学习感悟：生物学的发展离不开其他科学家的参与，例如，DNA结构模型的建立需要物理学家和化学家参与，没有他们的参与是不可能建立起来的，今天看了北京大学定量生物学中心主任汤超对薛定谔《生命是什么》的解读，从物理学角度去理解生命的奥秘，对生物学科学史的发展有了更深的理解，以前还一直认为物理学仅仅是研究机械运动。

薛定谔的《生命是什么》给我们的启示：科学的进步是从承认自己的无知开始的，科学是从猜测开始的，并在发展中不断地修正自己原有的观点。

一、生命是什么？

关于这个问题，不同的人给出了不同的回答。信徒以为生命是上帝的作品。文学家把生命当作情感的载体。化学家认为生命是一系列化学反应，早期的生物学家并不追问生命的本质，他们关心的是生命是如何进化的。如今，分子生物学家会把生命的基石理解为一系列基因和蛋白组。

二、物理学家看生命

物理学家有一句玩笑，说在物理学家看来，所有的问题都是物理学的问题。薛定谔觉得，物理学一定能对理解生命的本质有帮助。

1．生命的密码应该是建立在非晶体的结构之上

在薛定谔的时代，科学家还没有完全理解遗传的物质基础是什么。人们还不知道DNA是长链条双螺旋结构，也不知道DNA 的内部组成成分，不知道遗传物质是核酸。当时的技术条件仅仅能识别染色体。

薛定谔注意到，生物学家会用X 射线引发突变。他进一步发现，X 射线能够影响到的原子数量很少，也就是说，一个突变涉及的原子数量很少。但为什么却会引起这么大的影响？X 射线照过去，就会让果蝇要么长不出翅膀，要么没有眼睛。

薛定谔推测，原子本身不可能带有太多的信息，真正的遗传密码是在基因之中。一个基因包含原子数量之少是无法克服涨落效应的，但是，遗传性状的稳定性来自于基因的结构。物理学家熟悉的晶体的结构不可能是大量信息的载体，生命的密码应该是建立在非晶体的结构（非晶体是指组成物质的分子或原子或离子不呈空间有规则周期性排列）的固体之上。晶体与非晶体的区别在于其内部质点排列是否具有周期性。

玻璃非晶体晶格结构

2．有序向无序发展

薛定谔在本书中提出的另一个革命性观点是“负熵”。熵是描述一个孤立系统中物质的无序程度。

按照热力学第二定律，熵增是一定会发生的，熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程，最终归于热寂。那么，生命为什么能够做到从无序到有序，并能够生生不息？

薛定谔认为，生命体是处于一个开放状态下，不断地从环境中汲取“负熵”，这种“新陈代谢”使得有机体成功地消除了当它自身活着的时候产生的熵。普利高津后来提出了“耗散结构”，试图解释无序如何能达到有序，但他的理论并不完美。这一机制到底是怎么作用的，我们尚未完全理解。

3．生命科学的三次革命

在薛定谔之后，生命科学出现了两次革命。一是分子生物学的革命，标志是DNA双螺旋结构的发现。分子生物学的出现，受到薛定谔等物理学家的极大影响。同时，物理学还为生物学提供了X射线、核磁共振、电子显微镜、高速离心机等工具。二是基因组学，就是我们说的测序，这是数学、计算机科学和生物学的交叉。

分子生物学使得我们像了解一辆汽车的零部件一样，对蛋白质和基因有了透彻的了解。基因组学则是把“生命天书”拷贝了下来。这好比是汽车的修理手册，出来什么故障，怎么修理，这本书上都有。甚至像我们为什么会衰老，怎样防止人们衰老这些问题的答案，其实都在这本天书里面，但是，我们对这本天书还没有完全读懂。

现在，生命科学正在经历第三次革命。这次革命最大的特点是：生命科学和物理、化学、工程不再是简单的交叉，而是我中有你、你中有我，共同发展，共同驱动。

三、生命科学和物理学有什么共通之处？

既然生命体系是大自然的一部分，那就逃不掉最基本的物理定律。

蜻蜓的翅膀和波音747 的翅膀同样符合流体力学原理。

菠萝、向日葵和松果都有螺旋圈，而这种螺旋圈都符合斐波那契数列规律（又称黄金分割数列），暗合黄金分割的美学原理。