20世紀30年代末到40年代,量子物理創(chuàng)始人之一埃爾溫·薛定諤,不再滿足于純粹的物理學研究,在叔本華和東方玄學的影響下,思考興趣轉向了生命和心靈領域,至此開啟了分子生物學的新時代。1943年,薛定諤在都柏林三一學院做了一個系列演講,將他對生命問題的思考和理解公之于眾!渡鞘裁础酚梦锢韺W的觀念探討了生物體遺傳現(xiàn)象的本質,對沃森和克里克提出DNA分子的雙螺旋結構產生了很大影響。
埃爾溫·薛定諤,奧地利物理學家,量子力學奠基人之一,以著名的波動力方程開創(chuàng)了波動力學,并因此榮獲1933年諾貝爾物理學獎。后來,這位“天真的物理學家”興趣轉向生命科學,專為門外漢創(chuàng)作的《生命是什么》一書,卻吸引了許多物理學家轉投生物學,對現(xiàn)代生物學產生脫胎換骨的巨大影響。
譯者簡介:
傅渥成,本名唐乾元,香港浸會大學物理學系助理教授。南京大學物理學博士。曾先后為東京大學、RIKEN(理化學研究所)博士后。主要研究方向是統(tǒng)計物理和復雜系統(tǒng),尤其關注分子進化、類腦智能等與生物相關的問題。曾于《物理評論快報》(Physical Review Letters)等國際著名期刊發(fā)表多篇學術論文。他也是著名科普作家,善于用生動的文字解釋復雜抽象的問題,以筆名“傅渥成”發(fā)表過大量科普文章,知乎物理學和生物學領域優(yōu)秀回答者,曾出版科普書《宇宙從何而來》。
王雨晨,美國堪薩斯州立大學化學專業(yè)在讀博士,曾在《物理化學雜志A》(Journal of Physical Chemistry A)等國際著名期刊發(fā)表學術論文。
第一章 經典物理學家怎樣理解生命問題
第二章 遺傳機制
第三章 突變
第四章 量子力學的證據(jù)
第五章 對德爾布呂克模型的討論和檢驗
第六章 秩序、混亂和熵
第七章 生命活動基于物理規(guī)律嗎?
后記:決定論和自由意志
我的演講并非只是為了激勵大家對過去沒有做成功的事情重燃希望,因為那將是非常平庸的評論。我希望可以深刻地討論為什么當前的物理學和化學無法解釋生命活動,這或許會更有積極的意義。
基于生物學家,尤其是遺傳學家,在過去三四十年中的創(chuàng)造性工作,我們現(xiàn)在對生物的真實的物質結構及其功能有了足夠的了解。于是,我們可以準確地做出如下判斷:當前的物理學和化學仍然沒有能力解釋生物體在時間和空間中所發(fā)生的各項活動。
對生物體內最具活力的關鍵部分來說,這些結構中原子排列方式和原子之間的相互作用,本質上不同于物理學家和化學家迄今為止在實驗和理論研究中曾經接觸過的那些對象。一般讀者或許會認為這種根本區(qū)別并沒有那么重要,不過,對物理學家來說,尤其是那些堅信“物理學和化學所遵循的法則都是統(tǒng)計規(guī)律”的人而言,這種區(qū)別就顯得至關重要了。這是因為,從統(tǒng)計學的觀點來看,生物體內關鍵活性部分的結構,與物理學家和化學家在實驗室中研究過的,或者在書桌邊用腦力想象過的任何物質都完全不同。物理學和化學的定律和規(guī)則是基于傳統(tǒng)的物質結構總結得到的,直接用這些定律和規(guī)則來解釋這些結構完全不同的系統(tǒng)的行為是難以想象的。
……
瀝青滴漏實驗
著名的“瀝青滴漏實驗”可以解釋薛定諤所描述的這種現(xiàn)象。瀝青滴漏實驗是全球持續(xù)時間最長的實驗,這個實驗曾經在 2005年獲得搞笑諾貝爾獎(IgNobel Prize)。實驗的目的是測量極高黏度瀝青在室溫環(huán)境下的流動速度,這個實驗由澳大利亞的昆士蘭大學(University of Queensland)從 1927 年開始進行。當時,物理學教授帕奈爾(Thomas Parnell,1881—1948)把一些瀝青放進一個封了口的漏斗內。盡管瀝青看起來就像堅硬的固體,但它實際上仍然是一種可以流動的液體。1930年,當漏斗封口被剪開時,瀝青開始緩慢流動。每一滴高黏度瀝青需要經過10年左右的時間,才能滴進漏斗下方的燒杯之中。截至目前(2021),已滴出9滴瀝青,滴落的年份分別是 1938年、1947 年、1954 年、1962 年、1970 年、1979 年、1988年、2000年和2014年。之所以近年來瀝青滴落的時間間隔有所延長是因為實驗室在20世紀90年代之后安裝了空調。