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薛定谔《生命是什么?》:用物理学破解生命之谜,还预言了DNA的存在

更新时间:作者:小小条


薛定谔《生命是什么?》:用物理学破解生命之谜,还预言了DNA的存在







宇宙万物都逃不过熵增的宿命,终将走向无序与混乱,可生命却偏偏反其道而行,能自主构建出高度复杂的有序结构。这一看似违背物理定律的生命悖论,早在80年前,物理学家薛定谔就在《生命是什么?》中给出了颠覆性答案,不仅打通了物理与生物的学科壁垒,更直接推动了DNA双螺旋结构的发现,为人类解开生命密码埋下关键伏笔。


热力学第二定律,是宇宙运行的底层法则,它明确指出万事万物的熵值只会不断增加,整个宇宙都在朝着无序化的方向发展。可生命的存在,本身就是一个极致的反例:小到单细胞生物,大到人类自身,都能持续创造并维系精密的生命结构,从简单走向复杂,从无序走向有序。


对此,薛定谔抛出了两个直击本质的核心问题:我们能否用物理和化学的底层逻辑,去解释生命体内发生的所有时空事件?遗传密码既需要极致的稳定性来保证物种延续,又需要足够的复杂性来承载生命信息,二者又该如何共存?这两个问题,成为了撬开生命物理本质的关键钥匙。


带着对生命悖论的深度思考,薛定谔提出了极具前瞻性的密码本假说。他大胆断言,生物的遗传信息,就储存在染色体中的「非周期性晶体」里。这种特殊的物质,兼具两大核心特性:既有晶体般稳定的物理结构,能牢牢锁住遗传信息,保证物种的稳定传承;又拥有非重复的序列排布,足以承载海量且复杂的生命密码。


这一假说在1944年提出时,生物学界尚未探明遗传物质的具体形态,可仅仅9年后,沃森和克里克就发现了DNA双螺旋结构,完美印证了薛定谔的预言——DNA正是他口中那类兼具稳定性与信息承载能力的「非周期性晶体」。一位物理学家,竟为生物学的核心突破指明了方向,堪称科学史上的跨界传奇。


而关于生命对抗熵增的终极谜题,薛定谔的负熵理论,更是彻底揭开了生命存续的底层机制。他指出,生命从不是违背热力学定律的特例,而是巧用定律的智慧存在。


生命作为开放系统,始终遵循着「摄入有序—利用能量—排出无序」的生存逻辑:我们摄取的食物、吸收的能量,都是高度有序的物质;身体通过对这些物质的代谢与转化,维持自身的有序结构,实现局部的熵减;最终再将代谢产生的无序废物排向环境,加速外界的熵增进程。


简言之,生命的有序,是以牺牲环境的有序为代价实现的,局部的熵减,终究会推动整个宇宙的熵增,这一切都严格契合热力学定律,从未偏离。


《生命是什么?》的价值,早已超越了一本著作的边界,成为科学史上当之无愧的里程碑。在此之前,物理学与生物学仿佛两条平行线,各自发展鲜有交集,而薛定谔首次将物理学的思维方式与研究逻辑,全面引入生物学领域,彻底打破了学科壁垒,证明了基因并非虚无缥缈的概念,而是能被物理、化学原理解释的客观实体。


这部著作直接推动了分子生物学的诞生,让人类对生命的研究,从宏观的生物特征观察,迈入微观的物质本质探索,为后续基因工程、生命科学的飞速发展筑牢了理论根基。


当然,薛定谔的思考并未止步于此。在破解了生命的物理密码后,他留下了一个更深刻的终极命题:生命的躯体与遗传规律,能被物理定律完美解释,那人类独一无二的意识,能否也用现有的物理法则去诠释?


时至今日,这个问题依旧没有标准答案,却指引着人类不断向生命的终极本质探索。从熵增悖论到遗传密码,从DNA预言到意识追问,薛定谔用一部著作,串联起物理与生命的底层关联,让我们看清:生命从不是宇宙的偶然特例,而是物理定律精妙运行的必然结果。而人类对生命与宇宙的探索,也终将在学科交融的道路上,不断走向更深更远的未来。

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