者。他们曾坦言，正是读了《生命是什么》这一小册子之后，他们的研究兴趣从物理学转向了生物学。

尽管该书中的一些具体论点与后来的实验结果并不符合，但它主张深入到细胞层次之下探索基因活动的具体机制，为分子生物学的诞生作了概念上的准备。

在薛定谔鸿文的感召下，一批物理学家投身到计算分子进化和遗传学的研究洪流中，新西兰物理学家威尔金斯（1945年转向）和英国物理学家克里克（1947年或1949年转向）就是其中的二位。正是《生命是什么》，使克里克放弃了粒子物理的研究计划，钟情于从未打算涉猎的生物学。它也使威尔金斯告别了物理学热衷中探究生命大分子复杂结构的奥妙。此外，美国生物学家沃森在芝加哥读大学时，就被薛定谔的书牢牢地吸引住了，以此为契机，他立志献身于揭开生命遗传的奥秘。1951年，年轻的沃森来到克里克所在的卡文迪什实验室，二人在威尔金斯等的X射线衍射分析资料的基础上潜心求索，终于在1953年提出了DNA双螺旋分子结构模型。这个模型成功地说明了DNA通过双螺旋的解旋，以每条单链为模板合成互补链而复制，以及遗传信息怎样以长链上的碱基序列的方式来编码。就这样，他们三人因对核酸分子结构和生物中信息传递的意义的发现，而荣膺1962年诺贝尔生理学或医学奖。不仅他们，其他诺贝尔奖得主——如卢利亚、查尔加夫、本泽等——也都受到《生命是什么》的感染，贝塔朗菲的生命系统论和普里高津的耗散结构理论也从该书中获益匪浅。

作品评价

日本遗传学家近藤原平：给予生物学界以革命契机的是一本叫做《生命是什么》的小册子。它所起的作用正像《汤姆叔叔的小屋》这本书成为奴隶解放的南北战争的契机一样。

英国物理学家罗杰·彭罗斯：我总是发现他的著作很吸引人，包含令人兴奋的新发现，能使我们对生活其间的这个神秘世界获得一些真正的新了解。在他的论著中，没有比他的短名著《生命是什么》更具有上述典型特征的了。我认识到这本书一定会跻身于本世纪最有影响的科学著作之列。它代表了一个物理学家力图理解一些真正的生命之谜的有力尝试，这位物理学家的深刻洞察力在很大程度上已经改变了人们对世界组成的理解。

历史已经证明，《生命是什么》着实是分子生物学中的《汤姆叔叔的小屋》，前者在生物学中所起的作用就像后者在解放黑奴的南北战争中所起的作用一样（日本生物学家近藤原平之语）。在1991年为该书所写的“前言”中，物理学家罗杰·彭罗斯的评价可谓深中肯綮：“我总是发现他的著作很吸引人，包含令人兴奋的新发现，能使我们对生活其间的这个神秘世界获得一些真正的新了解。在他的论著中，没有比他的短篇名著《生命是什么》更具有上述典型特征的了。”他认为，薛定谔是一位“具有高度独创性和缜密思维的物理学家”，他的这本书“确实值得一读再读”。

出版信息

原版出版

原版于1944年由剑桥大学出版社出版。此后该书多次重印、再版，并有法、德、俄等文字译本。

中译本

中译本根据剑桥大学出版社1948年版译出，由上海外国自然科学哲学著作编译组翻译，于1973年12月上海人民出版社出版。

作者简介

埃尔温·薛定谔（ErwinSchrodinger，1887.8.12—1961.1.4），奥地利物理学家，量子力学的奠基人之一，在固体的比热、统计热力学、分子生物学等方面均有建树。最重要的成就是创立了波动力学，提出薛定谔方程，并于1926年证明自己的波动力学是与海森堡、玻恩和约当所创立的矩阵力学在数学上是等价的。与英国物理学家狄拉克一起获得1933年诺贝尔物理学奖。主要著作有《波动力学四讲》《统计热力学》等。