生命是什么薛定谔

1、《生命是什么》被奉为经典名作，影响了众多后辈诺奖得主。作者薛定谔(ErwinSchrödinger)，大名鼎鼎的物理学家，在1943年，跨界聊了聊如今特别时髦的分子生物学。

2、　　但是有一个大的问题：它要求波函数突然坍缩。(生命是什么薛定谔)。

3、有机体究竟是如何挖掘这种负熵的？薛定谔无法给出答案。他只能给出如下建议：在生命系统中，“我们必须努力找到一种新的物理定律”。如今看来，这种极端的解决方式已经不必要了。

4、　　什么是薛定谔的猫？这要从头说起。薛定谔(E。Schr dinger ，1887—1961)是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之曾获1933年 诺贝尔物理学奖，量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论，它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。

5、1943年2月5日，薛定谔在爱尔兰都柏林三—学院开始了题为“生命是什么”的系列通俗讲座。1944年，他把讲稿整理成一本不到100页的小册子《生命是什么——活细胞的物理学观》。书中提出用物理学、化学的理论方法研究生物学。

6、　　美国国家标准和技术研究所的莱布弗里特等人在最新一期《自然》杂志上称，他们已实现拥有粒子较多而且持续时间最长的“薛定谔猫”态。实验中，研究人员将铍离子每隔若干微米“固定”在电磁场阱中，然后用激光使铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。

7、"只有当你打开盒子的时候，叠加态突然结束(在数学术语就是“坍缩(collapse)”)，哈姆雷特王子的犹豫才终于结束，我们知道了猫的确定态：死，或者活。哥本哈根的几率诠释的优点是：只出现一个结果，这与我们观测到的结果相符合。

8、　　微观的观测与宏观的观测有所不同。宏观的观测对被观测对象没有什么影响。俗话说：“看一眼总行吧。”意思是对所看之物并无影响，用不着担心。微观的观测对被观测对象有影响，会引起变化。以观测电子为例，要用光照才能看见，光的最小单位光子的能量虽小但不是零，光子照到被观测的电子上，对电子的影响很大。

9、　　量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道此猫是死是活，她将永远到处于半死不活的叠加态。

10、薛定谔是为逃离纳粹而来到都柏林的——在1938年德国吞并奥地利之前，他一直在奥地利格拉兹大学工作。尽管薛定谔以希特勒的反对者而闻名，但他对纳粹的侵占曾发表一封言辞并不激烈的声明，希望能够留下来。然而，这一策略并未奏效，他不得不匆匆逃离祖国，连诺贝尔奖章也未能携带。对物理学很感兴趣的德瓦莱拉为薛定谔在都柏林新成立的高等研究院提供了一个职位。就这样，在爱尔兰这位量子力学大师的岁月才未被蹉跎。

11、首先我会简单介绍作者和作品，然后将整本书分几个段落来阐述重点主题，最后将书中的知识点与日常生活结合起来指导您的人生方向。我希望并不是我一个人在做总结，因为我的看法很可能是片面的，也希望您能参与进来，留言和大家一起讨论，让这个课题有个更加全面的答案，让更多的人有所启示，带领更多的人走出生命的迷茫期。(生命是什么薛定谔)。

12、任何高等生物的成年个体，组成它的每一个细胞都包含着众多的单原子，它们对非常有序和有规律的事件起着支配作用。它们控制着有机体在发育过程中获得可以观察的宏观性状，决定有机体功能的重要特征。细胞中最重要的部分---染色体纤丝，其可被称为非周期性晶体，在有丝分裂中每一个染色体都在被复制且两套染色体始终保持着，所有细胞都有完全一样的染色体。遗传下来的实际上“表现型”的整个模式，是个体可见的、明显的本性，它们被复制好几代而没有什么明显的改变，在每次传递中，负载它们的是结合生成受精卵的两个细胞的物质结构。

13、这不是能量的问题(有机体的能量摄入和能量输出必须达到平衡，不然就会燃烧殆尽)，而是熵的问题(熵是衡量原子无序性的物理量)。热力学第二定律指出，熵在所有变化过程中一定会增加——但有机体却能躲过这种熵溶解。按照薛定谔的说法，有机体依赖“负熵”，通过负熵维持结构中的组织和细胞功能，同时将产生的热量传递到周围环境中。

14、然而随着量子力学的发展，直到最近经过一系列精巧的实验，这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月，《自然》报道了最新的实验结果。这次《自然》报道的实验与上述那些实验不同。纽约州立大学石溪分校弗里德曼(J。 R。 Friedman)等人拿来做实验的“薛定谔猫”不是单个粒子，而是在接近绝对零度的超导体环形电路中由几十亿对电子构成的超导流。

15、熵，简单说描述的是事物从有序走向混乱的状态。

16、　　1996年5月，美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所(NIST)的Monroe等人用单个铍离子作成了“薛定谔的猫”并拍下了快照，发现铍离子在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，而同时又在第二个空间位置上处于自旋向下的状态，而这两个状态相距80纳米之遥！(1纳米为1米的十亿分之一)——这在原子尺度上是一个巨大的距离。

17、自上世纪30年代以来，生物学从一门偏描述性的科学逐渐发展成一门探索机制的科学。正是因为许多像遗传学家摩尔根(ThomasHuntMorgan)的果蝇实验之类的研究，科学家开始从基因传递的角度去理解遗传，把基因看作染色体上的大分子。

18、但无性生殖也不完全都是缺点，有些生物虽然是无性生殖，但它们只有一条链条，也就是RNA，RNA在自我复制时比DNA更容易发生变异，所以一些生物虽然依靠无性繁殖，但基因变异速率依旧很高，依旧可以获得生存优势。

19、笔者听到一个很有意思的描述说：生命是一个负熵过程，意思是万物会归于虚无，就是这个熵，意思你一直要做功，否则这个系统就乱了，他强调的是通过大分子的有序性来克服小分子和原子的无序性，所构成的一个系统，就是生命。数论发展成了离散体系，认为生命一个离散体系，但是一个有范围的离散体系；化学的角度看，生命是生化反应的一个组合，生命的本质是化学。所以，化学的本质是物理，物理的本质用数学描述。数学框架的优点在于它可以提供一种抽象的结构，在这个框架下，你放进去什么东西它并不管，但是数学结构可以保证你放进去的东西必然存在着一些联系和性质，这是最重要的。而数学的本质就是我们用某种语音对关联和性质的描述。

20、薛定谔从分子的水平研究生命现象。生命以负熵为生，生命过程是一个熵增的过程。

21、“经典物理学倚靠原子统计学，表明事物有走向无序的自然倾向。基于稳定性，我们发明了分子模型，从而避免无序的倾向。在低温条件下，生命并不是完全建立在从有序走向无序的倾向之上，而是部分依赖于现在的秩序和对秩序的维持。”

22、但是，生命体无法让熵增停止，熵增仍在缓慢的进行，最终生命体会走向灭亡，也就是死亡。

23、1943年，诺贝尔物理学奖获得者埃尔温•薛定谔在都柏林圣三一学院做了一个系列演讲，旨在探讨生命的物质基础，并集结成书。一个叫沃森的年轻人看到这本书，深受启发，决定改变自己的研究方向，1962年，他获得了诺贝尔生理或医学奖。这本书，就是《生命是什么》。1991年，与霍金齐名的英国物理学家彭罗斯读到此书后说：这本书“确实值得一读再读”。

24、忍不住要吐槽一下世界图书出版公司的这个译本，哩哩啦啦读了5个月，读的不爽，一半的原因要归咎于译文译的不到位。真的是应了那句话：没有对比就没有伤害。那么晦涩的叔本华，瞧瞧韦启昌先生，译的多么漂亮！

25、总之，薛定谔不仅是个十分牛X的物理学家，还是个十分牛X的生物学家。知道这两点，就足够了。

26、所以，经典的物理统一在原子上，量子物理统一在量子上，化学统一在元素上，而生命统一在DNA上，但DNA拆开了本身就是一堆元素，按照经典物理和量子物理的方式所进行的组合。在我看来，生命是可以感知到的无机和有机之间分类的一个东西，生命是能感知到有机和无机之间的这么一个类群。

27、　　把一只猫放进一个不透明的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。

28、好奇心驱使，去慕课(MOOC)搜到饶毅教授的北大生物学课，鬼使神差地听他讲了几个小时的孟德尔和染色体。

29、一个有机物和它所经历的生物学过程都需要建立在规模庞大的多原子结构上，避免因为单原子结构导致的偶然事件产生太大的影响。

30、　　物理学是实验科学，一切要由实验来判定。较早的一批关于“薛定谔猫”的实验是将处于叠加态的单个原子或分子从周围环境中孤立起来，然后以可控制的方法使之相互作用，以观察其变化。

31、　　一只猫同时又是死的又是活的？它处在不死不活的叠加态？这未免和常识太过冲突，同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫，那么要是它能说话，它会不会描述那种死/活叠加的奇异感受？恐怕不太可能。 换言之，“薛定谔猫”概念的提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论，即平行宇宙之说。

32、TED演讲《如何在5分钟内知道自己活着的意义》

33、疾病的真相：为什么你的思想会创造出疾病，也能治好疾病？

34、我们释放热量不是偶然的，而是必需的，温度越高，生命活动中的各种化学反应的速度就越快。

35、如果是这样的话，那么单个基因突变是如何在分子水平上导致某种特定的宏观结果(如某种表型、可观察到的遗传性状)的呢？答案可能指向薛定谔的猫的幽灵——薛定谔在1953年提出这只猫的宏观生死取决于单个量子事件。

36、物理学家薛定谔曾深入探索过分子生物学问题。

37、链接：https://pan.baidu.com/s/194-uEQg2bXlXL22sql1ueQ 提取码：s0uv   书名：生命是什么

38、生命是否基于定律？在生物的生命周期中展现的事件表现出美妙的规律性和秩序性。我们遇到过的任何一个没有生命的物质都无法与之媲美，生物具有一项惊人的天赋，能够从合适的环境中汲取秩序，让自己保持源源不断的秩序，并因此防止衰退到原子混乱的状态中。

39、遇到饶毅教授，北大生物系的学生真幸福——是我直接的听课感受。

40、如果负熵本身衡量的是有序度，生命则稳定保持在较高的有序状态，换句话说熵较低的状态的机制，生命持续不断地从环境当中获得秩序。食物本身就是非常有序的物质，而植物最大的负熵来源是阳光。

41、1933年，薛定谔因在量子力学方面的杰出成就荣膺诺贝尔奖，不过这并不是插手生物学的通行证，薛定谔此前除了对视觉生理学有过涉猎之外，并未表现出对生物学的浓厚兴趣。可以说，薛定谔的这种天真既是这本书的力量来源，也是这本书的缺陷所在。

42、薛定谔的负熵说暗示我们，生命是开放系统里打破平衡的秩序的集合，而DNA密码只是维系生命机制的一部分。可惜的是，薛定谔并未触及物理学家西拉德(LeoSzilard)在麦克斯韦妖上的研究成果，西拉德的思维实验揭示了如何借助看似宏观统计噪声的分子水平信息来降低熵的混乱程度。

43、很有意思的是，这种对环境和偶然性的思考如今也成了量子力学的核心内容，比如纠缠、退相干、互文性。这究竟是否纯属巧合，现在恐怕还言之过早。ⓝ

44、生命想要实现“永生”，需要借助自我复制来传递自己的基因，而且还要是那种在自我复制时，准确率不高的方式。

45、这些评价虽然稍显无情，但并非无稽之谈。那么，这本书为何能在当时产生如此大的影响呢？修辞理论家LeahCeccarelli认为这主要归结于薛定谔的写作风格：薛定谔成功地把物理学和生物学这两门科学联系起来，且没有偏向任何一方。

46、上个世纪时，物理学家薛定谔写了一本划时代的生物巨著《生命是什么》，据说这本书出版之后，让很多物理学家转行从事生命科学。

47、相对于无性生殖而言，有性生殖简直是浪费能量。首先，它们要花费能量寻找配偶，寻找到配偶之后，雄性还要求得异性的欢心，只有这样才能够有机会留下自己的后代，但留下的后代中，只有一半的染色体是自己的。

48、战争打破了人们和平安宁的生活，除了效力于军事与战争的研究工作之外，其他科学研究工作在大部分国家都陷于停顿，科学家不是上了前线，就是缺乏基本的工作环境和条件，国际上的交流合作更成了天方夜谭。比起大部分同行来，薛定谔是幸运的，爱尔兰在政治上保持中立，没有卷入战争漩涡，这使得薛定谔寻得一块远离战祸的绿地，继续在相对安稳的环境中从事他矢志献身的事业。也正是在这一时期，薛定谔的目光更加开阔和深刻，他不再仅局限于纯粹物理学问题的研究，而是进而对物理学的基础、它与其他自然学科的关系、它的历史发展及其对认识论的影响等问题展开探索，作出了可贵的贡献，特别是他为致力于科学的统一而写成的《生命是什么——活细胞的物理学观》一书，在当时产生了极大的影响。

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50、数学家彭罗斯(RogerPenrose)对这场思维实验的评价是：“我认为薛定谔(在写《生命是什么？》的时候)已经考虑到这个问题了。”对于某种遗传性状(如欧洲哈布斯堡王朝成员突出的下颌)，薛定谔想知道那些起作用的等位基因何以“几百年来都没有受到热运动无序性的干扰？”

51、薛定谔在本书中探讨了量子物理学与生物学最新发现之间的关系，激励了年轻一代的科学家。因揭示DNA结构而获得诺贝尔奖的三人——詹姆斯·沃森(JamesWatson)、弗朗西斯·克里克(FrancisCrick)和威尔金斯(MauriceWilkins)——都声称《生命是什么》在他们通向双螺旋之路上发挥了重要作用。

52、把读了开头一直收不了尾的两本书，狠狠地收了收尾：一本是溥仪的《我的前半生》，另一本是薛定谔的《生命是什么》。

53、那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。

54、链接：https://pan.baidu.com/s/194-uEQg2bXlXL22sql1ueQ 提取码：s0uv   书名：生命是什么

55、一首《灵气》音乐，一首《我喜欢你是寂静的》诗歌，这是属于你的美好时刻。

56、　　奥地利因斯布鲁克大学的研究人员也在同期《自然》杂志上报告说，他们在8个离子的系统中实现了“薛定谔猫”态，但维持时间稍短。

57、生物的死亡和存活一样重要，如果没有死亡，那么地球生命将会越来越多，每个生物存活的空间也将越来越小，直到摩肩擦踵。更重要的是，地球上无法制造无限的能量，如果生命不会死亡的话，那么地球早晚会爆发能量危机，而那时也会造成生命大量死亡。

58、此外，薛定谔还高估了密码本的能力，他预想对密码本的读取会直接映射到表型上。事实并非如此：基因组无法反映身体器官的排列方式。信息的作用方式更像是提供资源，而不是逐步式指导。要获得意义，就必须有背景知识：细胞的历史和环境。不同基因之间以及基因与环境之间的相互作用是如何转化成不同表型的，是现代基因组学的主要难题。

59、其中无性生殖的好处是，不用花费能量寻找配偶，也不用求偶以及和其他同类相互竞争，仅凭自己就能够繁衍后代，而且后代的基因和自己的几乎一模一样。

60、为了让尽可能多的粒子在尽可能长的时间里实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面使电磁场阱尽可能多地吸收离子振动发出的热量。最终，他们使6个铍离子在50微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加纠缠，也就是“薛定谔猫”态。

61、因为原子的状态不确定，所以猫的状态也不确定，只有当我们打开箱子察看，事情才最终定论：要么猫躺在箱子里死掉了，要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫。问题是，当我们没有打开箱子之前，这只猫处在什么状态？似乎唯一的可能就是，它和我们的原子一样处在叠加态，这只猫当时陷于一种死/活的混合。

62、　　这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－锤子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其不可能同时既死又活！难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说：“我去拿枪来把猫打死！”

63、虽然在我们看来，地球环境比较稳定，但是在地球46亿年的历史中，地球环境发生过翻天覆地的变化。最开始，地球上没有氧气，此时能够在地球上生存的生物都是无氧生物，比如：蓝细菌。

64、　　实验证明，这种由大量粒子构成的宏观量子系统也可以处于叠加态——相当于薛定谔猫的“死－活叠加态”。几十亿对电子构成的超导流当然还不能与几亿亿亿个原子构成的猫相比，但较之单个原子分子毕竟前进了一大步。所以有人惊呼：“薛定谔猫变胖了！”