物理学家眼中生命本质揭秘：从《生命是什么》探寻生命的终极奥秘

无论我们觉得生命有多么神奇，哪怕是有神论者，只要是现代人，就无法否认生命无法脱离基本物理学框架，物理是比生物学更底层的科学。不过，生命又和我们熟知的太阳、黑洞、星云截然不同。那么，在理论物理学家眼中，生命的本质究竟是什么呢？

今天要和大家聊的内容来自一本书，书名是《生命是什么》。这本书是薛定谔的经典生命科普著作。很多人了解薛定谔，是因为他在量子力学领域的成就，他提出的薛定谔的猫思想实验，几乎成了量子力学的代名词。

但你可能不知道，薛定谔在生物学领域也有着极为重要的贡献。他不只是著名的量子力学家，还是前沿学科分子生物学的奠基人，他对生物学的思考，主要就集中在这本薄薄的小书里。

在《生命是什么》中，薛定谔围绕生命是什么这个主题，主要探讨了三个问题。

第一个问题，生命靠什么来繁衍和遗传？他预测生命是通过基因把遗传信息传递给后代的，而基因本质上是一种非周期性晶体。这究竟是怎样的一种存在呢？咱们后边慢慢说。

第二个问题，生命靠什么来不断进化？薛定谔认为，正是恰到好处的量子跃迁，才能导致基因突变，让生命的进化成为可能。而这里的量子跃迁，正是连接量子力学和生命科学的纽带。

第三个问题，生命靠什么来维持运转？薛定谔提出，生命是以负熵为生，靠不断从外界吸收秩序来维持自身的运转。

接下来，我们就一一展开说说这三个问题。

先看第一个问题，生命靠什么繁衍和遗传。在薛定谔的时代，生物学对遗传机制的理解还很有限。但他凭借物理学家的敏锐直觉，推测生命的遗传信息是由基因传递的。他认为基因是一种非周期性晶体，这种晶体的结构不像普通晶体那样重复排列，而是有着独特的、非周期性的结构，这使得它能够储存大量的遗传信息。后来的科学研究证实了他的推测，DNA的双螺旋结构就是这种非周期性晶体的典型代表，它承载着生命的遗传密码，决定了生物的性状和特征，从一代传递到下一代。

再来说第二个问题，生命靠什么不断进化。薛定谔将量子力学的概念引入到生物学中，提出量子跃迁是基因突变的关键。在微观世界里，量子跃迁是粒子在不同能量状态之间的跳跃。在生命的遗传物质中，这种量子跃迁可能会导致基因的突变。而基因突变是生物进化的原材料，那些有利于生物生存和繁衍的突变会被自然选择保留下来，从而推动生命不断进化。这就像一座桥梁，把量子力学的微观世界和生命科学的宏观进化过程连接了起来，让我们看到了生命进化背后的物理本质。

最后是第三个问题，生命靠什么维持运转。薛定谔提出了负熵的概念。熵是物理学中用来描述系统混乱程度的量，熵增是一个自然的趋势，系统会逐渐变得无序。但生命是一个高度有序的系统，它要维持自身的运转，就必须对抗熵增，也就是吸收负熵。生命通过从外界摄取食物、能量等，将外界的有序性吸收进来，转化为自身的有序结构，从而维持生命活动。比如我们吃的食物，包含着各种有序的分子结构，经过身体的代谢，这些有序性被用来构建我们的身体组织、维持生理功能，同时将代谢产生的无序物质排出体外，以此来保持自身的有序状态。

通过对这三个问题的探讨，薛定谔从物理学的角度为我们揭示了生命的本质。他让我们看到，看似神秘的生命现象，其实都可以在物理学的框架下找到解释。这不仅加深了我们对生命的理解，也为生物学和物理学的交叉研究开辟了新的道路。《生命是什么》这本书，就像一把钥匙，为我们打开了从物理学家视角洞察生命奥秘的大门，让我们得以在科学的海洋中，更深入地探寻生命的真相。