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生命是什么 : 物理学家对生命的理解和思考


生命是什么 : 物理学家对生命的理解和思考

作  者:[奥]埃尔温·薛定谔

译  者:景杰

出 版 社:天津人民出版社

出版时间:2020年09月

定  价:39.00

I S B N :9787201163185

所属分类: 科普读物  >  生物世界    

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TOP内容简介

      20世纪30年代末到40年代,量子物理创始人之一、“虐猫狂人”埃尔温·薛定谔,不再满足于鼓捣纯粹的物理学,在叔本华和东方玄学的影响下,思考兴趣转向了生命和心灵领域,至此开启了分子生物学的新时代。

     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》。
  薛定谔在本书中探讨了量子物理学与生物学*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。

TOP作者简介

埃尔温?薛定谔,奥地利物理学家,量子物理奠基人之一,以著名的波动力方程开创了波动力学,并因此荣获1933年诺贝尔物理学奖。后来,这位“天真的物理学家”兴趣转向生命科学,专为门外汉创作的《生命是什么》一书,却吸引了许多物理学家转投生物学,对现代生物学产生脱胎换骨的巨大影响。

TOP目录

第一卷 生命是什么?

序言………………………………………………………………………… 3

第一章 经典物理学家的研究方法……………………………………… 5

1. 研究的一般性质和目的… ………………………………………… 5

2. 统计物理学方法——结构上最根本的差异… …………………… 6

3. 朴素物理学家的研究方法… ……………………………………… 7

4. 原子为什么这样小?… …………………………………………… 8

5. 生物体的活动需要精确的物理定律… ………………………… 10

6. 物理定律是基于原子统计学的,所以只是近似结果… ……… 11

7. 原子量与精确性成正比的第一个例子(顺磁性)… ………… 12

8. 第二个例子(布朗运动,扩散)… …………………………… 14

9. 第三个例子(测量准确性的极限)… ………………………… 17

10. n 定律… ……………………………………………………… 18


第二章 遗传机制……………………………………………………… 20

1. 经典物理学家的重要设想是错的… …………………………… 20

2. 遗传的密码本(染色体)… …………………………………… 21

3. 生物体的生长基于细胞分裂(有丝分裂)… ………………… 23

4. 有丝分裂中每个染色体都复制… ……………………………… 23

5. 染色体数减半的细胞分裂(减数分裂)和受精(有性生殖)…… 24

6. 单倍体个体… …………………………………………………… 25

7. 减数分裂的突出性质… ………………………………………… 27

8. 交叉互换;遗传特性的定位… ………………………………… 28

9. 基因的大小… …………………………………………………… 30

10. 极小的数目……………………………………………………… 31

11. 持久性…………………………………………………………… 32


第三章 突变…………………………………………………………… 33

1.“跳跃式”突变——自然选择的基础………………………… 33

2. 它们具有纯育性,即它们完美地被遗传了下去… …………… 35

3. 定位,隐性和显性… …………………………………………… 36

4. 解释一些术语… ………………………………………………… 39

5. 近亲繁殖的危害性… …………………………………………… 40

6. 综合性和历史性的评价… ……………………………………… 42

7. 突变是小概率事件的必要性… ………………………………… 43

8. X 射线诱发突变…………………………………………………… 43

9. 第一定律 突变是单一性事件… ……………………………… 44

10. 第二定律 事件的局限性……………………………………… 45


第四章 量子力学的证据……………………………………………… 48

1. 经典物理学无法解释的持久性… ……………………………… 48

2. 可以用量子论来解释… ………………………………………… 50

3. 量子论——非连续状态——量子跃迁… ……………………… 50

4. 分子… …………………………………………………………… 52

5. 分子的稳定性由温度决定… …………………………………… 52

6. 数学插曲… ……………………………………………………… 53

7. 第一个修正… …………………………………………………… 54

8. 第二个修正… …………………………………………………… 55


第五章 对德尔布吕克模型的讨论和检验…………………………… 58

1. 遗传物质的概貌… ……………………………………………… 58

2. 观点的独特性… ………………………………………………… 59

3. 一些传统的误解… ……………………………………………… 60

4. 物质不同的“态”… …………………………………………… 61

5. 真正重要的区别… ……………………………………………… 62

6. 非周期性固体… ………………………………………………… 62

7. 压缩在微型密码中的丰富内容… ……………………………… 63

8. 与事实作比较:稳定的程度;突变的不连续性… …………… 64

9. 自然选择的基因的稳定性… …………………………………… 65

10. 突变体较低的稳定性…………………………………………… 66

11. 温度对不稳定基因的影响小于对稳定基因的影响…………… 66

12. X 射线如何引起突变… ………………………………………… 67

13. 射线的有效性与自然突变率无关……………………………… 68

14. 可逆的突变……………………………………………………… 68


第六章 有序、无序和熵……………………………………………… 70

1. 从模型得出的重要一般性结论… ……………………………… 70

2. 基于“有序”的“序”… ……………………………………… 71

3. 生命物质避免向平衡衰退… …………………………………… 72

4. 生命以“负熵”为生… ………………………………………… 73

5. 熵是什么?… …………………………………………………… 74

6. 熵的统计学意义… ……………………………………………… 75

7. 从环境中获取“序”来维持的组织… ………………………… 76

   第六章的注解… ………………………………………………… 77


第七章 生命是基于物理学定律的吗?……………………………… 79

1. 有机体中可能存在新定律… …………………………………… 79

2. 生物学现状回顾… ……………………………………………… 80

3. 物理学现状的总结… …………………………………………… 81

4. 鲜明的对比… …………………………………………………… 82

5. 产生序的两种方式… …………………………………………… 83

6. 新原理并不违背物理学… ……………………………………… 84

7. 钟的运动… ……………………………………………………… 85

8. 钟表装置的运动归根到底还是统计学… ……………………… 87

9. 能斯脱定理… …………………………………………………… 87

10. 钟摆实际就在绝对零度下工作………………………………… 88

11. 钟表装置与生物体的关系……………………………………… 89


后记……………………………………………………………………… 90

决定论和自由意志… ……………………………………………… 90

后记的注解… ……………………………………………………… 95


第二卷 意识与物质

第一章 意识的物质基础……………………………………………… 99

1. 问题… …………………………………………………………… 99

2. 一个尝试性回答… ……………………………………………… 101

3. 伦理观… ………………………………………………………… 105

第二章 理解的未来…………………………………………………… 110

1. 生物学走入死胡同?… ………………………………………… 110

2. 达尔文主义明显的悲观情绪… ………………………………… 112

3. 行为影响选择… ………………………………………………… 114

4. 伪拉马克主义… ………………………………………………… 117

5. 习惯和技能的基因固定… ……………………………………… 119

6. 智力进化的危险… ……………………………………………… 121

第三章 客观化原则…………………………………………………… 124

第四章 算术上的悖论:意识的单一性……………………………… 137

第五章 科学与宗教…………………………………………………… 150

第六章 感知的奥秘…………………………………………………… 165

自传……………………………………………………………………… 177


TOP书摘

1.研究的一般性质和目的

这本小书是由一位理论物理学家对大约四百名听众所做的一系列

公开讲座整理而成,即便没有采用物理学家最厉害的武器——数学推

导,这也绝非一个简单通俗的讲座。演讲者一开始就向听众说明,主

题比较深奥,但听众人数并没有大幅减少。不用数学推理,并不是说

这个问题简单;相反,这个问题过于复杂,无法用数学语言来解释。

另一个吸引听众的原因是,演讲者同时向物理学家和生物学家阐明了

最根本的概念,一个介于物理学和生物学之间的概念。

实际上,尽管本书的话题包含甚广,但作者的主要目标只是把最

大最重要的问题阐释清楚,提出自己的想法。为了使目标更加明确,

有必要事先简要作一下概述。

这个经常提到的最大最重要的问题是:这些发生在生物体内、随

着时间空间变化的事件能否用物理学和化学知识来解释?

这本小书争取给出一个初步答案:尽管目前的物理学和化学尚无

法解释这些事件,但将来一定可以,这一点不容置疑。


2.统计物理学方法——结构上最根本的差异

如果刚才的陈述仅仅是为了激起未来解决问题的希望,未免有些小

题大做。但如果强调的是当代学术领域的局限,意义就大不一样了。

如今,基于生物学家,特别是基因学家的创造性工作,在过去的

三四十年间,我们已经充分了解生物体的物质结构以及它们的功能,

可以明确地说,当今的物理学和化学确实无法解释那些发生在生物体

内,随着时间和空间不断变化的活动。

在生物体最重要的部分,原子的排列及其相互作用方式,和当

今物理学家、化学家用来做理论和实验研究的原子排列是有根本区别

的。然而这种区别很容易就会被忽视,除非他们非常了解,物理学和

化学的定律都是基于统计学。[1]因为从统计学的观点来看,无论他们

是在实验室中亲手操作,还是在书桌前苦思冥想,在生物体中,最重

要部分的结构与物理学家或化学家接触过的截然不同。所以,想把这

些已发现的定律直接应用到生物系统的行为上去是几乎不可能的。

我刚才使用的这些术语非常抽象,所以除了物理学家,我们不

奢望其他人能够理解这些术语在“统计学结构”上的区别,更别说去

辨别了。为了接下来的论述不那么枯燥,在这里我先把后面会详细解

释的内容概述一下,也就是一个生物细胞内最核心的部分——染色体

纤维,或者也可称为非周期性晶体。物理学中,我们迄今只接触过周

期性晶体。在一个普通物理学家看来,周期性晶体已经是非常有趣和

难懂了,因为它们参与构成了非生物界最迷人和复杂的物质结构。然

而,如果和非周期性晶体相比,它们却显得相当简单和枯燥。我打个

比方,它们之间的区别就像一张普通墙纸中简单重复的图案和一幅精

美的刺绣杰作,比如拉斐尔挂毯,绝不是无聊的重复,而是精巧、连

贯而有意义的伟大设计。

在物理学家眼中,周期性晶体是他们研究中最复杂的对象之一,

而有机化学家,在研究日益复杂的分子过程中,已经和非周期性晶体

(我认为这就是生命的载体)十分接近了,所以这也不足为奇,有机

化学家在生命问题上建树颇丰,而物理学家仍难以有所突破。


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