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分享丨薛定谔如何谈生命

“我们热切地想知道自己从哪里来到何处去,但唯一可观察的只有身处的这个环境。这就是为什么我们如此急切地竭尽全力去寻找答案。这就是科学、学问和知识,这就是所有精神追求的真正源泉。

——埃尔温?薛定谔”

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提起薛定谔,大家最熟悉的,莫过于他那只神秘的猫。

把一只猫关在装在一个封闭的盒子里。盒中放置一个与放射性物质相连的释放装置。镭的衰变存在几率。如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有毒气的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。

根据量子力学理论,放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,因此猫也处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

但根据常识,不可能存在既死又活的猫,必须在打开容器后,才能得到确定的结果。

薛定谔的猫实验是量子力学重要的思想实验。除量子力学外,他的成就还涉及分子生物学、统计学、热力学、波动力学等等。他的重要著作:《生命是什么?——活细胞的物理面貌》,就是南茜有幸读到的书籍之一。02大佬的著作少不了晦涩的专业术语。不过南茜发现,这本书的主旨很简单。薛定谔就想搞明白一个问题:为什么原子这么小?而原子构成的生命,为什么这么大?说实话,童年的我,也思考过这个问题:为什么原子这么小?我们身边所有的事物,都由成千上亿的原子构成,这不是很麻烦吗?求知欲是人类进步的重要推动力。相比普通人,科学家也不过是守住了孩提的天真与好奇,在看似理所应当的现象上穷“追”不舍,孜孜不倦,做了很多人都想做,但没有真正去做的事情。

我们的任务不是去发现一些别人还没有发现的东西,而是针对所有人都看见的东西做一些从未有过的思考。

——埃尔温·薛定谔言归正传。为了讲清楚上面的问题,薛定谔铺垫了一大堆科学定律,一步一步地推导出合理的解释:首先,有机体的运作需要精确的物理定律;其次,在有机体中起作用的物理定律基于一种原子统计学定则,即:单个原子做无序的热运动;只有大量原子合作时,原子行为的准确性才会随原子数目逐渐增加;第三,原子行为的偏差遵循“√n律”。也就是说,如果一个有机体包含个原子,那么出现偏差的原子数就是10,相对误差为10%。为了使偏差尽可能地小,n要尽可能地大。由于平方根是一个比较苛刻的条件,因此有机体即便有百万个原子,也不为多。03

于是我们懂了:生物有机体必须具有足够多的原子,才能使误差足够小,从而承担起所有的生命活动。呼吸、循环、遗传、繁殖……任何一点儿纳米级别的偏差,都能给生物体造成致命打击。基因突变导致的癌症,就是活生生的例子。

生命是精巧的,美丽的,也是脆弱的。

人类所处的世界如此广阔,而我们只能通过大师凿开的缝隙,向知识的宇宙窥探。大师的著作如琼浆玉液,盛满各种甘露精华,在日光月色洗礼后,熠熠生辉,宛如钻石。

薛定谔这部著作,还谈论了遗传机制、基因突变、晶体与非晶体、正熵与负熵、热力学定律以及自由意志。内容丰富,逻辑清晰,真是让人沉醉不已。

最后,我想引用歌德的一句名言,作为此文的结语:

“存在是永恒的;因为有许多法则保存了生命的宝藏,而宇宙用这些宝藏装饰了自己。”

南茜祝大家安。

END

参考文献

[1][奥地利]埃尔温薛定谔.生命是什么?(汉译世界学术名著丛书)[M].北京:商务印书馆,(10).

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