本文是物理學(xué)研究者還原薛定諤與記者對(duì)談的物理思辨撰文,從薛定諤的量子力學(xué)角度討論生命科學(xué):量子:生命的“原子核”的對(duì)話,從9個(gè)方面探尋了量子物理與生命科學(xué)之間的聯(lián)系。 來(lái)源環(huán)球物理,回歸de旅程整理編輯,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 記者:人們普遍認(rèn)為,科學(xué)是一件極端嚴(yán)肅的事情,因此科學(xué)家只應(yīng)該就自己的專業(yè)領(lǐng)域發(fā)表意見(jiàn),而對(duì)于那些并不精通的領(lǐng)域要心持謹(jǐn)慎,絕對(duì)不能胡亂發(fā)言。你倒好,生命科學(xué)并非你的專業(yè),而你不僅給400多位聽眾舉行公開演講,甚至還撰寫什么《生命是什么?》,闡述你關(guān)于生命科學(xué)的理論。常言道,尊貴者負(fù)重任,你就不怕誤人于歧途嗎? 薛定諤:物理學(xué)與生命科學(xué)表面上屬于兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域,但是從宏觀視野來(lái)看,無(wú)論是物理學(xué),還是生命科學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)等等,都不過(guò)是自然科學(xué)的一個(gè)門類或其中幾個(gè)門類而已。自然科學(xué)要發(fā)展,就必要要有人去總結(jié)各門類自然科學(xué)發(fā)展的最新成果,進(jìn)行歸納研究,從中總結(jié)出共性的規(guī)律,并用這些規(guī)律去指引具體學(xué)科的研究工作。 記者:你說(shuō)的絕對(duì)有道理。孤軍深入、各自為戰(zhàn),只會(huì)讓科學(xué)走進(jìn)死胡同。 薛定諤:科學(xué)家是干什么的?科學(xué)家就是要去總結(jié)普遍性。當(dāng)代最高學(xué)府叫“大學(xué)”,英語(yǔ)是“university”,含義就是“普遍性”,一種理論只有升華到放之四海而皆準(zhǔn)的水平,才是唯一可以打滿分的。遺憾的是,隨著當(dāng)代知識(shí)各個(gè)學(xué)科分支在廣度和深度上的拓展,諸學(xué)科之間的隔閡越來(lái)越大。絕大多數(shù)科學(xué)家不愿意跨出這一步,不愿意去超越學(xué)科進(jìn)行普遍性研究。這是很危險(xiǎn)的。你應(yīng)該知道在經(jīng)濟(jì)學(xué)中有一個(gè)叫做“格雷欣法則”的理論吧? 記者:經(jīng)濟(jì)學(xué)我不陌生,“格雷欣法則”,就是劣幣驅(qū)逐良幣法則,就是含金量小的貨幣越來(lái)越把含金量大的貨幣擠到到一邊去。 薛定諤:而在科學(xué)領(lǐng)域,也存在這樣一個(gè)規(guī)律,就是基礎(chǔ)性研究越來(lái)越讓位于分支學(xué)科。這種做法是很危險(xiǎn)的,我在上面說(shuō)過(guò)。 薛定諤:你看看,由于缺乏基礎(chǔ)性的、普遍性的研究,各門分支科學(xué)之間就缺乏必要的溝通,久而久之就導(dǎo)致各個(gè)分支學(xué)科也難以發(fā)展。生命科學(xué)長(zhǎng)期止步不前,就在于自我封閉。物理學(xué)長(zhǎng)期也止步不前,同樣在于自我封閉。這些科學(xué)家從來(lái)不去想想,如果從生命科學(xué)的角度去研究物理學(xué),如果從物理學(xué)的角度去研究生命科學(xué),或許別開洞天??墒菦](méi)有人愿意這樣做,沒(méi)有人敢于這樣做。 記者:確實(shí)是沒(méi)有人敢于去冒這個(gè)險(xiǎn)。弄不好會(huì)沒(méi)人罵作傻蛋一個(gè)。吃力不討好! 薛定諤:在這種情況下,就需要像我這樣的人,敢于利用自己并不精通的第二手資料,敢于超越自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域,去進(jìn)行總結(jié),去進(jìn)行研究,去進(jìn)行歸納,去進(jìn)行演繹。要推動(dòng)科學(xué)可持續(xù)發(fā)展,我看不出還有什么別的辦法。 記者:絕對(duì)真理,為你點(diǎn)贊!你這種敢于挑戰(zhàn)自己的精神值得我學(xué)習(xí),其實(shí)我也是這么做的。我對(duì)哲學(xué)問(wèn)題很感興趣,但是我覺(jué)得,如果不了解自然科學(xué),尤其是對(duì)最前沿的科學(xué)成果不了解,哲學(xué)研究就會(huì)走進(jìn)死胡同。德國(guó)哲學(xué)家維特根斯坦感嘆哲學(xué)衰落成為一種語(yǔ)言解釋工具,霍金也嘲笑哲學(xué)的可憐命運(yùn)。原因就在這里。你憑借你雄厚的物理學(xué)功底,去對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行研究,我相信肯定會(huì)有嶄新發(fā)現(xiàn)??煞穹窒?? 薛定諤:當(dāng)然可以 記者:生命是一種極其復(fù)雜的現(xiàn)象,關(guān)于生命的定義,也是五花八門,千奇百怪,從最基本的層面上講,你認(rèn)為生命的本質(zhì)是什么? 薛定諤:非生命現(xiàn)象的運(yùn)行路徑是從有序,經(jīng)歷平衡狀態(tài)而走向無(wú)序。生命現(xiàn)象的運(yùn)行路徑是由無(wú)序經(jīng)歷平衡狀態(tài)而走向有序。物理學(xué)家喜歡用“熵”這個(gè)詞來(lái)代表著某種混亂和無(wú)序,因此在我看來(lái)生命就是一種“負(fù)熵”,即與“熵”反其道而行之的一種現(xiàn)象。 記者:有點(diǎn)高深。 薛定諤:我再給你細(xì)細(xì)說(shuō)一下,一塊物質(zhì)什么時(shí)候可以被認(rèn)為是活的呢?答案顯然是:當(dāng)這塊物質(zhì)繼續(xù)在“做某些事情”、運(yùn)動(dòng)、和環(huán)境交換物質(zhì)能量等等的時(shí)候,而且期望它比一塊無(wú)生命的物質(zhì)在類似情況下“保持下去”的時(shí)間要長(zhǎng)得多。 記者:“死”物質(zhì)會(huì)如何呢? 薛定諤:與“活”物質(zhì)完全相反。當(dāng)一個(gè)非活的物質(zhì)或系統(tǒng)被孤立起來(lái),或把它放在一個(gè)均勻的環(huán)境里,由于各種摩擦阻力的結(jié)果,所有的運(yùn)動(dòng)都將很快停頓下來(lái);電勢(shì)或化學(xué)勢(shì)的差別消失了,溫度也由于熱傳導(dǎo)而趨向于變得均一。衰退就是走向死亡,于是整個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)便退化成為死寂的了無(wú)生氣的一團(tuán)物質(zhì)。這種極限狀態(tài),我們這些物理學(xué)家稱之為“最大熵”。 記者:還是有點(diǎn)專業(yè)。 薛定諤:還是其實(shí)也很簡(jiǎn)單。以人為例,作為生命的人,無(wú)論是肉體,還是精神,都是有秩序的,有規(guī)律的,而很少存在混亂和無(wú)序。作為死亡的人就不一樣,無(wú)論是肉體,還是就其精神,是以混亂而無(wú)序而為標(biāo)志的。 記者:程序正常的機(jī)器就是計(jì)算機(jī),而程序混亂的機(jī)器就是一堆破銅爛鐵。 薛定諤:你的理解力還可以嗎。 記者:我曾經(jīng)就事物變化的原因與亞里士多德交流過(guò),他說(shuō)在萬(wàn)物之中存在著某種潛能和活力,這種潛能和活力就是那種促進(jìn)物質(zhì)保持生命活力的根源。 薛定諤:現(xiàn)在還有很多人是這么認(rèn)為的。生命物質(zhì)是依靠什么來(lái)避免走向衰退的呢?顯然是新陳代謝,具體說(shuō)就是依靠不斷的吃、喝、呼吸以及同化。正是通過(guò)這種不斷的新陳代謝運(yùn)動(dòng),阻止混亂指數(shù),也就是熵值的不斷攀升,而保持生命的可持續(xù)存在和進(jìn)化。 記者:你總是提到“熵”這個(gè)概念,這個(gè)概念或者說(shuō)思想是不是有點(diǎn)太模糊了? 薛定諤:一點(diǎn)都不。熵的概念是一個(gè)完全可以精確測(cè)量的物理量,就如同一根棍棒的長(zhǎng)度、物體某時(shí)點(diǎn)的溫度、晶體的融化熱和物質(zhì)的比熱等概念一樣。在物體的溫度處于絕對(duì)零度,即大約-273°的時(shí)候,任何物體的熵都等于零。熵的增加量可以這樣計(jì)算:在過(guò)程中每一個(gè)小步中系統(tǒng)或物質(zhì)吸收的熱量除以吸收熱量時(shí)的絕對(duì)溫度,然后把一小步的結(jié)果加起來(lái)就是了。計(jì)算熵的單位是卡/攝氏度。 記者:越說(shuō)越專業(yè)了,到此為止吧,再說(shuō)我頭就暈了。 薛定諤:我倒覺(jué)得剛開始呢,好聽你的,淺嘗即止吧。 記者:我多次看過(guò)你的那本《生命是什么?》,我也知道你是把量子力學(xué)理論與生命科學(xué)理論結(jié)合在一起進(jìn)行研究,觀點(diǎn)很獨(dú)特,大數(shù)學(xué)家羅杰·彭羅斯告訴我說(shuō),發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的英國(guó)科學(xué)家克里克,就是在你這本著作的影響下作出劃時(shí)代重大貢獻(xiàn)的。這個(gè)一點(diǎn)也沒(méi)錯(cuò),克里克多次在自己的著作中說(shuō)過(guò)。好像另一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者沃森也是如此。不過(guò)他是在什么地方說(shuō)的,我有點(diǎn)朦朧了。 薛定諤:無(wú)意插柳…… 記者:提起生命科學(xué),一般人都有些了解,但提起量子力學(xué),好多人就感到陌生,因此,為便于你我的交流,也便于我以著作或文章的形式傳播你的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。 薛定諤:提起亞里士多德,你立即想到什么? 記者:地心說(shuō)。 薛定諤:提起哥白尼,你想到什么? 記者:日心說(shuō)。 薛定諤:提起牛頓你想到什么? 記者:萬(wàn)有引力? 薛定諤:什么叫萬(wàn)有引力? 記者:太陽(yáng)吸引月亮,月亮吸引太陽(yáng);太陽(yáng)吸引星星,星星吸引太陽(yáng);地球吸引月亮,月亮吸引地球……,總之,宇宙中的各個(gè)星球之間互相吸引。這就是萬(wàn)有引力,力的大小與彼此的質(zhì)量成正比,而與距離的平方成反比。 薛定諤:你看看,亞里士多德的理論、哥白尼的理論,牛頓的理論,有什么共同點(diǎn)? 記者:共性不多。 薛定諤:最典型的一個(gè)共性就是這些理論都是研究“大”物體的,無(wú)論是太陽(yáng)、地球、月亮,還是宇宙中的其他星球,都是一個(gè)個(gè)龐大的存在。與這些星球比較起來(lái),人類簡(jiǎn)直是微不足道。你人類無(wú)論如何去觀察它,你用燈光照射它,你用電流刺激它,甚至你用炸彈去轟炸它,人間我行我素,絲毫不會(huì)受到影響。 記者:這倒是,但是如果人類用核武器去對(duì)付它們,估計(jì)它們就會(huì)受到影響的。 薛定諤:確實(shí)如此。關(guān)于核武器,我們以后再談。我們不妨做個(gè)小結(jié),以亞里士多德、哥白尼、牛頓為代表的物理學(xué),是研究宏觀層面物理現(xiàn)象的,是研究“大”物體的,這些物體會(huì)越來(lái)越大,乃至達(dá)到無(wú)限。你同意嗎? 記者:同意,那你為什么不說(shuō)愛(ài)因斯坦呢? 薛定諤:你這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得好。你對(duì)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是不是了解一點(diǎn)? 記者:或是皮毛。我就知道在愛(ài)因斯坦看來(lái),光速時(shí)宇宙中運(yùn)行速度最快的物體,他就是以此為基礎(chǔ)建立了自己的宇宙理論和物理學(xué)體系。具體贏高包括諸如空間彎曲理論、質(zhì)量能量互換理論等等。 薛定諤:比可能還遺留了不少,愛(ài)因斯坦不僅研究宇宙這個(gè)“大東西”,在他的論文中,他還研究“光量子”,也就是光的顆粒這個(gè)“小”東西??梢哉f(shuō),愛(ài)因斯坦是一個(gè)“大”、“小”通吃的大科學(xué)家。 記者:你說(shuō)得好像有點(diǎn)不盡正確,牛頓出版了《光學(xué)》,里面對(duì)光學(xué)的研究似乎也很是深入嗎。 薛定諤:但有一點(diǎn)是不同的,牛頓對(duì)光的研究?jī)H僅局限于對(duì)光的組成部分進(jìn)行研究,從量子的角度來(lái)研究光,好像是從愛(ài)因斯坦開始的。不過(guò)真正的“量子力學(xué)之父”應(yīng)該是普朗克。 記者:普朗克? 薛定諤:普朗克是在1900年12月14日這一天提出“能量子”這個(gè)概念,他在后來(lái)的一篇論文中,又將此正式定名為“量子”,因此人們一般是把這一天看作是量子力學(xué)正式誕生的日子。有人把愛(ài)因斯坦說(shuō)成是量子力學(xué)創(chuàng)始人,我對(duì)此不予認(rèn)同。愛(ài)因斯坦是在1905年發(fā)表的論文中提出“光量子”這個(gè)概念,因此他對(duì)量子力學(xué)的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于普朗克。他的作用與普朗克不可同日而語(yǔ)。 記者:有一個(gè)問(wèn)題我不太明白,作為量子力學(xué)理論的創(chuàng)始人和提倡者,普朗克和愛(ài)因斯坦為什么后來(lái)又非常起勁地反對(duì)量子力學(xué),尤其是愛(ài)因斯坦,直到臨死,都對(duì)量子力學(xué)耿耿于懷。 薛定諤:關(guān)于普朗克,他本身是一個(gè)很保守的科學(xué)家,對(duì)任何新的理論都是比較抵觸的,即便這個(gè)新理論是他自己有意或無(wú)意提出來(lái)的。而關(guān)于愛(ài)因斯坦,他被人們普遍視為一個(gè)極其革命性的科學(xué)家,但這個(gè)人卻是極端的頑固和保守。 記者:這個(gè)評(píng)價(jià)好新鮮。 薛定諤:愛(ài)因斯坦的威望太高了,一般人真的不敢對(duì)他品頭品足。我不迷信任何人,我必須要說(shuō)出這一點(diǎn)。 記者:舉例說(shuō)吧。 薛定諤:自然可以。例如,從他的相對(duì)論人們很容易就能推演出宇宙要么是必然走向膨脹,要么是必然走向微縮這個(gè)結(jié)論,但他就是堅(jiān)持宇宙恒態(tài)理論,即便是采用造假搞什么莫須有的宇宙常數(shù),也要固守自己的觀點(diǎn)。尤其是讓我感到不可思議的是,當(dāng)俄羅斯的年輕科學(xué)家弗里德曼指出愛(ài)因斯坦的計(jì)算錯(cuò)誤時(shí),愛(ài)因斯坦竟然是惱羞成怒,讓人家下不了臺(tái)街。由于這種劣根性,愛(ài)因斯坦對(duì)人們提出的諸多量子力學(xué)新理論,如測(cè)不準(zhǔn)理論、量子糾纏理論,他都是采取冷嘲熱諷的態(tài)度。納粹政權(quán)曾經(jīng)說(shuō)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是瘋子的學(xué)術(shù),同樣愛(ài)因斯坦也攻擊過(guò)量子力學(xué)理論是精神病人的學(xué)問(wèn)。 記者:愛(ài)因斯坦真的說(shuō)過(guò)這樣的話? 薛定諤:他說(shuō)沒(méi)說(shuō)過(guò)這樣的話,你去研究吧??傊粋€(gè)科學(xué)家對(duì)科學(xué)事業(yè)的阻礙作用,往往都與這些科學(xué)家的聲望成正比。聲望越大,影響越是惡劣。量子力學(xué)理論雖然是目前最得到精確實(shí)驗(yàn)證明的理論,但由于受到愛(ài)因斯坦這個(gè)重量級(jí)科學(xué)家的阻撓,直到今天,人們對(duì)量子力學(xué)還沒(méi)有根本性的解釋。對(duì)好多量子力學(xué)現(xiàn)象,人們只能是知其然而不知其所以然。對(duì)此,愛(ài)因斯坦等人負(fù)有不可推卸的責(zé)任。愛(ài)因斯坦的后半生并不僅僅是虛度年華的后半生,簡(jiǎn)直就是一個(gè)阻礙科學(xué)發(fā)展的后半生。如果沒(méi)有愛(ài)因斯坦,不,如果沒(méi)有愛(ài)因斯坦的后半生,量子力學(xué)會(huì)大踏步向前邁進(jìn)很遠(yuǎn)的。 記者:愛(ài)因斯坦若聽到你的這個(gè)看法,他肯定會(huì)跟你玩命的。我還不得不提醒你,1931年瑞典科學(xué)院請(qǐng)愛(ài)因斯坦推薦諾貝爾獎(jiǎng)候選人,他推薦的可是你啊。你卻如此評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦,是不是有點(diǎn)不近人情? 薛定諤:愛(ài)因斯坦推薦我,我表示感謝。但對(duì)愛(ài)因斯坦,我必須有什么看法就如實(shí)說(shuō)出來(lái)。人情是科學(xué)的天敵,正如人情也是政治的天敵一樣。愛(ài)因斯坦是一個(gè)怪物,最激進(jìn)的革命性、最頑固的保守性,在他的身上竟然如此奇特地結(jié)合在一起。 記者:英國(guó)科學(xué)家克里克因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了基因的雙螺旋結(jié)構(gòu),從而揭開了“生命之謎”,也因而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)??死锟嗽诓煌瑘?chǎng)合多次承認(rèn)他受到了你的影響。我想知道,克里克與沃森的發(fā)現(xiàn)大概是受到你書中的哪個(gè)理論的啟發(fā)? 薛定諤:克里克和沃森,特別是沃森也到處說(shuō)他們因發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)就揭開了“生命之謎”,這是一種過(guò)度的夸張,生命的本質(zhì)是精神,是意識(shí),而不是幾塊骨頭、幾塊肉,幾泡尿,他們的雙螺旋理論能解釋精神和意識(shí)現(xiàn)象的來(lái)源?說(shuō)不清。對(duì)一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn),要實(shí)事求是地評(píng)價(jià)他們的價(jià)值,不要過(guò)度提升。 記者:你說(shuō)的原則,沒(méi)錯(cuò)。我也覺(jué)得他們的理論僅僅解決了生命的“物質(zhì)之謎”,而沒(méi)有解決生命的“精神之謎”。 薛定諤:這個(gè)評(píng)價(jià)比較客觀,即便是在物質(zhì)上,他們也僅僅是開了個(gè)頭。生命科學(xué)的后期發(fā)展你也是比較了解的。應(yīng)該不用我說(shuō)太多吧。如果說(shuō)我的理論對(duì)克里克產(chǎn)生什么影響,我估計(jì)是與我在書中說(shuō)“染色體纖絲”就是生命的物質(zhì)載體有關(guān)。 記者:應(yīng)該是這個(gè)原因。長(zhǎng)期以來(lái),人們一直把蛋白質(zhì)看成是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),就連我最景仰的人之一——恩格斯也說(shuō)什么“生命是蛋白質(zhì)存在方式”這類錯(cuò)誤的話。你直接點(diǎn)出染色纖絲是遺傳的核心物質(zhì),肯定對(duì)那些細(xì)心的生命科學(xué)家會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 薛定諤:你說(shuō)得很有道理,也很專業(yè)。我繼續(xù)講,任何物質(zhì)都有其最基本的構(gòu)成單位。不過(guò)物理學(xué)家、化學(xué)家和生物學(xué)家眼中的構(gòu)成單位在本質(zhì)上應(yīng)該是不同的。物理學(xué)意義上的構(gòu)成單位是“周期性晶體”,這種晶體物質(zhì)十分有趣而復(fù)雜,它們構(gòu)成了最有吸引力和最復(fù)雜的一種物質(zhì)結(jié)構(gòu),由于這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu),僅僅是無(wú)生命的自然界就讓我們的物理學(xué)家費(fèi)盡心思了。 記者:生命科學(xué)家眼中的構(gòu)成單位應(yīng)該是一種什么樣子呢? 薛定諤:如果說(shuō)自然界的構(gòu)成單位,姑且成為“周期性晶體”,是重復(fù)著同一花紋的糊墻紙,令人感到單調(diào)重復(fù),那么生命科學(xué)意義的那個(gè)構(gòu)成單位就是一幅堪稱杰作的刺繡,精致而有條有理。很顯然,兩者一個(gè)在天上,一個(gè)在地下。我把后者稱為“非周期性晶體”,生命活細(xì)胞中最具有活力的部分就是這個(gè),具體說(shuō)就是染色體纖絲這種物質(zhì),這才是生命的真正的“密碼本”。 記者:高見(jiàn),把你說(shuō)成是生命科學(xué)家也不為過(guò)分。 薛定諤:我不過(guò)是總結(jié)了有機(jī)化學(xué)家們的研究成果而已,他們是實(shí)驗(yàn)家,發(fā)現(xiàn)得了,總結(jié)不出來(lái)。這種現(xiàn)象太普遍了。 記者:荷蘭人德弗里斯在1902年發(fā)現(xiàn),即便是完全純種繁育的后代里,也會(huì)出現(xiàn)極少數(shù)的個(gè)體,比如說(shuō)幾萬(wàn)分之一二,出現(xiàn)了細(xì)微的但是跳躍式的巨大變化。這個(gè)現(xiàn)象能否用量子力學(xué)的理論來(lái)予以解釋? 薛定諤:首先我要更正你的一個(gè)說(shuō)法,你說(shuō)的這種現(xiàn)象叫做“突變”,你當(dāng)知道,突變并不是說(shuō)這種變化是相當(dāng)大的,而是這種變化是一種不連續(xù)的變化。 記者:不連續(xù)?我在看量子力學(xué)書籍的時(shí)候,經(jīng)??吹竭@個(gè)詞。 薛定諤:所謂連續(xù)就是指在變與沒(méi)有變之間存在若干中間狀態(tài),而突變是指在變與沒(méi)有變化之間不存在任何中間狀態(tài)。而并不是說(shuō)這種變化是很大的,甚至說(shuō)突變與變化大小幾乎無(wú)關(guān)。 記者:原來(lái)如此。 薛定諤:當(dāng)?shù)赂ダ锼拱l(fā)現(xiàn)突變現(xiàn)象的時(shí)候,量子論問(wèn)世不到2年,因此,當(dāng)時(shí)是不可能有人會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)度。不過(guò)我可以擔(dān)任這個(gè)角色了。你應(yīng)該知道,一個(gè)原子的性質(zhì),不是取決于原子核的性質(zhì),而是取決于原子內(nèi)電子的性質(zhì)。一個(gè)電子在常規(guī)的情況下,是沿著既定的軌道,按照特定的方向在運(yùn)作的。這種常規(guī)形態(tài)下的物理運(yùn)動(dòng),就是生命科學(xué)中遺傳現(xiàn)象得以存在的物理學(xué)基礎(chǔ)。這是常態(tài)。 記者:變異呢? 薛定諤:變異是生物進(jìn)化的變態(tài),體現(xiàn)在生物形態(tài)上就是出現(xiàn)明顯的不同于親代的變化。這種變化與原子世界中電子的躍遷現(xiàn)象是密切相關(guān)的。 記者:量子躍遷? 薛定諤:所謂的量子躍遷就是微觀狀態(tài)發(fā)生跳躍式變化的過(guò)程。由于微觀粒子的狀態(tài)常常是分立的,所以從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化常常是跳躍式的。量子躍遷發(fā)生之前的狀態(tài)稱為初態(tài),躍遷發(fā)生之后的狀態(tài)稱為末態(tài)。例如,原子在光的照射下從高能態(tài)放出一個(gè)光子而躍遷到低能態(tài)就是一種量子躍遷過(guò)程,稱為原子的“受激輻射”。此外,量子躍遷好包括第二層含義,那就是量子的變化在其方向上也不是隨意的,它們總是按照幾種特定的方向上做運(yùn)動(dòng)。也正是量子世界的兩種躍遷狀態(tài)的疊加,決定了生命世界進(jìn)化過(guò)程中必然會(huì)周期性地出現(xiàn)變異。 記者:量子躍遷應(yīng)該是一種主流,應(yīng)該是一種進(jìn)化的源泉吧? 薛定諤:沒(méi)錯(cuò),沒(méi)有遺傳,就沒(méi)有萬(wàn)物的延續(xù),沒(méi)有躍遷引起的變異,就沒(méi)有萬(wàn)物的進(jìn)化。 記者:明白。 記者:你把生命現(xiàn)象與量子世界聯(lián)系在一起進(jìn)行研究,確實(shí)是一項(xiàng)創(chuàng)舉。既然生命就是量子世界的運(yùn)動(dòng)方式,人們自然就可以通過(guò)干預(yù)量子的運(yùn)動(dòng)形式,而促進(jìn)生命形態(tài)按照人類的主觀愿望也發(fā)生相應(yīng)的改變。 薛定諤:當(dāng)然可以。在牛頓、愛(ài)因斯坦的宏觀物理學(xué)中,人類的力量與這些宏觀物體之間比較起來(lái)簡(jiǎn)直是小巫見(jiàn)大巫,人類對(duì)這些物體的觀察行為,基本上不影響這些物體的本來(lái)形態(tài)。山還是那個(gè)山,水還是那個(gè)水;星星還是那個(gè)星星,月亮還是那個(gè)月亮。也就是說(shuō),物質(zhì)世界的形態(tài)作為一種客觀的存在,它不依賴于人類的主觀行為而單獨(dú)地存在。 記者:主觀行為? 薛定諤:實(shí)驗(yàn)和觀察就是一種主觀行為。 記者:明白。難道微觀世界就不一樣了? 薛定諤:就是不一樣。 記者:我非常愿意聽聽。 薛定諤:萬(wàn)物都是由分子所構(gòu)成,分子都是由原子構(gòu)成,原子是由原子核和電子構(gòu)成,至于更小的微粒,我們就不說(shuō)了。我先來(lái)告訴你分子有多大。假定給一杯水中的分子一個(gè)一個(gè)做上標(biāo)志,你們中國(guó)人喜歡血腥的紅色,那我們就用紅色把這些分子涂成紅雞蛋一樣的東西吧。然后你把這杯水倒進(jìn)海洋,徹底攪拌,使得這些紅雞蛋一樣的分子均勻地分布在全世界的七大海洋中。如果你從海洋中任何一處舀出一杯水來(lái),你將發(fā)現(xiàn)這杯水中大約有100個(gè)紅雞蛋一樣的分子。分子之小可想而知了。 記者:原子能有多小呢? 薛定諤:我先問(wèn)你一個(gè)問(wèn)題,你不色盲吧? 記者:我弟弟比較嚴(yán)重,但我沒(méi)有。 薛定諤:那黃顏色你是能看得見(jiàn)你的。 記者:是的。 薛定諤:黃色光波是我們能在目前顯微鏡下看到的最小的東西了,即便是和這個(gè)最小的東西相當(dāng)?shù)奈⒘@锩妫舶鴰资畠|個(gè)原子,原子之小可想而知了吧。至于原子核、電子、光子……就不用說(shuō)了。你想像都想象不出來(lái)。 記者:“小”意味著什么? 薛定諤:“小”意味著我們?nèi)祟愐稽c(diǎn)點(diǎn)的觀察行為都能在微觀世界產(chǎn)生翻江倒海的影響。人類觀察微觀世界的那種感覺(jué),與在颶風(fēng)和海嘯的環(huán)境下觀察一個(gè)小蜜蜂的感覺(jué)是一樣的。一些量子力學(xué)家認(rèn)為在微觀世界,物質(zhì)的存在形態(tài)是一個(gè)永遠(yuǎn)也為人類無(wú)法把握的東西,人類要使之看起來(lái)像波,它就是波;人類要使之成為粒子一樣的東西,它們就會(huì)成為粒子。 記者:你的話讓我不得不總結(jié)出這樣的結(jié)論,那就是在宏觀世界,物質(zhì)的存在完全可以不依賴于人類的主觀行為而存在。而在微觀世界,物質(zhì)的形態(tài)則完全依賴于人類的主觀行為,人類的主觀行為決定了物質(zhì)的存在形式。 薛定諤:你這是哲學(xué)語(yǔ)言,我們就不要上綱上線了。你說(shuō)的話雖然需要斟酌一下,但其核心思想我是認(rèn)可的?;氐轿覀兊脑掝}上,既然,生命行為是一種量子行為,是一種依托分子、原子、電子等微觀粒子而進(jìn)行的量子化行為,人類自然就可以通過(guò)對(duì)量子世界施加影響,而促進(jìn)基因發(fā)生某種顯著的突變。 記者:理論上似乎無(wú)懈可擊。按照你的說(shuō)法,如果我們用某種放射性物質(zhì)去照射基因,就可以促使基因組織發(fā)生變化,進(jìn)而去改造物質(zhì),使之滿足人類的需求。一旦我們能做到這一點(diǎn),決定動(dòng)植物發(fā)展的,不再是達(dá)爾文筆下的自然選擇,而是我們?nèi)祟惖倪x擇了。自然選擇的世界,就會(huì)讓位于一個(gè)人擇的世界了。 薛定諤:這已經(jīng)不是一種可能性,而逐步成為一種現(xiàn)實(shí)性了。早在1901年,孟德爾著名論文的三位發(fā)現(xiàn)者之一——荷蘭植物學(xué)家德·弗里斯就針對(duì)人工誘發(fā)基因突變的前景指出:“對(duì)突變?cè)砗椭R(shí)的了解,有可能在未來(lái)的某個(gè)時(shí)候充分地有計(jì)劃地進(jìn)行人工誘發(fā)突變,即創(chuàng)造動(dòng)、植物新的特性,而且很可能人類將通過(guò)控制突變的產(chǎn)生培育出栽培植物和動(dòng)物的優(yōu)良品種?!?/span> 1904年德·弗里斯還具體提出:“倫琴射線和居里射線能穿進(jìn)活細(xì)胞的內(nèi)部,可用于改變生物細(xì)胞的遺傳顆粒。”1927年,同是孟德爾著名論文發(fā)現(xiàn)者之一的美國(guó)遺傳學(xué)家H·J·穆勒在美國(guó)《科學(xué)》上發(fā)表了《基因的人工轉(zhuǎn)變》,公布了他用實(shí)驗(yàn)方法證明人工改變基因的可能性的研究成果,他因此獲得了1946年諾貝爾獎(jiǎng)。他是繼摩爾根之后獲得諾貝爾獎(jiǎng)的遺傳學(xué)家。穆勒在論文中如此寫道:“高劑量X射線處理果蠅精子,能誘發(fā)受處理的生殖細(xì)胞發(fā)生高比例的基因突變。高劑量處理的突變率要比未受處理的生殖細(xì)胞高出15000%?!?/span> 1928年,科學(xué)家斯塔德勒用X射線誘發(fā)玉米和大麥的基因突變,實(shí)驗(yàn)證明射線劑量與突變率之間存在著直線關(guān)系。而到了1934年,科學(xué)家鐵摩菲也夫則通過(guò)他刊登在 1934年《生物學(xué)評(píng)論》上的一篇報(bào)告提出:(1)突變頻率數(shù)的增加量嚴(yán)格地同射線的劑量成正比例關(guān)系,因而人們確實(shí)可以引進(jìn)突變系數(shù)來(lái)表達(dá)這種比例關(guān)系。(2)如果廣泛地改變射線的性質(zhì),即波長(zhǎng),從軟的X射線到相當(dāng)硬的γ射線,只要給予同一劑量,突變系數(shù)保持不變。還有…… 記者:一提到生命科學(xué),你是熱血沸騰。我看過(guò)一些分子遺傳學(xué)方面的書籍,感到人類通過(guò)誘發(fā)基因突變確實(shí)具有非常大的價(jià)值,例如培育新的動(dòng)植物,修復(fù)損壞的基因組織以達(dá)到治病救人的目的。 薛定諤:基因工程大有可為,可惜,你我都是外行,我們只能敲敲邊鼓,只能為別人祝福了。 薛定諤 簡(jiǎn)傳埃爾溫·薛定諤,量子力學(xué)創(chuàng)始人,1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者。 薛定諤曾先后寫作了《生命是什么》《科學(xué)與人文主義》《大自然與希臘人》《科學(xué)理論與人》《心與物》《我的世界觀》和去世后出版的《自然規(guī)律是什么》等哲學(xué)論著和文集。他被當(dāng)代著名物理學(xué)家西蒙尼認(rèn)為“是我們世紀(jì)的物理學(xué)家中最為引人注目的哲學(xué)家”。 -END- 回歸自己編撰,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處 |
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