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量子生物學(xué)
　　——《生命是什么》摘要
　　作者：薛定諤
　　編者按：埃爾溫.薛定諤（1887.8.12-1961.1.4）是奧地利物理學(xué)家、生物學(xué)家、哲學(xué)家，是量子物理學(xué)的最重要奠基人之一，著名的薛定諤的貓?zhí)岢稣摺！渡鞘裁础肥茄Χㄖ@在1944年的作品。在這部作品里提到了基因的穩(wěn)定性的重要性。
　　
　　1、（生命是什么）這個(gè)主題簡(jiǎn)單得不必用數(shù)學(xué)就可以解釋了，而是因?yàn)閱栴}太復(fù)雜了，以致不能完全用數(shù)學(xué)來表達(dá)。
　　
　　2、一個(gè)活細(xì)胞的最重要的部分——染色體纖絲——可以恰當(dāng)?shù)胤Q之為非周期性晶體。迄今為止，在物理學(xué)中我們碰到的只是周期性晶體。對(duì)于一位不高明的物理學(xué)家來說，周期性晶體已是十分有趣而復(fù)雜的東西了；它們構(gòu)成了最有魅力和最復(fù)雜的一種物質(zhì)結(jié)構(gòu)，由于這些結(jié)構(gòu)，無生命的自然界已經(jīng)使得物理學(xué)家窮于應(yīng)付了。可是，它們同非周期性晶體相比，還是相當(dāng)簡(jiǎn)單而單調(diào)的。兩者之間結(jié)構(gòu)上的差別，就好比一張是一再重復(fù)出現(xiàn)同一種花紋的糊墻紙，另一幅是巧奪天工的刺繡，比如說，一條拉斐爾花氈，它顯示的并不是單調(diào)的重復(fù)，而是那位大師繪制的一幅精致的、有條理的、有意義的圖案。
　　3、幾個(gè)原子都能在我們的感官上產(chǎn)生一種可知覺的印象——天哪，生命將象個(gè)什么樣子呢？有一點(diǎn)是要著重指出的：可以斷言，一個(gè)那種樣子的有機(jī)體是不可能發(fā)展出有秩序的思想的。
　　4、思想（1）它本身是一個(gè)有秩序的東西，（2）只能應(yīng)用于具有一定程度的秩序的材料，即知覺或經(jīng)驗(yàn)。這有兩種結(jié)果。第一，同思想密切對(duì)應(yīng)的軀體組織（如密切對(duì)應(yīng)于我的思想的我的頭腦）一定是十分有秩序的組織，那就意味著在它內(nèi)部發(fā)生的事件必須遵循嚴(yán)格的物理學(xué)定律，至少是有高度的準(zhǔn)確性。第二，外界其他物體對(duì)于那個(gè)物理學(xué)上組織得很好的系統(tǒng)所產(chǎn)生的物理學(xué)印象，顯然是對(duì)應(yīng)于相應(yīng)思想的知覺和經(jīng)驗(yàn)的，構(gòu)成了我所說的思想的材料——知覺和經(jīng)驗(yàn)。因此，在我們的系統(tǒng)和別人的系統(tǒng)之間的物理學(xué)上的相互作用，一般來說，它們本身是具有某種程度的物理學(xué)秩序，就是說，它們也必須遵循嚴(yán)格的物理學(xué)定律并達(dá)到一定程度的準(zhǔn)確性。
　　5、物理學(xué)定律是以原子統(tǒng)計(jì)學(xué)為根據(jù)的，因而只是近似的。
　　　　
　　　　僅由少量原子構(gòu)成的，對(duì)于一個(gè)或幾個(gè)原子的碰撞就已經(jīng)是敏感的有機(jī)體，為什么也還是不能實(shí)現(xiàn)上述的一切呢？
　　　　
　　　　因?yàn)槲覀冎溃械脑用繒r(shí)每刻都在進(jìn)行著毫無秩序的熱運(yùn)動(dòng)，就是說，這種運(yùn)動(dòng)抵消了它們的有秩序的行動(dòng)，使得發(fā)生在少量原子之間的事件不能按照任何已知的定律表現(xiàn)出來。只有在無數(shù)的原子的合作中，統(tǒng)計(jì)學(xué)定律才開始影響和控制這些集合體的行為，它的精確性隨著包括的原子數(shù)目的增加而增加。發(fā)生的事件就是通過那樣的途徑獲得了真正有秩序的特征。現(xiàn)已知道，在生命有機(jī)體中起重要作用的所有物理學(xué)和化學(xué)的定律都是這種統(tǒng)計(jì)學(xué)的定律；人們所能想到的任何其他種類的規(guī)律性和秩序性，總是被原子的不停的運(yùn)動(dòng)所擾亂，或是被搞得不起作用。
　　6、任何一個(gè)物理學(xué)定律都會(huì)有的不準(zhǔn)確性，我想補(bǔ)充一點(diǎn)非常重要的、定量的說明。即所謂的根號(hào)n律。
　　7、一個(gè)有機(jī)體和它經(jīng)歷的全部生物學(xué)的有關(guān)過程，必須具有極其多的“多原子”結(jié)構(gòu)，必須防止偶然的“單原子”事件起到太重大的作用。“樸素物理學(xué)家”告訴我們那是必要的，.............如今，我們知道這個(gè)意見是錯(cuò)誤的。正如我們即將明白的，有許多小得不可思議的原子團(tuán)，小到不足以顯示精確的統(tǒng)計(jì)學(xué)定律，可是在生命有機(jī)體內(nèi)，它們對(duì)極有秩序和極有規(guī)律的事件確實(shí)起著支配作用。它們控制著有機(jī)體功能的重要特征；在所有這些情況下，顯示了十分確定而嚴(yán)格的生物學(xué)定律。
　　8、我的一個(gè)體細(xì)胞，平均來說，只是變成我的那個(gè)卵細(xì)胞的第五十代或第六十代的“后代”。
　　9、我們已經(jīng)明確地知道，達(dá)爾文是錯(cuò)誤地把即使在最純的群體里也會(huì)出現(xiàn)的細(xì)微的、連續(xù)的、偶然的變異，當(dāng)作是自然選擇的材料。因?yàn)橐呀?jīng)證明，這些變異不是遺傳的。
　　10、隱性突變只要它們是雜合的，自然選擇對(duì)它們當(dāng)然是不起作用的。如果它們是有害的，而突變通常又都是有害的，由于它們是潛在的，所以它們是不會(huì)被消除的。因此，大量的不利突變可以積累起來而并不立即造成損害。可是，它們一定會(huì)傳遞給后代中的半數(shù)個(gè)體，這對(duì)人、家畜、家禽或我們直接關(guān)心其優(yōu)良體質(zhì)的任何其他物種來說，都是非常適用的。
　　11、必須明確指出，我們的確也碰到過一些有利的突變。如果說自發(fā)突變是物種發(fā)展道路上的一小步，那么，我們得到的印象是，有些變化是以偶然的形式、冒著可能是有害的因而會(huì)被自動(dòng)消除的風(fēng)險(xiǎn)而作出的“嘗試”。由此引出了十分重要的一點(diǎn)。突變要成為自然選擇的合適材料，必須是象它的實(shí)際情況那樣地是罕有的事件。如果突變是如此地經(jīng)常，以致有很多的機(jī)會(huì)，比如說，在同一個(gè)體內(nèi)出現(xiàn)了一打不同的突變，而有害的突變又通常比有利的突變占優(yōu)勢(shì)，那末，物種非但不會(huì)通過選擇得到改良，反而會(huì)停滯在沒有改良的地步，甚至?xí)觥；虻母叨炔蛔冃栽斐傻南喈?dāng)程度的保守性是十分必要的。
　　12、根據(jù)現(xiàn)在的了解，遺傳的機(jī)制是同量子論的基礎(chǔ)密切相關(guān)的，不，是建立在量子論的基礎(chǔ)之上的。
　　13、自然界中正在進(jìn)行著的每一件事，都是意味著它在其中進(jìn)行的那部分世界的熵的增加。因此，一個(gè)生命有機(jī)體在不斷地增加它的熵－－你或者可以說是在增加正熵－－并趨于接近最大值的熵的危險(xiǎn)狀態(tài)，那就是死亡。要擺脫死亡，就是說要活著，唯一的辦法就是從環(huán)境里不斷地汲取負(fù)熵，我們馬上就會(huì)明白負(fù)熵是十分積極的東西。有機(jī)體就是賴負(fù)熵為生的。或者，更確切地說，新陳代謝中的本質(zhì)的東西，乃是使有機(jī)體成功地消除了當(dāng)它自身活著的時(shí)候不得不產(chǎn)生的全部的熵。
　　14、我們?cè)谇懊嬲f過：“以負(fù)熵為生”，就象是有機(jī)體本身吸引了一串負(fù)熵去抵消它在生活中產(chǎn)生的熵的增加，從而使它自身維持在一個(gè)穩(wěn)定的而又很低的熵的水平上。
　　　　
　　　　假如D是無序的度量，它的倒數(shù)1/D可以作為有序的一個(gè)直接度量。因?yàn)?/D的對(duì)數(shù)正好是D的負(fù)對(duì)數(shù)，玻爾茲曼的方程式可以寫成這樣：負(fù)熵＝klog(1/D)。
　　　　
　　　　因此，“負(fù)熵”的笨拙的表達(dá)可以換成一種更好一些的說法：取負(fù)號(hào)的熵，它本身是有序的一個(gè)量度。
　　15、根據(jù)我們已知的關(guān)于生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，我們一定會(huì)發(fā)現(xiàn)，它的活動(dòng)方式是無法歸結(jié)為物理學(xué)的普遍定律的。
　　16、在有機(jī)體的生命周期里展開的事件，顯示出一種美妙的規(guī)律性和秩序性，我們碰到過的任何一種無生命物質(zhì)都是無法與之匹敵的。我們發(fā)現(xiàn)，它是受一群秩序性最高的原子所控制的，在每個(gè)細(xì)胞的原子總數(shù)里，這種原子團(tuán)只占了很小的一部分。而且，根據(jù)我們已經(jīng)形成的關(guān)于突變機(jī)制的觀點(diǎn)，我們斷定，在生殖細(xì)胞的“占統(tǒng)治地位的原子”團(tuán)里，只要很少一些原子的位置發(fā)生移動(dòng)，就能使有機(jī)體的宏觀的遺傳性狀中出現(xiàn)一個(gè)明顯的改變。

薛定諤：量子生物學(xué)

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