——《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)是奧地利物理學家、生物學家、哲學家,是量子物理學的最重要奠基人之一,著名的薛定諤的貓提出者。《生命是什么》是薛定諤在1944年的作品。在這部作品里提到了基因的穩定性的重要性。
1、(生命是什么)這個主題簡單得不必用數學就可以解釋了,而是因為問題太復雜了,以致不能完全用數學來表達。
2、一個活細胞的最重要的部分——染色體纖絲——可以恰當地稱之為非周期性晶體。迄今為止,在物理學中我們碰到的只是周期性晶體。對于一位不高明的物理學家來說,周期性晶體已是十分有趣而復雜的東西了;它們構成了最有魅力和最復雜的一種物質結構,由于這些結構,無生命的自然界已經使得物理學家窮于應付了。可是,它們同非周期性晶體相比,還是相當簡單而單調的。兩者之間結構上的差別,就好比一張是一再重復出現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的重復,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、幾個原子都能在我們的感官上產生一種可知覺的印象——天哪,生命將象個什么樣子呢?有一點是要著重指出的:可以斷言,一個那種樣子的有機體是不可能發展出有秩序的思想的。
4、思想(1)它本身是一個有秩序的東西,(2)只能應用于具有一定程度的秩序的材料,即知覺或經驗。這有兩種結果。第一,同思想密切對應的軀體組織(如密切對應于我的思想的我的頭腦)一定是十分有秩序的組織,那就意味著在它內部發生的事件必須遵循嚴格的物理學定律,至少是有高度的準確性。第二,外界其他物體對于那個物理學上組織得很好的系統所產生的物理學印象,顯然是對應于相應思想的知覺和經驗的,構成了我所說的思想的材料——知覺和經驗。因此,在我們的系統和別人的系統之間的物理學上的相互作用,一般來說,它們本身是具有某種程度的物理學秩序,就是說,它們也必須遵循嚴格的物理學定律并達到一定程度的準確性。
5、物理學定律是以原子統計學為根據的,因而只是近似的。
僅由少量原子構成的,對于一個或幾個原子的碰撞就已經是敏感的有機體,為什么也還是不能實現上述的一切呢?
因為我們知道,所有的原子每時每刻都在進行著毫無秩序的熱運動,就是說,這種運動抵消了它們的有秩序的行動,使得發生在少量原子之間的事件不能按照任何已知的定律表現出來。只有在無數的原子的合作中,統計學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目的增加而增加。發生的事件就是通過那樣的途徑獲得了真正有秩序的特征。現已知道,在生命有機體中起重要作用的所有物理學和化學的定律都是這種統計學的定律;人們所能想到的任何其他種類的規律性和秩序性,總是被原子的不停的運動所擾亂,或是被搞得不起作用。
6、任何一個物理學定律都會有的不準確性,我想補充一點非常重要的、定量的說明。即所謂的根號n律。
7、一個有機體和它經歷的全部生物學的有關過程,必須具有極其多的“多原子”結構,必須防止偶然的“單原子”事件起到太重大的作用。“樸素物理學家”告訴我們那是必要的,.............如今,我們知道這個意見是錯誤的。正如我們即將明白的,有許多小得不可思議的原子團,小到不足以顯示精確的統計學定律,可是在生命有機體內,它們對極有秩序和極有規律的事件確實起著支配作用。它們控制著有機體功能的重要特征;在所有這些情況下,顯示了十分確定而嚴格的生物學定律。
8、我的一個體細胞,平均來說,只是變成我的那個卵細胞的第五十代或第六十代的“后代”。
9、我們已經明確地知道,達爾文是錯誤地把即使在最純的群體里也會出現的細微的、連續的、偶然的變異,當作是自然選擇的材料。因為已經證明,這些變異不是遺傳的。
10、隱性突變只要它們是雜合的,自然選擇對它們當然是不起作用的。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,它們一定會傳遞給后代中的半數個體,這對人、家畜、家禽或我們直接關心其優良體質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。如果說自發突變是物種發展道路上的一小步,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被自動消除的風險而作出的“嘗試”。由此引出了十分重要的一點。突變要成為自然選擇的合適材料,必須是象它的實際情況那樣地是罕有的事件。如果突變是如此地經常,以致有很多的機會,比如說,在同一個體內出現了一打不同的突變,而有害的突變又通常比有利的突變占優勢,那末,物種非但不會通過選擇得到改良,反而會停滯在沒有改良的地步,甚至會消亡。基因的高度不變性造成的相當程度的保守性是十分必要的。
12、根據現在的了解,遺傳的機制是同量子論的基礎密切相關的,不,是建立在量子論的基礎之上的。
13、自然界中正在進行著的每一件事,都是意味著它在其中進行的那部分世界的熵的增加。因此,一個生命有機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狀態,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境里不斷地汲取負熵,我們馬上就會明白負熵是十分積極的東西。有機體就是賴負熵為生的。或者,更確切地說,新陳代謝中的本質的東西,乃是使有機體成功地消除了當它自身活著的時候不得不產生的全部的熵。
14、我們在前面說過:“以負熵為生”,就象是有機體本身吸引了一串負熵去抵消它在生活中產生的熵的增加,從而使它自身維持在一個穩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1/D可以作為有序的一個直接度量。因為1/D的對數正好是D的負對數,玻爾茲曼的方程式可以寫成這樣:負熵=klog(1/D)。
因此,“負熵”的笨拙的表達可以換成一種更好一些的說法:取負號的熵,它本身是有序的一個量度。
15、根據我們已知的關于生命物質的結構,我們一定會發現,它的活動方式是無法歸結為物理學的普遍定律的。
16、在有機體的生命周期里展開的事件,顯示出一種美妙的規律性和秩序性,我們碰到過的任何一種無生命物質都是無法與之匹敵的。我們發現,它是受一群秩序性最高的原子所控制的,在每個細胞的原子總數里,這種原子團只占了很小的一部分。而且,根據我們已經形成的關于突變機制的觀點,我們斷定,在生殖細胞的“占統治地位的原子”團里,只要很少一些原子的位置發生移動,就能使有機體的宏觀的遺傳性狀中出現一個明顯的改變。
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