生命的法则（之一） 生命是什么？| 钱立峰Jennife

导读：科学与人文原来是相通的；科技越进步，就越需要用人文的光辉来浇灌，也越需要人性之中善的力量。

生命的法则（之一）

生命是什么？

文|立峰

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1944年，薛定谔在新书《生命是什么》里，问出了一个石破天惊的问题：生命是什么？

薛定谔养的那只可怜的猫咪 至今生死未卜

但这位量子物理学家，却远不是第一个提出这个问题的学者。

两千多年前的亚里士多德将生命与灵魂联系在一起，认为灵魂是构成生命的基本元素。古希腊语中“灵魂”psuhe一词的原意，即是生命的气息。

但是灵魂却看不见、摸不着，以亚里士多德为代表的神秘主义，并没能把灵魂的概念解释清楚。而事实上，像这样用一个抽象名词来解释另一个的论证方法，并没有多少说服力，这只是一种循环论证而已。

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但灵魂说，作为对生命的唯一认知，一直到17世纪才遇到了像样的挑战。法国哲学家笛卡尔就企图用科学方法来解释生命现象，其忠实追随者沃康松Vaucanson甚至做了只机械鸭子。在发条驱动下，鸭子不但能扇动翅膀、吃下食物，甚至还会消化、排泄。

但很遗憾，这种机械主义虽然新奇，却没有足够说服力。机械鸭子只是个玩具，生命现象可比简单的机械，要复杂得多。

沃康松的机械鸭子

后来，瑞典化学家贝采利乌斯Berzelius，提出了生命的活力论，认为生命的活力之源，来自生物体内特殊的化学物质。而且，这些化学物质只存在于生命体内部，而非自然界。(贝采利乌斯Berzelius与道尔顿Dalton、拉瓦锡Lavoisier一起，被称为现代化学之父。)

接着，微生物学的开拓者巴斯德Pasteur也提出了类似观点。巴斯德在研究糖的发酵时，发现只有活酵母才能催化发酵过程，说明发酵是一种只有生命才具备的化学反应。他认为生命和非生命的界限，以是否拥有专属于生命体的活力反应来判断。(巴斯德Pasteur是狂犬病疫苗的发明人，也是巴氏消毒法的发明人。)

巴斯德被称为疫苗之父

两位生物化学大牛判断生命与非生命的标准，是看一种东西体内是否存在活力物质或活力反应。他们采用的虽然是现代生物化学方法，但与亚里士多德用灵魂来检验生命相比，似乎也没有多少本质的区别。

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我们常常会说“煮熟的鸭子飞不了”。鸭子在煮熟前后那一瞬间的物质构成并没有任何变化，但却有着生命和非生命的本质区别。这说明除了实实在在的物质，生命的发生和存续，一定还需要些别的东西。

如果把生命比喻成一家公司，那么构成生命的蛋白质、糖、脂肪、DNA等物质，就好比公司里的厂房、生产线和原材料等等硬件。显然有了硬件，公司并不会自动运转，这时所需要一个关键因素，便是人。只有具有能动性和创造力的人，才是能够组织生产和经营，创造利润与价值的关键因素。

那么同样，能构建生命，赋予物质结构以活力、或灵魂的要素，究竟是什么呢？量子力学领域的大牛薛定谔的野心是，将量子力学运用到对分子生物学的思考中来，并试图回答这个关于生命的永恒问题。

在那本著名的《生命是什么》里，薛定谔最为经典的观点是：生命以负熵为生。翻译一下便是：活着，就是对抗热力学第二定律。

那么什么是熵？熵entropie是德国物理学家克劳修斯Clausius1854年提出的概念，是指系统的混乱程度。热力学第二定律是说，在任何孤立系统里，总体的混乱程度会不断增加，直到达到混乱的最大化，使系统到达一种新的平衡。

简而言之，热力学第二定律所描述的，是一个熵增的过程。比如将牛奶倒入咖啡、落樱回归泥土，抑或金属被不断锈蚀、腐尸被细菌分解、岩石被岁月风化。所有这些现象，都是从有序到无序的熵增过程，均是符合热力学第二定律的现象。

但生命，却又显得多么得有序。当生物体从外界摄入养分，便有一系列极其复杂的生物化学反应，自发地在体内发生、产生能量；又使得无数细胞、脏器等组织功能，在一个神奇的生命系统中，精细分工、协作运转。

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可见，生命恰恰是为了对抗熵增的、从无序到有序的过程，如果哪一天你无力对抗了，那么离你生命终结的时刻，便也不再遥远了。

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如果我们只专注于热力学第二定律，很可能会觉得，生命现象好像压根儿就没机会出现啊？如果大自然必然走向不可逆的无序，那么又如何可能在无序当中，无中生有地产生如此复杂精密、富有秩序的生命体来呢？

不光如此，生命体在其存续过程中，必须始终保持这种高度的精准和有序，这恰好又是与热力学第二定律背道而驰的。难道所有生命，都是逃出自然规律之外的异类吗？

答案显然是否定的。但是要回答这个问题，还是得回到热力学第二定律，因为该定律所描述的熵增现象有个前提，它是在一个孤立系统中，才会发生的。

那么，什么又是孤立系统呢？——即没有能量和物质的输入或输出的系统。

换句话说，只要有能量、物质的持续输入，那么热力学第二定律便打开了一扇后门：在一定的空间和时间内，混乱程度会持续下降，也就是所谓的负熵。

所以，能量是生命的根本动力，是维持生命存在必不可少的要素。持续的能量输入，使得生物高度精密的组织构造得以运转，使生命得以维系。

薛定谔说，生命体存在的前提，是持续地摄入熵值较低的养分和能量，并排出熵值较高的废弃物。即只有能够从环境当中攫取负熵的生物，才是拥有生命和活力的。

动物从食物中获得能量、攫取负熵；而植物主要的负熵来源，就阳光所赋予的能量。所以，动物摄取养料、植物接受光照，都是生物为了维持生命、对抗热力学第二定律所做的努力，也是薛定谔书中的原话——生命以负熵为生。

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对于什么是生命？不同的人、从不同角度观察，也许会得到不同的答案。

从普通人的角度看，生命是活力四射、生机盎然的自然万物；从生物化学家的角度看，生命是可被感知的有机与无机的界限；如果从遗传学家的角度看，生命是带有DNA遗传信息、能自行复制和繁衍的个体……

生物学家尹烨说，人有眼耳鼻舌身意，所以会有色声香味触法；而人与动植物的区别，则在于“意”和“法”。我们之所以健身、学习、提升自己，就是在用更多的生命活力，来增加“负熵”，尽己所能远离“熵增”。

而在攀爬知识高峰、提高生命维度的过程中，我们会惊异地发现，科学与人文原来是相通的；科技越进步，就越需要用人文的光辉来浇灌，也越需要人性之中善的力量。如果掌握了大量技术的人，总想着如何去毁灭世界的话，那么世界将变得多么可怕？

薛定谔出版《生命是什么》是1944年，他也奏响了揭示生命进化中的微观遗传学的先声。薛定谔从物理学的角度，分析了生物的遗传和变异现象，并推测基因是一种十分有序的非周期性晶体，而染色体是遗传的密码本。

但这本薄薄的小书却堪称经典、魅力巨大，一时间风靡了整个世界，吸引了一大批物理学家转行投身微观遗传学的研究，其中就有位名叫克里克Francis Crick的年轻人。

1953年，克里克和搭档，年仅25岁的沃森James Watson，共同发现了DNA的双螺旋结构，一举震惊世界。他们双双在1962年获得诺贝尔生理学奖，就此叩开了分子生物学的大门，也为人类打开了一个重新认识整个世界的窗口。

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（本文未完待续）

参考资料：

1、《生命科学50讲》，作者：王立铭，浙江大学生命科学教授。