技术:生命是什么？薛定谔从物理学探索人类生命奥秘

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汤超从物理学和生物学结合的角度，我们可以一览古典堂奥，进入薛定谔的科学王国，探索人类生命的神秘。

副本来源:知识分子微信公共平台刊登在微信公众号《何帆研究书》上

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北京大学定量生物学中心主任汤超教授在财新智囊团举办的第二期“金融圈读书会”上出色地解读了薛定谔《生命是什么》的书。

汤超从物理学和生物学结合的角度，我们可以一览古典堂奥，进入薛定谔的科学王国，探索人类生命的神秘。

1 .什么是物理学

什么是生命？ 关于这个问题，不同的人给出了不同的答案。 信徒认为生命是上帝的作品。 文学家把生命作为感情的载体。 是化学还是化学化学？现在作为分子生物学分子生物学

作为只是徒劳无功作为一种作为初期初期初期，只是徒劳而已，只是徒劳而已。

但是，这个假说和行星有逆行现象等，在一点上观测到的天文现象不一致。 如何解释这种现象？ 天才天文学家托勒密修正了“地底说”，提出各行星在“本轮”上匀速旋转，本轮的中心在“均轮”上围绕地球旋转。 这个理论很好地描述了天体运行的轨道。 这是根据观测数据提出对现有理论的修正。

哥白尼觉得这个理论太复杂了，提出了“日心说”。 “日心说”只是一个假设，没能更好地说明天体的运行。 因为哥白尼假设天体的运行轨道是圆形的。 现在我们知道天体的运行轨道是椭圆形的。 更重要的理由是当时的观测不正确。 之后，丹麦科学家第谷准确观测了大量的天体数据，他的助手开普勒利用这些数据，提出了我们现在熟悉的行星运动三条法则。

后来牛顿认为三个法则只是揭示了表面现象，没有说明天体运动的本质。 他认为更基本的东西是重力。 牛顿提出了万有引力定律和牛顿运动定律，更简洁地概括了开普勒的三个定律，统一了所有力学运动。

这是物理学迅速发展的通常规律:首先进行观测，积累数据，然后提出假设和一点独象模型。 这些模型可能是粗糙的表面上的，但随着数据越来越准确和丰富，会出现更简洁、深入和普遍的理论。 在这个过程中，牛顿发明了微积分等新的分解工具也开发出来了。

2 .从物理学中理解生命

物理学家开玩笑说在物理学家看来，所有的问题都是物理学的问题。 薛定谔认为物理学有助于理解生命的本质。

在薛定谔的时代，科学家还不完全理解遗传的物质基础是什么。 我们不知道dna是长链的双螺旋结构，也不知道dna的内部构成成分，也不知道遗传物质是核酸。 当时的技术条件只能识别染色体。

薛定谔观察到生物学家用x射线发生突变。 他进一步发现x射线影响的原子数量很少，也就是说与突变相关的原子数量很少。 为什么会有这么大的影响呢？ x射线一照射苍蝇就不长翅膀或没有眼睛。

薛定谔推测原子本身不可能有太多新闻，真正的遗传密码在基因里。 一个基因中含有的原子数量少就不能克服摆动效果，但遗传性状的稳定性来自基因的结构。 不是物理物理物理上的物理上述结构而是上述。 。 。 。 。

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现在生命科学正在经历第三次革命。 这次革命最大的优点是生命科学和物理、化学、工程学不再是简单的交叉，我里面有你，你里面有我，共同快速发展，共同驱动。

生命科学和物理学有什么共同点？ 既然生命体连是自然的一部分，就不能逃避最基本的物理法则。 蜻蜓的翅膀和波音747的翅膀一样符合流体力学的原理。 菠萝、向日葵和松果有螺旋圈，但这个螺旋圈符合斐波那契数列法则，暗中符合黄金分割的美学原理。

细胞内的内质网( endoplasmic reticulum )是遍布细胞内部整体的膜状网，连接着细胞核。 科学家们发现内质网的结构类似于为了多停车辆而制作的螺旋形多层停车场。 根据微分几何的说明，该结构可以最小化能耗，最大化表面积。

3 .生命的未来

当然，生命科学的进步不仅仅是在现有的数学、物理学中的应用，而且随着生命科学的迅速发展，一定会刺激新的数学、物理学的进步。 我们通过研究行星运动发明微积分，通过研究通信发明新闻论，生命科学也需要与之相适应的新数学。 我们知道生命可以解决新闻。。 我们也随着技术的进步，解决电脑和手机等新闻的能力迅速发展，但与生命体解决新闻的能力相比，这些人造物体的能力依然很低。

ibm制造的电脑战胜了人脑，取得了电视百科知识大赛的胜利，但ibm告诉我他们的电脑在解决新闻时消耗的能量是100千瓦，人脑只消耗20瓦 从这个角度来看，ibm电脑确实赢不了。 从解决新闻时消耗的能量来看，计算机比不上最低水平的大肠杆菌。 研究生命科学的时候，我觉得常用的数学工具行不通。 也许随着越来越多的物理学家、数学家关注生命科学我们可以开发出适合生命科学的新数学工具。

生命科学的迅速发展，可能会引起新的技术革命，对我们的生活、经济产生巨大的影响。 基因组测序技术发展迅速，未来基因组测序的价格大幅下降，可能会对医疗领域产生巨大影响。 合成生物学也取得了突破性的进展。

现在，一些企业试图让细菌吃树，产生酒精，用酒精制造能量。 基因技术也将产生革命性的突破，这将引起越来越多的科学伦理争论。 我们要进一步推进科学研究，加强科学伦理的研究和讨论。

然后应该加强科学的普及，建立在科学解体的基础上对公共政策的讨论。 例如，转基因农作物对人体和环境的潜在负面影响和化学、农药对人体和环境的负面作用有多轻，这必须用数据和事实来说话，不能仅限于意气风发的争论和迷信的阴谋论。

最近讨论的另一个话题是“奇点”，一些未来的科学家预测未来的计算机智能可能会与大脑智能汇合，人类进化的下一步可能是机器人。 这个说法很有趣，但没有人说清楚进化的未来到底是什么。 从某种角度来说，进化失去了原意。 进化论讲适者生存，评价适者生存的标准是其子孙越来越多，但现在的社会精英会有越来越多的子孙吗？ 成功者有一百个孩子吗？

现在人类的预期寿命比以往大幅度提高。 这是公共卫生的改善，第二是抗生素，当然营养的改善也有一定的作用。 也许我们从适者生存中所有人都变得平等了。 生存能力低的人现在有同等的生存机会。

从原本就视若无睹的牛顿物理开始探索我们看不见的东西。 我们，电磁，量子力学。 从()开始，牛顿，一直在探索我们看不见的东西( )。 。 ())(.

作为； 我们先发明的数学是微积分吗？ 学生也摇头。 其实，这正是科学不断进步的原因。

科学的进步从承认自己的无知开始，科学从推测开始，在迅速的发展中不断修正自己本来的观点。 这是薛定谔的“生命是什么”给我们的启示。 (发表|汤超整理|李远校正|何帆)

(汤超，物理学家。 北京大学讲座教授，前沿交叉学科研究院执行院长，北京大学定量生物学中心主任。 )中被调用，将出现故障