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埃尔文·薛定谔 著

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535787699

版次：1

商品编码：11874964

包装：平装

开本：32开

出版时间：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：244

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：科普爱好者

　　以又死又活的薛定谔猫著称的薛定谔写下的探查生命真正奥秘的有力尝试，是现代分子生物学的《汤姆叔叔的小屋》。 数学物理学家彭罗斯作序。

内容简介

　　《生命是什么》是20世纪的伟大科学经典之一。它是为门外汉写的通俗作品，然而事实证明它已成为分子生物学诞生和随后DNA发现的激励者和推动者。本书把《生命是什么》和《意识和物质》合为一卷出版，后者也是他写的散文，研究了那些自古以来就使哲学家困惑的问题。本书*后的自传，通过对他一生的回顾和引人入胜的描述，提供了他从事科学研究的背景材料。

作者简介

　　埃尔温·薛定谔（1887-1961），奥地利物理学家。20世纪的前30年中物理学经历了一次大革命，解决了微观运动的基本规律问题。薛定谔生活在这个时代，1926年他提出了波动力学，是量子力学的标准形式之一。薛定谔因此而获得诺贝尔奖。后来他的兴趣转向生命科学，1943年写的《生命是什么》，为分子生物学的诞生作了概念上的准备。

精彩书评

　　“这本书是一个有着多个晶莹刻面的瑰宝……人们可用不多几个小时去阅读它，而在一生中不再忘却。”

　　——《科学美国人》

　　 “在这本小书中薛定谔清晰地简明地回答了一个科学家企图解开生命奥秘时碰到的很大部分概念上的问题，它是大学生的必读书。”

　　——保罗·戴维斯

目录

第一部分 生命是什么.
前言
序言
第一章 经典物理学家走近这个主题
1 研究的一般性质和目的
2 统计物理学 结构上的根本差别
3 一个朴素物理学家对这个主题的探讨
4 为什么原子是如此之小
5 有机体的活动需要精确的物理学定律
6 物理学定律是以原子统计力学为根据的，因而只是近似的
7 它们的精确性是以大量原子的介入为基础的第一个例子（顺磁性）
8 第二个例子（布朗行动，扩散）
9 第三个例子（测量准确性的限度）
10 n律
第二章 遗传机制
1 经典物理学家那些绝非无关紧要的设想是错误的
2 遗传的密码本（染色体）
3 通过细胞分裂（有丝分裂）的个体生长
4 在有丝分裂中每个梁色体是被复制的
5 染色体数减半的细胞分裂（减数分裂）和受精（配子与合）
.6 单倍体个体
7 减数分裂的突出性质
8 交换，特性的定位
9 基因的最大尺度
10 小的数量
11 持久性
第三章 突皮
1 “跳跃式”的突变——自然选择的工作场地
2 它们生育同样的后代，即它们是完全地遗传下来了
3 定位，隐性和显性
4 介绍一些术语
5 近亲繁殖的有害效应
6 一般的和历史的陈述
7 突变作为一种罕有事件的必要性
8 x射线诱发的突变
9 第一定律，突变是个单一性事件
10 第二定律，事件的局域性
第四章 量子力学的证据
1．经典物理学无法解释的持久性
2．可以用量子论来解释
3．量子论一不连续状态一量子跃迁
4．分子
5．分子的稳定性有赖于温度
。。。。。。

精彩书摘

　　奉献在读者面前的这本小书是薛定谔的名著《生命是什么及对意识和物质的思考》。这本书分两大部分，第一部分《生命是什么》是基于作者1943年在英国都柏林三一学院高等研究院的系列讲演，曾单独发表于1944年，以后在1945，1948，1951， 1955，1962年多次再版。第二部分包括有关意识和物质的讨论的6篇论文，发表于1956年10月剑桥三一学院的Tarner讲座，以《意识和物质》的书名首次发表于1958年，除了上述两部分外，书末还附了薛定谔本人在1960年写的自传。1967年上面两个部分合在一起，由剑桥大学出版社出版，至今已重印过20余次，这个译本是根据2000年版译出的。

　　埃尔温·薛定谔1887年生于维也纳，1920~1933年往来于德国、瑞士等地，1925年发现了波动力学（量子力学的一种标准形式），1933年由于这个重大发现获诺贝尔物理奖。1939年后开始在英国定居，直到1956年回维也纳，1962年去世。本书的两个部分都是他在英国时期作的演讲和写的论文。薛定谔的父亲是植物学家，受到父亲的熏陶，薛定谔在幼年时期就对生物学和达尔文进化论有着浓厚的兴趣。也许这提供了一个基础和动力，使他能在物理学中取得如此重大成就后，又转向生命科学的研究。

　　薛定谔的《生命是什么》这本小册子在生物学界极负盛名，被称为“分子生物学中的《汤姆叔叔的小屋》”，意思是指这本书可看做分子生物学的开端，好像《汤姆叔叔的小屋》是黑奴文学的开端一样。在那个传统生物学占统治地位的年代，“这本书的出版给生物学增添了异彩”。很多在生物学中做出过重要贡献的科学家如霍尔丹和克里克，都承认受到过这位具有高度独创性的缜密思维的物理学家在本书中提出的许多观念的影响；事实上，沃森和克里克就是在薛定谔的影响下去分析遗传物质DNA的。正如彭罗斯1991年在本书前言中说“这本书一定会跻身于20世纪最有影响的科学著作之列，它代表了一位物理学家力图理解真正的生命之谜的有力尝试。这位物理学家的深刻洞察力在很大程度上已经改变了人们对世界组成的理解”。

　　那么，《生命是什么》这本著作中谈了一些什么问题呢？主要谈了三个问题，一是从信息学的角度（尽管那时中农的信息论还没有诞生）提出了遗传密码的概念（尽管伽莫夫提出DNA密码假设是10年后的事），提出了大分子——非周期固体——作为遗传物质（基因）的模型；二是从量子力学的角度论证了基因的持久性和遗传模式长期稳定的可能性；三是提出了生命“以负熵为生”，从环境中抽取“序”来维持系统的组织的概念，这是生命的热力学基础。

　　从20世纪的30年代开始，物理学家就开始闯到生物学的前沿——遗传学中来了。因为那个年代生物学已经发展到染色体和基因的水平，为了用实验方法研究遗传就必须研究突变。1927年缪勒发现X射线是强有力的基因突变剂，短时间内就能人工产生几百个突变体。德布吕克在玻尔的影响下，转向了生物学。1932年玻尔在“光和生命”的论文中宣称“用严格的物理学术语来解释生命的本质，我们是否还缺少某些用来分析自然现象的基本资料……在这种情况下，人们不得已把生命的存在看做是无须再作解释的生物学研究起点”。为了寻找玻尔所说的基本资料，德布吕克和生物学家通力合作，研究X射线诱发基因突变的规律。在1935年的论文中指出基因所占的体积大体上与10个原子距离作为边长的立方体相同，也就是说一个基因大约只包含1 000个原子。这个结论比遗传学的繁育实验和直接细胞学观察得到的基因体积小三四个数量级。薛定谔紧紧抓住了这个事实进行了透彻分析。第一，他认为基因中存在一种微型密码，“一个基因，也许是整个染色体纤丝，是一种非周期性的固体”，正是它，包含了足够多的信息，可以充当密码的负载者；第二，他强调一个基因包含原子数量之少，是无法克服涨落效应的；而一种遗传性状可维持若干世代，达几百年之久，这种持久性无法用经典物理学解释。但是上述矛盾可以从刚刚发现的量子力学获得满意解释。因此基因的奥秘中蕴藏了量子力学。薛定谔从空间大小（微型）和时间范围（持久性）两个方面对基因研究后，得到了上面两个极为重要的结论，这构成了生命的分子基础。

　　20世纪50年代以后分子生物学的发展如火如荼，90年代以后基因信息学的崛起，如旭日东升，究其起源，都和薛定谔这本小书中阐述的观点紧密相关。

　　基因序列资料的积累已如天文数字，并且还在以指数方式增长。基因信息学向何处去？重温薛定谔的论著，我们受到了进一步的启发。例如：第一，由微型密码构成的序列如何决定生物大分子系统的结构，从而决定这个系统的生命功能？从密码和序列到生命功能之间，有一个重要环节，这就是结构。因此，由DNA序列预测编码蛋白质的基因及蛋白质三维结构是一个核心问题；第二，如何由序列的各种单元间的相互作用给出基因表达的顺序？生命密码的信息如何在时间轴上展开？第三，如果说，薛定谔微型密码概念的正确性和价值在今天已经得到了充分展示，那么，他的关于遗传稳定性和可变性的量子力学解释似乎尚有更多发挥的余地，这是否将会引起分子进化理论的重大变革呢？

　　本书第二部分《意识和物质》主要讨论了四个问题（除了第五章科学与宗教中介绍了时间的观念及爱因斯坦、玻耳兹曼有关时间的物理工作外）：

　　第一，意识的形成与生物体的学习密切相关。当一个情景一旦出现，对它的正确反应便形成意识。如果再不断重复这些情景，它又从意识中逐渐隐退，成为无意识反应。从应用的角度讲，构造学习机器（如基于神经网络的学习机）可从这个观点中获得启示。

　　第二，意识对于生物进化有反作用。行为的变化与体质的变化相平行，后者的偶然变化（据达尔文）会引起前者的变化；而前者的变化，某些特征的有效使用又影响选择，影响体质、器官，使其朝着有利的方向变异。薛定谔认为光靠达尔文的“偶然积累”，无法解释某些物种具有的那些特殊技能和习惯的形成和遗传固定。为了避免人类这个物种的停滞不前，必须注意行为对于进化的意义，因为“高智商的人类可以按自己的选择来行事”。

　　第三，阐明“客观性原则”作为一种科学方法的必要性。即使对于感知过程的研究，也必须坚持这一原则，即把认知主体排除在客观世界之外。同时薛定谔也深刻地指出这一方法的局限性，“建成我们世界的材料完全产生于作为意识器官的感知……但意识本身在它构建的世界里又是一个陌生者，在这个世界里没有它的生存空间”，“无论生理学发展到多么先进的水平……在任何地方你都看不到性格特征……虽然它们的存在对你来说如此肯定”。科学研究必须借助仪器，但仪器永远无法代替观察者，观察者的感官最终还是要介入，因此上述矛盾仍然存在。

　　第四，为什么众人意识中的世界是相同的，合成一个单一的世界？为什么单一意识的形成能以许多细胞许多次大脑为基础？前半主要是一个认识论问题，后半则是一个可能尚未完全解决的科学问题。

　　读了薛定谔的这本小书，给人两个突出的印象。第一，他总是面对原始的科学问题，紧密联系实验，抓住关键。第二，他缜密的逻辑。尽管受生物问题的复杂性和本书的性质所限，没有使用数学，但论述处处体现出严格的逻辑关系。因此，这本书像其他对人类思想有巨大影响的著作一样，“提出了一系列一旦被掌握其真实性就显而易见的论点”。

　　近代科学是从伽利略、牛顿开始的，已经形成了一种规范，这个科学规范有两个特点。第一是实证性，伽利略继承了文艺复兴的先进思想，“我们的一切知识全都来自我们的感觉能力”，“经验是一切可靠知识的母亲，那些不是从经验里产生，不接受经验检定的学问，那些无论在开头、中间或末尾都不通过任何感官的学问是虚妄无实的，充满谬误的”。唯有充分重视实验，才能摆脱中世纪哲学的桎梏，这是伽利略成为近代科学之父的原因。第二是理性，任何实验都必须与推理相结合，才能去粗取精、弃伪存真，最好的最严密的推理工具是逻辑、是数学，看上去非常隐晦、非常复杂、非常困难的问题，如果懂了逻辑精神，一步一步推理，就变成很简单、很明了、很容易了。伽利略十分重视数学，他说“自然之书是用数学语言写成的，没有数学，一个人只能在黑暗的迷宫里徘徊”。牛顿《自然哲学的数学原理》一书的写法就是借鉴欧几里得的《几何原本》。试问，如果没有数学的精密的推演，如何能证明天体运动和地面上抛物，是由于同一种力——万有引力呢？所以实证性和理性的结合便形成了四百年来的科学传统和规范，这种结合在物理学中特别是20世纪的物理学中表现得最为完美和富有成果，相对论和量子论是这种结合的典范。薛定谔正是把近代物理学的这种思维方法运用到生命科学的基本问题中来的；这本书取得巨大成功的原因也就不言而喻了。

　　杨振宁在回答成功“秘诀”的问题时，特别提到了两个原因，一个是面对物理学的原始问题，另一个是不排斥数学，要成功地运用数学。这两点和薛定谔在本书中体现出的特点和方法不谋而合。

　　读这本书，给人以享受。当我们学到牛顿定律，F＝ma；学到量子论，E＝hν；学到相对论，E＝mc2；学到统计物理学，S＝kln W，不禁大为惊讶，原来自然界的基本规律是如此简单而美妙！一个对科学怀有兴趣，对自然没有丧失好奇心的人都会想：“那么下一个自然科学领域内的自然界的基本规律在哪里呢？”薛定谔这本书似乎告诉我们：“你看，它就在那里！闪闪发光！它就埋藏在那里！等待人们去发现。”

　　在这本书的翻译过程中，我们深感专业科学工作者和语文工作者的密切合作，对于译好一本普及科学思想的名著是多么重要。老版的What is life？每一小节都加了序号，而新版没有序号，为了阅读查阅的方便，我们在翻译中按老版加了节序号。另外，为了便于读者理解本书的思想，译者在页下增加了一些注，并标明“译者”字样，以区别于原注。

　　……

前言/序言

　　前言

　　在1950年初，当我还是一名学数学的年轻学生时，我读的书并不是很多，但我还是读了一些埃尔温·薛定谔的论著，至少是读完了这本书。我总是发现他的著作很吸引人，包含令人兴奋的新发现，能使我们对生活其间的这个神秘世界获得一些真正的新了解。在他的论著中，没有比他的短篇名著《生命是什么》更具有上述典型特征的了。我认识到这本书一定会跻身于本世纪最有影响的科学著作之列。它代表了一个物理学家力图理解一些真正的生命之谜的有力尝试，这位物理学家的深刻洞察力在很大程度上已经改变了人们对世界组成的理解。尽管这本书所涉及的交叉科学内涵之广博在当时是罕见的，但对于非专业读者和希望成为科学家的年轻人来说，它的笔触又是那样亲切、轻松和谦虚。的确，很多在生物学领域做出过重要贡献的科学家（如霍尔丹和克里克），都承认受到过这位具有高度独创性和缜密思维的物理学家在本书中提出的诸多观念的影响，尽管他们并不总是完全同意他的观点。

　　正如许多对人类思维有较大影响的著作一样，它提出了一系列一旦被掌握，其真实性就显而易见的论点；然而令人不安的是这些观点至今仍被大部分人所忽视，虽然他们本应对此有更深入的了解。例如，我们不是经常听到“量子效应与生物学研究没有多大关系”，或者“我们吃东西是为了获取能量”这样的议论吗？这说明了薛定谔在《生命是什么》一书中所论述的内容直至今日仍然适用。它确实值得一读再读。

　　罗杰·彭罗斯

　　1991年8月8日

　　序言

　　人们普遍认为，科学家总是对某一学科具有广博深邃的第一手知识的，因而他不会就并不精通的论题去著书立说的。这就是所谓的尊贵者负重任。可是，为了目前这本书的写作，我恳请放弃任何尊贵——如果有的话，从而也免去随之而来的重任。我的理由是：

　　我们从先辈那里继承了对于统一的、无所不包的知识的强烈渴望。最高学府（大学，大学一词在英文中和普遍性同字根）这个名称使我们想起了从古到今多少世纪以来，只有普遍性才是惟一可打满分的。可是近100多年来，知识的各种分支在广度和深度上的扩展使我们陷入了一种奇异的两难境地。我们清楚地感到，一方面我们现在还只是刚刚开始在获得某些可靠的资料，试图把所有已知的知识综合成为一个统一的整体；可是，另一方面，一个人想要驾御比一个狭小的专门领域再多一点的知识，也已经是几乎不可能的了。

　　除非我们中有些人敢于去着手总结那些事实和理论，即使其中有的是属于第二手的和不完备的知识，而且还敢于去冒把自己看成蠢人的风险，除此之外，我看不到再有摆脱这种两难境地的其他办法了。要么，我们的真正目的永远不可能达到。

　　这就是我的意见。

　　语言的障碍和困难是不能忽视的。一个人的本民族语言就像一件合体的外衣，可是当它不在身边而不得不另找一件来代替时，此人是绝不会感到很舒服的。我要感谢因克斯特博士（都柏林三一学院）、巴德赖格·布朗博士（梅鲁圣巴里克学院）；最后，我还要感谢S�盋�甭薏�茨先生。几位朋友费了很大力气使新外衣适合我的身材；而我有时不肯放弃自己设计的式样，还给他们增加了不少新麻烦。当然，如果书中还残留一些独创式样的不妥，那责任在我而不在他们。

　　很多节的标题本是作为页边的摘要写上去的，每一章的正文应该前后连贯地读下去。

　　E�毖Χㄚ�

　　都柏林

　　1944年9月

　　第一章经典物理学家走近这个主题

　　“我思故我在。”

　　——笛卡儿

　　1.研究的一般性质和目的

　　这本小册子是一位理论物理学家对大约400名听众作的一次公开讲演。虽然一开始我就指出这是一个难懂的题目，即使很少使用物理学家最吓人的武器——数学演绎法，讲演也不可能是很通俗的，可是听众却基本上没减少。其所以如此，并非由于这个题目太简单，以致不必用数学就可以解释明白了，而是因为问题过于复杂，不可能完全用数学语言来表达。讲演至少还有一个特点，它还较为通俗，讲演者试图把那些介于生物学和物理学之间的基本概念，既向物理学家也向生物学家讲清楚。

　　尽管实际上涉及的问题是多方面的，但我的任务只限于讲一个想法——对一个重大问题做一点小小的评论。为了不迷失我们的方向，先把计划简要地勾画出来也许是有用的。

　　这个讨论得很多的重大问题是：

　　一个生命有机体的范围内在空间和时间中发生的事件，如何用物理学和化学来解释？

　　这本小册子力求阐明和获得的初步答案概括为：

　　今天的物理学和化学在解释这些事件时显出的无能，绝不应成为怀疑它们原则上可以用这些学科来诠释的理由。

　　2.统计物理学结构上的根本差别

　　如果说，只是为了对那些过去没有做成功的事重新激发起希望，那么上述这个注释就显得过于平淡了。更为积极的意义在于我们想说明，物理学和化学的这种迄今为止的无能为力是经过充分论证了的。

　　今天，由于生物学家，主要是遗传学家近三四十年来的创造性工作，关于有机体真实的物质结构及其功能的了解已经足以精确地说明，现代物理学和化学为什么还不能解释生命有机体范围内在空间和时间中所发生的事件。

　　一个有机体的最具活性部分的原子排列及其相互作用方式，和迄今所有的物理学家和化学家作为实验和理论研究对象的所有其他的原子排列是根本不同的。除了深信物理学和化学的定律始终是统计力学性质的那些物理学家外，其他人会把我所说的这种根本差别看成是无足轻重且容易发生的。这个说法可能显得有点笼统。这个问题要到本书末第七章的第7～8节才来讨论。这是因为认为生命有机体的活性部分的结构非常特别，和物理学家或化学家在实验室里用体力或在书桌边用脑力所处理的任何物质完全不同，这种看法同统计力学的观点有关系。F�盙�钡滥显诹狡�富有启发性的论文中强调了这个观点。见《科学》（Scientia）24卷，78期，10页，1918年（《物理化学能否描述生物学现象》）；《1929年斯密斯学院报告》第309页（《生命的秘密》）。既然生命有机体的活性部分具有如此特异的结构，要把物理学家或化学家曾经发现的定律和规则直接应用到这种系统的行为上去，而这个系统却又不具有作为这些定律和规则的基础的结构——要能直接应用，这几乎是难以想象的。

　　不能指望非物理学家能理解我刚才用那么抽象的词句所表达的“统计力学结构”中的精确含义，更不必说去鉴别这些含义之间的关系了。为了让叙述增添一点声色，我先把后面要详细说明的内容提前讲一下：一个活细胞的最重要的部分——染色体纤丝——可以颇为恰当地称为非周期性晶体。迄今为止，在物理学中我们碰到的只是周期性晶体。对于一位并不高明的物理学家来说，周期性晶体已是十分有趣而复杂的东西了；它们构成了最有吸引力和最复杂的一种物质结构，由于这些结构，无生命的自然界已经使物理学家费尽心思了。可是，它们同非周期性晶体相比，还是相当简单而平庸的。两者之间结构上的差别，就好比一张是重复同一花纹的糊墙纸；另一幅则是堪称杰作的刺绣，比如说，一条拉斐尔Raffaèllo Sanzio（1483~1520）文艺复兴时期著名的意大利画家。他的绘画在生动优美之上又有高度的理想加工，奠定了西方近代绘画的典范风格，有画圣之称。他创作了大批壁画（如《雅典学派》）、圣母画、祭坛画和肖像画。——译者花毡，它显示的并不是单调的令人讨厌的重复，而是那位大师精致的、有条理的、富含意义的设计。

　　把周期性晶体称为最复杂的研究对象之一，当然是对专门的物理学家而言。实际上，有机化学家在研究越来越复杂的分子时，已经非常接近“非周期性晶体”了，我认为其实那就是生命的物质载体。因此，有机化学家对生命问题已做出了重大贡献，而物理学家却几乎毫无建树，也就一点也不奇怪了。

　　3.一个朴素物理学家对这个主题的探讨

　　在简要地说明了研究工作的基本观点——或者不如说是最终的视角——以后，让我来描述一下如何走近这个主题。

　　首先我打算解释一下什么是“一个朴素物理学家关于有机体的观点”。这里我是指一位物理学家可能会想到的那些观点。这位物理学家在学习了物理学，特别是物理学的统计力学基础以后，开始思考有机体的活动和功能的方式。他忖量自问：根据学到的知识，根据比较简明的基本的科学观点，能否对这个问题做出一些适当的解释呢？

　　他发现是能够做出解释的。下一步他就把理论预见和生物学事实作比较。比较结果说明了他的观点大体上是合理的，但需要做一些修正。如此下去，他就逐渐接近于正确的观点，或者谦虚点说，接近于自己认为正确的观点。

　　即使在此我是正确的，我也不知道这条探索途径是否真正是最好的和最简单的。不过，这毕竟是我的途径。这位“朴素物理学家”就是我自己。除了这一条曲折的道路外，我找不到通往这个目标的更好的更清晰的方法。

　　4.为什么原子是如此之小

　　阐明“朴素物理学家的观点”的一个好方法是从这个可笑的、有点滑稽的问题开始的：为什么原子是如此之小？首先，它们确实是很小的。日常生活中的每一小块物质都含有大量的原子。为了让听众理解这一点，可以有许多例子，但没有比开尔文勋爵William Thomson Kelvin（1824~1907）英国物理学家。是热力学第二定律的两个发现者之一，在电磁学领域（包括电磁测量、电工仪器等方面）也有重要贡献，是大西洋海底电缆的建造者。——译者所引用的例子更能给人以深刻的印象：假定给一杯水中的分子一个一个做上标记，再把这杯水倒进海洋，然后彻底搅拌，使得有标记的分子均匀地分布在全世界的七大洋中；如果你从海洋中任一处舀出一杯水来，将发现这杯水中大约有100个已标记的分子。 当然，你不会正好找到100个（即使这个结果是经过精确计算的）。你可能找到88个、95个、107个或112个，但也不会少于50个或多到150个。预期“偏差”或“涨落”是100的平方根，即10个。统计学家是这样来表达的：你将找到100±10个。这个注释可暂时略过，后面还会提到的。它为统计学的 n律提供了一个例子。

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简单翻了一下还没仔细看，总体还说应该还不错，值得一看。

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好书

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薛定谔的猫……

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书的内容不错，包装很差

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薛定谔的猫……

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