【前 言】

已經(jīng)有很多書探討過生命能做什么了，但本書想要探討生命是什么。是什么創(chuàng)造了生物？是什么使得生物能夠做出如此令人驚訝的事情，而這些事情卻是非生物做不了的？生物與非生物的區(qū)別來自哪里？哪怕一個低級的細(xì)菌也能完成如此美妙、如此神奇的事情，卻沒有任何一位工程師能夠制造出與生物相媲美的東西。這些問題讓我十分著迷。生命看上去就像一種魔法，它的秘密隱藏在令人費(fèi)解的復(fù)雜性之中。過去幾十年來，生物學(xué)取得的巨大進(jìn)展只不過強(qiáng)化了這種神秘感。是什么讓生物產(chǎn)生了神秘的魅力，既非凡又獨(dú)特，完全不同于其他物理系統(tǒng)？所有這些獨(dú)特性一開始來自哪里？

我們可以提出很多類似的問題，它們也是非常重要的問題。在我的職業(yè)生涯中，我常常癡迷于這些問題。由于我不是一位生物學(xué)家，而是一位物理學(xué)家和宇宙學(xué)家，所以，在處理這些重要問題時，我將避開大多數(shù)技術(shù)細(xì)節(jié)，而主要關(guān)注基本原理。這就是我將在本書中做的事情。我會專注于真 正重要的難題和概念，以試圖回答那個非常熱門的問題：生命是什么？我絕 不是第 一 個提出這一問題的物理學(xué)家。

距離偉大的量子物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤發(fā)表著 名的系列演講《生命是什么？》已經(jīng)過去了三代人的時間，我將以此作為出發(fā)點(diǎn)。在這些演講中，薛定諤提出了達(dá)爾文逃避的問題。然而，我認(rèn)為我們現(xiàn)在正處于回答這個問題的臨界點(diǎn)上，相關(guān)的答案將會引 領(lǐng)一個全新的科學(xué)時代。

如果不引入全新的基本概念，物理學(xué)與生物學(xué)之間的巨大鴻溝原子和分子領(lǐng)域與生物體領(lǐng)域之間的鴻溝就將無法彌合。生物體有其目標(biāo)和使命，這是幾十億年來進(jìn)化的產(chǎn)物，而原子和分子只盲目遵從物理規(guī)律。但是，生物體必定是以某種方式從原子和分子中產(chǎn)生的。盡管科學(xué)界已經(jīng)廣泛接受我們需要將生命重構(gòu)為一種物理現(xiàn)象這一觀點(diǎn)，但事實證明，科學(xué)家還是常常低估了全 面理解生命起源和生命本質(zhì)的難度。

試圖尋找非生命與生命之間存在的缺失的連接，并在單一理論框架下將兩者連接起來的研究，已經(jīng)產(chǎn)生了一個全新的跨界科學(xué)領(lǐng)域，它融合了生物學(xué)、物理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)。該領(lǐng)域不僅旨在對生命做出終 極解釋，還希望開啟新的應(yīng)用場景，為納米技術(shù)帶來變革，引導(dǎo)醫(yī)學(xué)研究取得巨大進(jìn)步。這一變革背后的統(tǒng)一概念就是信息。它不是指日常意義上的信息，而是一種類似于能量的抽象概念，能讓物質(zhì)形成生命。從字面上理解，信息流模式可以表現(xiàn)出它們自己的生命特征，比如在細(xì)胞間穿梭翻涌，在大腦中飛旋，在生態(tài)系統(tǒng)和社會中交互并呈現(xiàn)出它們自己的系統(tǒng)動力機(jī)制。正是在這種豐富而復(fù)雜的信息流動過程中，行為主體概念產(chǎn)生了，這一概念又與意識、自 由意志和其他令人困惑的難題有關(guān)。生物系統(tǒng)正是通過將信息整合成有序模式的方式，在分子領(lǐng)域的混沌中形成了生命的獨(dú)特秩序。……