薛丁格生命物理学讲义：生命是什么？ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Erwin Schrodinger

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　　生命是什么？无机质如何构筑生命与心智？

　　悠隔一甲子，薛丁格讨论物理学与生物学交会地带的经典巨着重现！

　　以「薛丁格的猫」完美诠释量子力学中测不准定理的物理学大师薛丁格，于生前即从物理领域欲求探究「生命是什么」这一问题，试图回答生命运作之物理机制，本书共有两部分，分别探讨「生命」、「心智与物质」，也是薛丁格一生的个人自传。

　　哪些物理机制才得以让生命可以运作？

　　生命是由复杂的长链有机质所构成，然而，这长链有机物又如何才能够运作？薛丁格在第一部分当中仔细剖析了运作过程中的物理机制，包括扩散作用之下的布朗运动，其始于分子的不规则碰撞所导致，这却提供了细胞吸收养分、排泄废物的重要机制。另外，薛丁格也详细解释了孟德尔所提出的遗传学说背后的物理性质，及突变的「跳跃性」可比拟为原子。最后，薛丁格提出一个问题：生命是以物理定律为基础吗？

　　意识的物理基础是什么？

　　生命之谜当中，另外一件事情另当今学者皆深感兴趣的，则是这些物质的运作是如何引发意识？意识又奠基于何者而存在？薛丁格在此一部分揭露这些问题的存在，并以统计物理学的观点说明心理意识的运作过程，提供了后世心理学家及脑神经科学家广阔的意识研究视野。

　　举足轻重的《薛丁格物理学讲义：生命是什么？》：负熵概念的提出

　　本书原本只是一系列通俗科学演讲的结集；没想到这本为非专家所写的书，最后却成为发现ＤＮＡ结构、并导致分子生物学诞生的关键着作。现为薛丁格辞世５５周年，薛丁格这本《薛丁格物理学讲义：生命是什么？》实在有遗传研究上举足轻重的地位。

　　本书发表年代距今已超过五十年，当年薛丁格虽精准预测遗传分子的运作过程，但仍因为现代科学的进展而有一些疏漏，本书中文版特别邀请物理学博士李精益副教授全文校订，中研院史语所王道还研究员与台大物理系高涌泉教授协助审定，并修正原书中由于时代背景造成的少数科学发展错误，以使读者有最详实明确的理解。此外，台大生化所杨启伸副教授以及台大物理系高涌泉教授皆特别撰写专文导读，充分阐述薛丁格的思想梗概，使读者更能清楚掌握本书脉络。

　　◎中华民国物理学会百大物理科普书
　　◎台大生化所杨启伸副教授特别撰写二○一六全新导读
　　◎台大物理系高涌泉教授专文导读
　　◎物理学博士李精益副教授全文审定、中研院史语所王道还研究员协助审定
　　◎精美梧桐纸书衣印刷，搭配典雅亮黑烫金，内封为淡彩紫，尽显其科学的优雅、活泼与美丽。

各界好评

　　现代生物学的许多重要发展，都可追溯到这本《生命是什么？》。──王道还，中研院史语所研究员

　　二十世纪科普经典。──高涌泉，台湾大学物理系教授

　　二十世纪生物领域最重要的书籍之一。──古尔德，古生物学家，《猫熊的大拇指》作者

　　本世纪最有影响力的科学着作。……绝对值得你反覆阅读。──潘洛斯，数学物理学家、认知科学家，《皇帝新脑》作者

　　他的见解启迪了整个世代的科学家。──瑞德利，前国际生命研究中心主席，《23对染色体》作者

　　你可以在几个小时内读完本书，但你一辈子也不会遗忘。──《科学人》杂志(Scientific American)

作者简介

薛丁格Erwin Schrodinger

　　奥地利物理学家，一八八七年出生于维也纳。以研究量子理论闻名，并以着名的波动方程式开创了波动力学，因而获得一九三三年诺贝尔物理学奖。一九六一年卒于维也纳。

译者简介

仇万煜

　　一九三二年生，一九五五年大学英语专业毕业，从事翻译工作多年。

左兰芬

　　一九三五年生，一九五七年毕业于北京大学西语系英语专业，从事英语教学和翻译工作多年。

第一部：生命是什么？
第一章 古典物理学家对生命问题的探讨方式
第二章 遗传机制
第三章 突变
第四章 量子力学的论据
第五章 对德布吕克
第六章 模型的探讨与检验
第七章 有序、无序和熵
第八章 生命是以物理定律为基础的吗？
后记：决定论和自由意志

第二部：心灵与物质
第一章 意识的物质基础
第二章 悟性的未来
第三章 客体化原则
第四章 算术诡论：心灵的太一
第五章 科学与宗教
第六章 感觉性质之谜

二○一六年最新版导读

生命是什么？ 杨启伸

　　如果你现在拿起此书，想着这本「生命是什么？」到底会讲些什么？能给我启发什么？那这篇导读，就是要你在几分钟之内，知道这本书的内容精髓。于是，不论你最终是否决定拥有这本书，你都会像是已经拥有「它」，或至少认识了「它」。
　
　　直接了当地说：如果说，物质组成的原理是「化学」，物质运作的规则和描述则是「物理」的范畴，薛丁格在本书试图用物理和化学的基本知识，来了解和说明生命的现象。但他遇到了困难：生命既不是纯化学化合物的组合，也有很多行为不符合物理原则！

　　因此，对于生命体，在第一章，针对「化学」观点方面，薛丁格首先认为，生命，仍是以原子为基础组成，有排列次序的巨大有机体，而这有机体的运作规则和描述，可用组成原子接近统计的整体行为来看。

　　生命为何要先组合成巨大有机体，小原子或分子当生命有何不可？薛丁格认为，因为物体要大到一定程度，才能有精确的行为。小分子的运动，除了自己的动能外，还有环境的随机力量推着，如布朗运动和扩散。如果生命不是大到可使其他运动力量足以被忽略的程度，那么，当我问你要去哪里时，你可能会跟我说：「我会试着去对街的超商，但我不确定我能不能走到！因为其他力量也会参与影响我往那个方向走。我可能被『推』或『扩散』到光华商场去！」。

　　薛丁格更进一步，对大有机体的集体行为和统计的关系，说明对「集体数目」开根号的值，就是和环境交互作用准确性「误差值」的估计：大数目之下的误差反而小。以量子力学的观点换言之，我们必须「不能」长得和小原子一般尺寸，才得以控制巨观行为。不仅如此，巨大有机体也因能准确控制行为，才能从事各种原本小分子不能做的事；而且所做的事，不一定和小分子本身有相关。如大脑是由无数原子所组成，但却不是用来记录单个原子事件。

　　作者在建立了生命是由原子尺寸的小分子所结合，成为具有行为准确性的巨大有机体后，想要找说明的例子。他似乎是受原本开布染坊，后来也研究植物的父亲影响或启发，决定用当时以植物为主的遗传学成果为例，把基因设想为：比原子大，但却有准确控制行为的作用单位。他准确（或卖弄）地，以人有23对、46个染色体为例，说明人类基因来自父和母减数分裂后，以各23个染色体配对。之后，同一个表现型，是由父与母各自带着的染色体上，具有显性或隐性之基因配对后，决定最终是显性或隐性。他由数学机率和表现型之配合，说明基因运作原则，并提出遗传分子虽小但稳定，以及其可能的大小尺寸。作者指出当达林顿以染色体上的横纹（当成是一个基因）和染色体大小相除，得到基因大小是30奈米，并由此推算基因大小只是100～150个原子；虽小，但却有不可思议的稳定性。

　　接着，作者以「突变」这个基因看得见的行为，说明基因的变化是不连续的，且是以在定点为单位地发生。作者为何要提基因运作、突变这些事呢？其实这是先设好舞台，为了要说明二件事：基因尺寸小而稳定，以及古典物理无法说明基因这种小尺寸分子稳定的原因，但量子力学可以！因为量子力学有能阶（离散，非连续）的概念，可以能阶差和温度会影响稳定性两个概念解释基因特性。但作者也迅速地以生命化学分子有同分异构物，以及能阶间的转换有时不只需要热能，也要能越过比变化前后两态能量都要高的活化能门槛（或阈值）这二个观念，做为二个修正之后，才能明确说明生命分子的稳定性（如基因突变后，仍然是稳定的）。换言之，不会随便出门晒晒太阳，我们就变了模样！

　　基于以上的论述，薛丁格为量子力学之所以能解释生命，做了几个总结式的描述。他提到，其实生命分子较类似非完美、但有週期性的晶体和固体，而非液、气体；而且各式排列整齐且有同分异构物的分子，不需很多的数量，就可排列出数量甚大的组合（基因）。

　　犹有进者，作者对生命如何维持运作秩序、逃避直接衰退，提出了颇具争议的「负熵」概念。大致上，熵可以用「多么不能作功的程度」的方式来了解；熵越大，这个状态越不能做功。也因此，生命结束时的熵是甚大的！熵之计算，是若吾人在绝对温度T 提供热量Q（卡路里）来把一个状态改变到另一个状态时，此时的Q/T值；所以单位是 cal/度。作者解释，生物是用吃、喝和唿吸当材料进行新陈代谢，以获得「负熵」！但如何得到数学式上的负值呢？若对大于0，小于1的值取对数，会得到负值；于是如果用D代表一个系统是「多么没有秩序」的数值，那么，D的倒数， 1/D，就是「多么有秩序」的程度。于是负熵，就以 k log(1/D) 来代表。其中 k 是波兹曼常数 3.2983x10-24 cal/oC。

　　最后，作者以产生有序的两种方式来说明他的内心 OS：一个是统计型机制，用以描述由「无序产生有序」；另一种是动力型机制，用以描述「由有序产生有序」。前者为一般物理学家经常研究的；后者则较接近生命运作的实况。但两者是一体两面，互不冲突。事实上由研究生命的有机机械结构如何运作时，会产生新的物理原理，研究和解释这些新的物理原理，终究能以统计型所得到的原则来解释。

　　最新的生命科学上，已把蛋白质的结构以原子解析度解出，并用其来解释本书所描述的所有生命现象。作者出版此文，是1944年。有趣的，是该年同时也是学者第一次证明和发表DNA这个分子是引起肺炎球菌转变的原因！另外，大分子具有粒子和波的双重性，也在近年被发表。大分子具有波的性质，代表同一个时间，大分子可以在一个或一个以上的地方被发现（有干涉和绕射的现象）。

　　本书作者本身，和书中所提的一些科学家的先见，完全令人赞叹！以今日生命科学和物理、化学来评断书中内容的对错，固有其意义，但若以「参话头」的精神来看这本小而影响深远的鉅作，吾人体受到的，是融合两个或两个以上的学科，细思其共同性的领悟模式，是从事科学研究和学习，永久都不会过时的模式。如果你决定阅读这本书，请细细去品味薛丁格的热情、用心、和试图融会贯通的美丽心灵。是的，it's a beauty!