生命是什么

基本介绍

《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。

内容介绍

《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。

背景介绍

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。

作者介绍

埃尔温·薛定谔（Erwin Schrodinger，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。

鉴赏评价

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。

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。

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。

其他信息

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。