首頁 了不起的物理

77 生命與量子力學的關係

字體:16+-

薛定諤不光是一位頂級的物理學家,他更是一位在其他領域也涉獵廣泛的哲學家。薛定諤寫過一本書,叫《生命是什麽》。在這本書裏,薛定諤以量子力學的視角,從多個方麵討論了關於生命的問題。其中一個問題是:遺傳信息為什麽那麽穩定?

20世紀40年代,DNA還未被發現,但人們已經用X光確定了生物遺傳信息儲存在極小的生物結構當中。在這麽小的結構當中,根據原子的大小,我們能計算出組成遺傳信息的原子不過1000多個。問題來了,1000多個原子如何穩定地表達遺傳信息呢?人的體溫約37攝氏度,1000個原子一直放在37攝氏度的環境中,它要不變,不受幹擾,不讓遺傳信息出錯,要如何做到呢?這很艱難,如果把1000個原子放在37攝氏度的水當中,它們早就擴散了,就如泡咖啡的過程。但薛定諤認為,遺傳信息的穩定性,隻有量子力學才能解釋。量子力學才能解釋生命的本質。

在量子力學以前,人們覺得萬物的本質是連續的。這1000多個原子可處的狀態如果是連續的話,它們可能存在的狀態有無數種,任意一個小小的幹擾,它們都會偏離原本的狀態,遺傳信息就沒了。但量子力學告訴我們,原子的狀態是量子化的、是有限的。在這種情況下,1000個左右的原子組成的遺傳性就有可能做到高穩定性,因為它們是量子化的,沒有那麽多狀態可供選擇。本質上是因為遺傳信息的分子結構滿足量子力學規律。

後來由於技術進步,DNA結構被發現,就證明了薛定諤的猜想。薛定諤不僅是物理大師,也是哲學家、思想家,在《生命是什麽》這本書裏,薛定諤探討了很多關於生命的終極問題,譬如,生命為何誕生?生命最終會從宇宙消失嗎?這些問題都一針見血,這本書是西方大學生的必讀書目。