生命是什么薛定谔
1、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。
2、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。
3、薛定谔在《生命是什么》：“生命以负熵为生”
4、为此，薛定谔援引了另一位前量子物理学家德尔布吕克(MaxDelbrück)的实验，德尔布吕克通过高能辐射诱导基因突变，估算出基因的大小约为原子的1000倍。薛定谔认为这种尺寸过小，无法使其在统计波动的影响下继续保持这种“规律活动”(持久的遗传)。
5、其次，与接近绝对零度的超导流不同，常温下的猫根本不是宏观量子系统，何来叠加态？而且也没有必要做这样的实验，物理学家根据现有的实验结果，对薛定谔猫为什么不可能有“死－活叠加态”已能作出符合量子力学的解释。
6、 薛定谔挖苦说：按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。(请注意！不是发现而是决定，仅仅看一眼就足以致命！)正像哈姆雷特王子所说：“To be or not to be,that was a question。(生命是什么薛定谔)。
7、薛定谔认为，若基因仅有数百个原子组成，它们就会显现出极不稳定的运动，也就是说它们不会在几代之间保持恒定的特征。但是实验表明这种变化非常罕见，并且即使突变发生时，它也能够精确地遗传下去。
8、也许是曹雪芹笔下的人物：为官的，家业凋零；富贵的，金银散尽；有恩的，死里逃生；无情的，分明报应。欠命的，命已还。欠泪的，泪已尽。冤冤相报自非轻，分离合聚皆前定。欲知命短问前生，老来富贵真侥幸。看破的，遁入空门；痴迷的，枉送了性命。最终的结局是好一似食尽鸟投林，落了片白茫茫大地真干净！(决定论)
9、 科学家称，“薛定谔猫”态不仅具有理论研究意义，也有实际应用的潜力。比如，多粒子的“薛定谔猫”态系统可以作为未来高容错量子计算机的核心部件，也可以用来制造极其灵敏的传感器以及原子钟、干涉仪等精密测量装备。
10、这不是一个全新的理论，德尔布吕克曾于1935年提出过类似观点。此外，生物学家穆勒(HermannMuller)和霍尔丹(J.B.S.Haldane)也分别独立提出过染色体可能是其自我复制的模板，复制方式与已有晶层上长出新晶层的过程是一样的。
11、当时的很多观点都推断基因就是蛋白质。但其实就在薛定谔准备讲稿的另一边，微生物学家艾弗里(OswaldAvery)已经开始寻找基因是核酸的证据了。可以说，《生命是什么？》这本书是在科学和社会政治学都发生着剧烈变化的大背景下横空出世。
12、点击图片阅读：力学细胞学：论细胞如何通过挤来挤去影响彼此的生命历程(生命是什么薛定谔)。
13、 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。
14、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。
15、薛定谔在柏林的美好年代结束了，1933年11月初，他借口休假离开了德国，来到牛津大学。在牛津，他接到了一个令人振奋的好消息，“因为发现原子结构的新的富有成效的形式”，他与另一名科学家狄拉克一道被授予1933年诺贝尔物理学奖。他终于摘取了这项世人仰慕的最高科学大奖，他的工作赢得了国际科学界的普遍承认和尊敬。消息传来，不仅薛定谔本人非常高兴，奥地利国内舆论也欢欣鼓舞，纷纷报道，这是奥地利的荣誉，薛定谔为自己的祖国第二次赢得了诺贝尔物理学奖。
16、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。
17、科学的统一是薛定谔毕生的信念和追求。他是理性主义者，坚信自然界是可以理解的，追求对自然界和谐统一的理解，从而导致了对科学统一的信念。薛定谔并非生物学专家，但他作为一个物理学家，用深邃的眼光对生命物质和遗传机制等问题发表的精湛见解，开拓了一种新的研究途径。薛定谔认为，他写作《生命是什么》的唯一动机，是揭示生命物质在服从迄今为止已确立的“物理学定律”的同时，可能涉及迄今还不了解的“物理学的其他定律”。《生命是什么》这本书的重大意义，并不止于倡导从分子水平探索遗传机制和生命本质，并且引入了“遗传密码”、“信息”、“负熵”等概念来说明一系列生命现象。它的深远意义还在于提出了下面这个重大问题：在一个生命有机体的空间范围内，在空间和时间中发生着的事件，如何用物理学和化学来解释？同时薛定谔对这一问题的初步解释和有益的尝试也正是他对生物学的主要贡献。由于薛定谔本人的声望，他提出问题的鲜明性和时机，使他的倡导和尝试给物理学与生物学的结合以极大的推动，薛定谔成为探索二者统一的先驱，同时促成了分子生物学的诞生。《生命是什么》一书，也就成为给予生物学界以革命的一个契机。
18、 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！”
19、对于地球生物而言，演化是没有方向的，完全是随机的行为。但是自然选择是有方向的，自然选择会挑选出适合环境的生物，让它们保留下来。而自然选择是依靠生物的繁衍和生存来起作用的。
20、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》。
21、在物理学中，熵(shang)用来衡量一个系统的混乱程度。一个系统越混乱，熵就越大。我们的宇宙就处在不断熵增的过程中(人也一样)，最终将归于热寂(通俗的说法就是玩儿完)。
22、佛家说：生命是大大小小的原子分子在刹那间的聚散离合。emm……佛学与分子生物学有某种异曲同工之妙。
23、今天我们将继续跟大家分享——集大成者薛定谔！
24、为什么基因结构涉及较少的原子，而较小的原子却能奇迹般持久地稳定地进行有规律有秩序的活动呢？现有的知识体系中，遗传机制和量子理论有密切的关系，甚至可以说遗传机制建立在量子理论的基础上。量子理论的伟大发现是在自然之书中发现了不连续的特点。
25、连续三个周56岁的薛定谔前往菲尔兹杰拉德大楼的演讲厅进行演讲，他探讨了量子物理学与生物学最新发现之间的关系。遗传性与物理学他处理的问题之一是遗传的本质。与之前其他人一样，薛定谔为这一现象所震撼：在普通细胞分裂(有丝分裂，有机体生长的方式)和生殖细胞生成(减数分裂)过程中，染色体都能够精确地复制。你的身体能够长到现在这般大小，其间经历了数万亿次的有丝分裂，并且在整个复制与倍增的过程中，遗传密码显然也得到了精确的复制。从而，基因能准确无误地传递给下一代。
26、有性生殖还有一个缺点，那就是有性生殖过程中，自我复制的准确率不是很高。但恰恰是这种自我复制准确率不是很高的生物，更容易适应地球环境。
27、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！
28、 薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题：什么是量子力学的观测？观察或测量都与人的主观有关，而人在箱外，所以必须打开箱子才能决定猫的死活。谁都知道箱中猫的死活是由铀的衰变决定的——衰变前猫是活的，衰变后猫就死了，这与是否有人打开箱子进行观察毫不相干。
29、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。
30、 读者会说：“不就是一只假想的猫吗，让霍金开枪打死不就完了。
31、所以毛病出在观测的主观性上，应该朝这个方向寻根究底。
32、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。
33、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。
34、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。
35、也许是苏轼笔下的寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟。哀吾生之须臾，羡长江之无穷。挟飞仙以遨游，抱明月而长终。知不可乎骤得，托遗响于悲风。(决定论)
36、尽管《生命是什么》的一些思想极富远见，而且毫无疑问激发了一些在20世纪科学中扮演重要角色的人物，然而数十年努力解决遗传密码问题中涉及的实验和理论与薛定谔的演讲并没有直接联系，历史学家及当时的参与者对薛定谔贡献的重要性有所分歧。
37、有机体通过新陈代谢(吃、喝、呼吸和同化)，能够避免很快衰退为惰性的“平衡”态。生命有机体在不断增加自己的熵，从而趋向于最大熵状态---死亡。为了延缓生命体趋向于最大熵状态，只能从环境中不断吸取负熵。新陈代谢可以使有机体消除一些不得不产生的熵，从而使有机体维持在稳定的底熵水平来维持组织。人无法避免衰老，但是可以通过健身、护肤品等来延缓自身的衰老，尽可能使自身处于有序的状态，延缓无序状态的到来。
38、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。
39、 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。
40、后来的事实证明，薛定谔将量子力学应用于生物学问题，从量子与原子尺度上的探讨基因分子结构的突变，基于当时的量子力学、生物学、生命科学水平，难有突破。所以不久以后的二十年，量子生物学逐渐被陷入了低潮。直到20世纪70年代，美籍瑞典物理学家、诺贝尔物理奖评委佩尔-奥洛夫·勒夫丁(Per-OlovLwdin)发表了质子隧穿效应(protontunnelingeffect)作为DNA突变的另一种机制。他在论文中指出，一个新的研究领域叫做“量子生物学”(QuantumBiology)。
41、 但是有一个大的问题：它要求波函数突然坍缩。
42、熵，是来自于物理学热力学第二定律的一个词。
43、处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。例如，电子可以同时位于几个不同的地点，直到被观察测量(观测)时，才在某处出现。这种事如果发生在宏观世界的日常生活中，就好比：我在家中何处是不确定的，你看我一眼，我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能；在你看我之前，我像云雾般隐身在家中，穿墙透壁到处游荡。
44、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”。
45、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。
46、1943年，诺贝尔物理学薛定谔在都柏林三一学院做了一个系列演讲，将其对生命的理解和思考公之于众，次年这个系列演讲被整理成书出版，即是这本极具影响力的小书——《生命是什么》。
47、点击图片阅读：科学需要女性：美国第一位女性职业天文学家诞辰200周年纪念
48、《生命是什么？活细胞的物理观》埃尔温·薛定谔(ErwinSchrödinger)剑桥大学出版社(1944)
49、无生命与生命似乎有着很强的关联，却又有着无法逾越的鸿沟。薛定谔在科学研究中将自己的灵感用一种通俗的方式解释给大家。以下是书本摘抄与汇总内容。
50、 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。
51、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。
52、薛定谔的“生命已负熵为生”，有点过于深奥，我们从生物学本身来解释生命为什么会走向死亡。
53、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。
54、薛定谔的《生命是什么》，凡学生物的，无人不知无人不晓。与生物毫无干系的我，是如何读起的呢？
55、 下一步是否拿一只真的猫来做实验呢？不可能！首先是无法将之与周围环境隔离——置于真空中的猫马上会死掉。
56、量子理论证明了原子尺度的系统行为是不同的，非常小的系统天然只具有一些不连续的能量，称之为特殊的能级，从一种能量状态转变为另一个能量状态，是相当神秘的事件，通常被称为量子跃迁，能量并不是一个系统的唯一特征，转变到能量较低的状态，可以通过辐射的形式消耗多余的能量，自发完成一组特定原子的不连续状态，能让这些原子构成一个分子。
57、生命之所以可以维持，是因为生命体可以不断地从环境中吸收负熵，排泄出较高的熵增，也就是“新陈代谢”，生命可以以此对抗熵增并存活。比如：树木还活着的时候，树木就不会变得松散。
58、薛定谔的这本书给出了另一种不同于心灵鸡汤、玄学、哲学的答案，也许它更能从主观和实际上给予你指导，更加现实，也可以让你领悟当下做什么行为去改变你的困境。
59、Nature|doi:1038/d41586-018-06034-8
60、链接：https://pan.baidu.com/s/194-uEQg2bXlXL22sql1ueQ 提取码：s0uv 书名：生命是什么
61、三一学院地处都柏林的中心，它那灰色的三层新古典主义建筑环绕在草坪和运动场周围。校园的最东头是另一栋灰色建筑，落成于1905年，则是另一种截然不同的风格。那是菲尔兹杰拉德大楼，或者依据其门楣上刻的字叫“物理实验楼”。这栋楼的最顶层是一个演讲厅，1943年2月第一个周五的傍晚，400余人聚集在这里，坐在漆过的木质长凳上。
62、在《生命是什么？》的激励下，多位物理学家成为了卓具影响力的生物学家：克里克、本泽尔(SeymourBenzer)、威尔金斯(MauriceWilkins)等等。但从当代评述来看，领会薛定谔的密码本是有机体的一种主动程序这一精髓的生物学家并不多。
63、生命是什么？最终还是要回到哲学问题上，决定论与自由意志。决定论是人的一切活动，都是先前某种原因和几种原因导致的结果，人的行为是可以根据先前的条件、经历来预测的。自由意志指能在各种可能的方案中，进行选择，决定行动的能力。有些哲学家认为人没有自由意志，是按照自然定律控制着“原子运动”的人，身体作为一台纯粹的机械装置的作用，遵循着自然规律。也有哲学家试图调和自由意志和决定论，认为二者可以相容。但从微观角度量子力学并没有支持自由意志，只是于微观世界物质具有概率波等存在不确定性，不过其依然具有稳定的客观规律，不以人的意志为转移。生命现象极端复杂，迄今人们对生命现象的认识任然处于“盲人摸象”的水平。
64、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。
65、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。
66、生命是什么？意识是什么？人是什么？人类的未来会怎样……跟随薛定谔的步伐，你将走进一个崭新而迷人的世界。
67、生命有机体是一种宏观系统，系统的部分行为符合纯粹的力学定律和热力学定律。那么生命的特征是什么？一块物体符合什么样的条件，我们才能说它是有生命的。答案就是当它能够持续做某些事，不断运动与环境进行物质交换，而且和没有生命的物质相比，它能够在类似的条件下持续更长时间。正是由于生物会避免迅速地衰退到惰性的平衡状态，所以才显得神秘莫测。
68、1956年，薛定谔在剑桥三一学院做了另一个系列演讲，讨论意识的物质基础、心智是否有进化的趋势、科学与宗教、感官之谜等问题，后集结成《意识和物质》一书。迄今为止，书中讨论的观点，仍启发着国内外一流的思想家、生物学家……
69、1935年，他们合作的成果便是一本合著的德文出版物——《关于基因突变和基因结构的本质》，其更广为人知的名字是“三人论文”。三人团队得出结论，基因是分子般大小的不可分的物理化学单位。他们还提出，突变与分子中化学键的改变有关。尽管他们已尽最大努力，然而基因的本质及其确切的大小，仍然无从得知。薛定谔在都柏林向听众讲述遗传的本质时，他不得不给出一个解释，就是基因到底包含什么。然而即使在当时最为前沿的理论——“三人论文”，也没能回答这个问题。因此，薛定谔仅用逻辑来支持他的假设，认为染色体“包含了个体未来发育和成熟个体机能的全部模式的密码本”。这是首次有人明确提出基因可能含有密码，或者更简单地说，基因就是密码。
70、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。
71、熵，简单说描述的是事物从有序走向混乱的状态。
72、生物之所以能够一直活着，是因为它们能够不断从环境当中获得负熵。生物真正来维生的东西就是负熵。通过从环境中获得秩序，维持组织性，生命以负熵为生。也就是说他们会从外界源源不断的获取负熵，去抵消其生命行为产生的熵增加，这样才能让它稳定维持在相对较低的熵水平上。
