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《生命是什么》的读后感大全
日期:2021-05-16 03:20:06 来源:文章吧 阅读:

《生命是什么》的读后感大全

  《生命是什么》是一本由[奥] 埃尔温·薛定谔著作,商务印书馆出版的平装图书,本书定价:15.00元,页数:97,特精心从网络上整理的一些读者的读后感,希望对大家能有帮助。

  《生命是什么》读后感(一):读书笔记||薛定谔对生的沉思

  一个“素朴的物理学家”眼中的生命,给出的是“统计物理学、热力学和量子力学”的解释。尽管~20~世纪~40~年代薛定谔(Erwin Schr"odinger)在都柏林的三一学院作这场讲座的时候,生命起源问题已经困扰人类几千年(至今仍是未解之谜),DNA~双螺旋结构也是在~50~年代才被克里克和沃森发现,但薛定谔仍然十分肯定的自问自答: 在一个生命有机体的空间界限内发生的时空中的事件,如何用物理和化学来解释?……当前的物理学和化学显然无法解释这些事件,但我们并不能因此而怀疑这些事件可以用物理学和化学来解释。 换句话说,生命本质上是物理化学现象。

  《生命是什么》读后感(二):一刷

  很薄的一本小册子,阅读前的期望是坚持读完,略微有所理解即可。

  前三分之二部分基本无阅读障碍,60多页之后囫囵吞枣地读了过去。

  基于统计学的原理,对于喜欢数字之美的我来说,曾一度有些太过相信统计学得出的原理。诚然,现象纷繁复杂,一些规律确实需要依靠庞大的样本才可以得出,包括一些社会、心理、商业上的规律,我们依靠这些规律指导自己的认知和行为。然而,实际特定事件中,有许多因素可能使事件偏离规则运作,极好或是极差的情况皆有可能出现。已经发生的极好或是极差的情况,在统计学中可能位于常态分布的两端,是不予考虑的特殊情况,但对于这一单个事件,却是已经发生了的、100%的概率。我们在考虑解决方案时,通常会针对绝大多数情况,但特殊情况、特殊人群的利益又如何保障呢?我们是否应该为绝大多数的利益、为追求高效而忽略少数的利益?

  以上是与本书内容无关,仅针对统计学这一方法论的所思。有时觉得,按照统计学的概率,这一说法其实蛮残酷的。

  突变其实是一种量子跃迁。针对方法论,之前一直接受的是连续统的概念,似乎极少意识到从状态1过度到状态2的可能性之一是从状态1上升到阈值3(能量远高于状态1或2)之后转变为状态2 ,即图12(P58)。这是一种全新的量变到质变的思考模式。

  负熵的对于生命的积极意义。

  《生命是什么》读后感(三):如何从统计学视角来理解“自由意志”

  薛定谔《生命是什么》后记对自由意志的探讨,看上去挺玄的。

  我的理解,他也许是想用一种印度教的泛神论观念,来比附了物理定律和自由意志的关系——将物理定律比附为单数的梵,将自由意志比附为复数的“我”。他坚信意识是单数的,就意味着,复数的“自由意志”只不过是一种幻觉,是单数的“意识”的不同方面。

  这么看来他好像是否定有自由意志的存在的。就像这最后一段所说的,“我”并不是那些经验和记忆,而是在那背后的“基底”。

  这似乎近于宗教意义上的“破执”,或者说“梵我合一”。

  只是不知道,如是理解是否准确。

  其实这本书给我印象最深的,是他从统计学的角度来讲物理定律与现象界的关系。把“law of nature”归结为一种统计现象很有启发性。

  顺着这条思路,原以为他会从统计学的角度来阐释自由意志与理性必然之间的关系。比如:把个体比附为微观状态,社会整体或大样本群体比附为宏观状态:就个别样本而言,行为如分子运动不可预测,有很大随机性;就大群体而言,行为又是符合统计规律的,因而体现出决定性。

  事实上我自己之前一直就是在这个层面上来理解自由意志和决定论的形式矛盾的。

  然而到最后,他也并没有这样说,而且明确声明不会把量子不确定性应用到自由意志的讨论里边去。

  好吧,那也只能当做个人的奇思妙想了。

  《生命是什么》读后感(四):偶然

  上大学的时候学“薛定谔方程”,大家都对恨得牙痒痒的,甚至有同学丧心病狂的说”以后有了儿子,就给他起名叫薛定谔!”(然而这位同学本身并不姓薛)

  所以当小范同学跟我推荐了多次《生命是什么?》、我终于火速下单又火速拿到、看到作者的时候,我内心是略惊讶的……还好后来发现总共不超过100页。

  书里谈及的各种理论其实都是高中、大学里的生物、物理、化学基础课里的内容,但是想到这是1943年的著作,你不禁还是要被薛大神的学术造诣以及超大脑洞所折服。

  尽管其中有些内容现在看来已经是基础科学知识,有些现象也有了更深入靠谱的结论,但最让人叹为观止的,是薛大神能把横跨物理、化学、生物三个领域的许多现象和理论联系起来,用物理基础理论去解释生命现象、宇宙真理……真是太流弊了!我记得我上大学时一直有这样一种感觉:老师介绍的理论都听清楚,推导也明白,但是就是……it doesn't make sense to me! 但是当看到薛定谔解释各种热力学原理时附带的各种类比举例,感觉就只想拍大腿叫好!而且特别喜欢他那种一本正经地拟人化描述分子原子、或者把自己拿来做例子的样子。如果他有朋友圈或者facebook, 我大概会去一直点赞把。

  另外还发现薛其实是个文青呀……否则为什么每一章开头都是这种画风呢:

  存在是永恒的;因为有许多法则保存了生命的宝藏,而宇宙用这些宝藏装饰了自己。——歌德

  在变幻无常的现象中徘徊的东西,用永恒的思想将其固定。——歌德

  ……实在没有理由不爱薛定谔了。

  小范同学说的那句:“其实我们每个人都是薛定谔的猫。”被击中了嘤嘤嘤。感觉自己这个生命的诞生是偶然(难怪本书献给他的父亲母亲),而死亡 - 熵最大 - 是个必然。

  我打算去把之前斥巨资买的Chaos再翻出来读完……

  《生命是什么》读后感(五):不能永生的人类(一点不成熟思想,不支持抬杠)

  那天跟清华的导师争论

  人工智能会不会提早让人类灭亡的事。

  我当时认为不会,因为创世主不会被被造物打败。

  当时的我的中二之魂还在,还想着西部世界和高维造物那一套。

  回去我想了很久 也看了很多资料来探索证明我的想法

  才明白,高维只是一种“数学工具”,时间只是一种符号。

  加上所里正好在搞量子通信 于是我便也去了解了一下

  没想到无心插柳的补上了自己知识图谱的一角

  人工智能会不会加速人类的灭亡,

  其实是个涉及到信息熵和进化论的问题。

  在《复杂》一书中,作者有讲到信息熵和宇宙熵增的本质。

  1867年,麦克斯韦为了证明(推翻)热力学第二定律(熵增),有了麦克斯韦妖的出现。后来希拉德分

  析小妖控制开关前需要“掌握”分子冷热的信息,这本身是需要耗费能量的。也就是信息熵的概念。

  天地混沌 天地开辟 有无生道 道生两极 两极生四象 像极了大爆炸理论中在四大力(四象)的作用下产生

  八种粒子:夸克,光子、电子、miao子、玻色子等等(八卦),宇宙诞生,进入熵增阶段。

  (时刻不忘推崇一下老祖宗的思想)。

  在熵增阶段,要想产生足够的智能,也就是负熵,要进化,就需要增加自身的有序性,增加了外界的无序性。

  恐怕人类如果都不思进取,就会变成平均分布,失去变异承载力和进化能力的原因也在这儿。

  而人类自身需要进化,造成的整个宇宙的熵增必定是大于自身熵减的,因为要满足整体熵增。这也能够解释了,为什么温血动物能够更加智能,更好的存活到现在。这是因为体温较高本身有利于以较快的速率排除熵,从而产生更强烈的生命过程。

  说了这么多,跟人类的灭亡有什么关系呢

  先来总结一下以上内容:宇宙熵增;人类进化熵减,熵减需要与外界交换物质、能量(食物)和信息,通过经验学习(机器学习的概念,毕竟,本来人家就叫AI嘛)而不断地降低自身的熵含量,提高其有序度的过程,这个过程排出的不是便便,是熵,是无序。

  但是。。。人不可能总是逆天嘛。

  所以地球越来越暖,食物越来越少,别的生物抗不了就灭迹了。人类要进化的更强必然需要更多的意志力。

  这个时候人还想着人工智能,

  要去创造一种比人类更有序的东西。

  但是呢,阿尔法狗打败李世石耗费了多少算力和能量。

  实际上这是一种很不珍惜熵的行为。

  人工智能有序了,消耗了宇宙的熵。

  自然也就加速了人类的灭亡。

  那人类可以逆转时间吗

  人类可以通过把自己的“思想”保存到硬盘里获得永生吗

  不可能。

  while(B'>=B && X <bounded value){

  X = X+A*time;

  A 变化(增加),

  = A/转化率,

  }

  问,A可以一直增加吗。

  从宏观 高维 几千几万万年的角度上来讲 不可能。

  因为,进化需要更多的能量。而这将加速整体的熵增。

  因为,最终,这些过程的终点是所有东西都均衡,死寂,平均分布。

  而人类如此做,也不过是加速了熵增的速度,在短暂时间内,看似能够永生的人类,

  也不过是资本家以集体主义实现个人意愿,让一部分有钱有资源的人先“永生”。

  而从长远来看,其实是让人类变笨了,降低了人类的进化。

  《生命是什么》读后感(六):生命以“负熵”为生

  上高中之后,我的物理就很少及格。当时总会陷入一种奇怪的恶性循环:上课的时候觉得自己听懂了,下课一做题,整个人又是一种懵逼的状态。于是,越学越差,越差越不想学。如今反思起来,我觉得在那样的年龄段,没有好好学习生物、化学、物理,是一种遗憾。这里,我所指的“没有好好学习”是说没有从“认识世界、认识宇宙、认识生命“”的高度去认真对待我所学的每一门学科。当时仅仅是为了考试,为了分数,但是,鉴于有一个天生喜欢怀疑以及宁愿破罐子破摔也不愿意被某些价值观所绑架的个性,追求一个更高的分数压根不足以构成我努力的动力。许多大好的时光就这样白白浪费了。

  前面铺垫了这么多,只是为了说明我是一个理科基础很差的人,哪怕薛定谔在写这本书的时候,已经非常照顾读者,尽可能地降低难度,我还是有读不明白的部分。尽管如此,这本书依然是我挥别了数理化多年之后,读得第一本理工科的书籍。在阅读的过程中,我有一种又欣喜又遗憾的感觉:欣喜的是原来生物、化学、物理是这么有趣的事情。这些科学,跟我曾经钟爱的文学历史哲学一样,都是人类认识了解世界,了解自身存在的一种方式、一条路径。

  有关生命的起源

  有关于生命的起源,书里大约整理出了这样一条脉络:受精卵中的细胞核,细胞核中有两套染色体,一套来自母体,另一套来自父体。通过显微镜,我们可以看到染色体中的轴状骨架纤丝。因为这其中包含了个体未来发育的诸多秘密,薛定谔将其称之为“密码本”。通过有丝分裂和减数分裂,形成新的细胞。在有丝分裂的过程中,两套染色体和两个密码副本都被复制了。个体发育不久,有一些细胞保留着,随后通过减数分裂,产生成年个体繁殖所需的配子。配子是单倍体,也就是只有一组染色体的细胞。在配子配合的过程中,雄配子(精子)和雌配子(卵子)形成二倍体细胞,也就是受精卵。在减数分裂的过程 中,同源染色体有时会发生“交换”。“交换”有可能会导致基因突变。

  接着,薛定谔从量子力学的角度解释了“突变”这种现象。他说,“突变”实际上是由基因分子中的量子跃迁而引起的。

  有关生命的秩序

  在谈到生命秩序的时候,薛定谔引入了“熵”的概念。

  以下的说法,我只能心领神会,并且觉得很有趣,但无法用自己的语言来表达,将原文摘录如下:

  生命的典型特征是什么?一块物质什么时候可以说是活的呢?回答是当它继续做“某种事情”,运动,与环境交换物质等等的时候,而且可以指望它比无生命物质在类似 情况下“持续下去”的时间要 长得多。当一个不是活的系统被孤立出来或者被置于均匀的环境中时,由于各种摩擦力的影响,所有运动通常是很快静止下来 ;电势或化学势的差别消失了,倾向于形成化合物的物质也是如此,温度因热传导而变得均一。此后,整个系统逐渐衰退成一块死寂的、惰性的物质,达到一种持久不变的状态,可观察的事件不再出现。物理学家把这种 状态成为热力平衡或“最大熵”。

  接着,薛定谔阐述了生命与熵的关系。

  因此,生命有机体在不断增加自己的熵——或者可以说是在产生正熵——从而趋向危险的最大熵状态,那就是死亡。要想摆脱死亡或者活着,只有从环境中不断吸取负熵——我们很快就会明白,负熵是非常正面的东西。有机体以负熵为生。或者,不得不荒谬地说,新城代谢的本质是使有机体成功消除了它活着时不得不产生的所有熵。

  随后,他又对“负熵”与生命秩序的关系进行了进一步的说明。

  因此,“负熵”这一笨拙表达可以换成一种更好的说法:取负号的熵是对有序的一种量度。于是,一个有机体使自身稳定在较高有序水平(等于较低的熵的水平)的策略其实在于其从环境中 不断吸取秩序。

  (我不敢说自己完全了解这段话的含义,但是,我觉得这种阐述与佛法冥冥之中有某种联系)

  这本很有趣的一点还在于在末尾的后记中,薛定谔提到了《奥义书》。《奥义书》中提到,阿特曼(ATHMAN)= 梵 (BRAHMAN)(即个人的自我等于无所不在、无所不包的永恒自我)。

  最后,我想摘录这一段作为这篇“读书笔记”的结尾:

  唯一可能的选择是完全信守直接经验,即意识是单数,复数的意识是未知的;只存在一种东西,看起来 像多的东西其实只是由幻(梵文是MAJA)产生的这一种东西的一系列不同方面而已。在有很多面镜子的房间里也会产生同样的幻境。同样的道理,高里三喀峰(Gaurisankar)和珠穆朗玛峰只不过是从不同山谷看到的同一山峰而已。

  《生命是什么》读后感(七):《生命是什么》读后感

  二十世纪最伟大的科学发现之一莫过于DNA双螺旋结构的揭示,而对此做出最大贡献的三位科学家(沃森,克里克和威尔金斯)都是因为读了一本由生命科学的“门外汉”写的探讨生命意义的书而毅然决然放弃自己的专业,转而与生物结缘的。这位“门外汉”便是大名鼎鼎的物理学家薛定谔,此书则是《生命是什么》,那这本书究竟有何过人之处能产生如此重大的影响? 本书为薛定谔两本著作的合集,作者独辟蹊径采用物理学和化学的原理来解释发生在生命世界中的事件,详细探讨了长久困扰人类的两个重大问题:生命和意识。 生命是什么?这个问题由来已久,每一个思考者放眼望去,整个星球上几乎到处都有生命,可是这对于理解生命的含义好像不仅没有帮助,反而增加了我们的迷惑。一块石头与一条小狗的本质区别到底是什么?正如书中所指出生命体就连单细胞生物都包含数以亿计的原子,但非生命的石头也包含数不清的原子,所以数量不是充要条件。生命必须建立在有序之上,杂乱无章是生命毁灭的结果,这个有序还要包括多样性——多样性的物质(元素)和多样性的排列顺序,对于人体而言,一个个细胞都没有自由意识,可是恒河沙数般的细胞组成的大脑却有复杂的逻辑思维能力,这是在大量有序性排列基础上涌现出的结果,KK在《失控》中描述人工智能时提出了了“涌现”这个词,KK解释为“事物发现过程中的质变,关键的转折点。”也就是说,智慧可以可以从一群数量足够大的愚钝中涌现,即所谓的“众愚成智”,生命的形成过程必然是一个量变产生质变的涌现过程。 同时,所有生物有一个普遍的需求:食物,或者进行新陈代谢。这其实是一个奇怪的现象,只是我们司空见惯不觉得奇怪罢了,试想一下生命新陈代谢时做了什么就明白了,简单来说生命在无休止的重复:摄入和排出。生命没完没了的费尽力气吃东西又排泄掉来进行新陈代谢究竟是为了什么?关于这个问题,有过长久的争论。有人说是为了物质交换,其实,生物体中的氧、氮、硫等任何一个原子与环境中的同类原子都是一样的,那么把它们进行交换又有什么意义呢?后来有人认为能量是我们赖以生存的基础,生物是为了获取能量。然而,一个成年生命体所含的物质与所含的能量都是基本固定不变的。既然体外一个卡路里与体内一个卡路里的价值是相等的,那么,这样的单纯交换是为了什么呢?所以新陈代谢既不是为了物质也不是为了能量,根据热力学熵增定律,一个生命无时无刻不在增加正熵,不断趋近于熵的最大值,熵越大能量越低,生命则越稳定,慢慢趋近最稳定的状态即死亡。那么,如何才能摆脱死亡,一直保持生命的存在状态?从环境里孜孜不倦地汲取负熵恐怕是唯一的办法了。也就是说,生命体需要不断的进食、排泄来消除活着的时候不得不产生的正熵,这即是生命进行新陈代谢的本质。 意识是什么?普遍认为意识来自大脑,作为唯物主义者,必然承认意识是对现实世界的反映,没有现实作为主体对象,意识和其他一切都无从谈起,可是现实世界无疑只有一个,然而看起来有许多不同的有意识的自我,却都是对这同一个世界的认识,那究竟哪个自我的意识是对的?其实,我们周围的真实世界是由无数人的意识重叠领域构成的,世界这个概念本身就产生了它自己。但是我们仍会有诸多疑问:你的世界和我的世界真的是一样的吗?是不是存在一个更为真实的世界,它不同于我们任何一个人通过感官的内部投射而获得的世界?假如真是这样的话,那么世界对于每个人的感知而言是不是一样的呢?……类似的追问无穷无尽。经过无数科学家千百年的探索发现,最后不的不承认一个令人失望的事实:我们都生活在表象的世界里。科学进展已经表明,世界上并没有颜色这种东西,只有不同波长和频率的光波。世界上并没有声音这种东西,只有空气的振动。世界上并没有温度这种东西,只有分子的运动。颜色,声音,温度并不是世界本来的面目,仪器也不过是人类感觉的延伸,那不禁疑问感觉可靠吗?感觉不可靠,人类进化出的的各种触觉都是为了求存,大脑的首要目的也是为了求存而不是求真,所以人类对于光忽略了紫外线、红外线、X射线等,对于声音忽略了次声波、超声波等,对于温度,我们如果没有留意碰到一个非常冷的物体,会在瞬间觉得它很热,甚至手指上有烧灼的感觉。这些都是人类对世界只有片面感觉的表现,因为只有如此才能降低生存成本、节省能量,在激烈的生存竞争中减少宝贵的能量消耗对一种生物的存亡至关重要。 生命与意识的问题极其复杂却又必须面对,人类关于意识和生命的追问将永不止步,也许在这条路上没有终极的珠穆朗玛峰可攀登,虽得不到一个一劳永逸的回答,但是人类作为地球上唯一的智能生物和主导生物必然要承担起生命的尊严,生命的尊严即在于思索与追问。 生命不息,思索不止!

  《生命是什么》读后感(八):薛定谔与《奥义书》

  大家都知道量子不确定性原理最著名的假设——薛定谔的猫。《生命是什么What is life?》是这位物理学家对于生命科学的推演与猜想,其中最让人为之一震的是下面这句话:

  有机体以负熵为生。

  Life feeds on negative entropy!

  以下摘录原文对这句话做基本的解释:

  “生命的典型特征是它活着,在“做”运动、与环境交换物质等等。当一个不是活的系统被孤立出来或者被置于均匀的环境中,由于摩擦力的影响,所有运动通常都很快静止下来;电势和化学势的差别消失了,倾向于形成化合物的物质也是如此,温度因热传导而变得均一。此后,整个系统逐渐衰退成一块死寂的、惰性的物质,达到一种持久不变的状态,可观察的事件不再出现。物理学家把这种状态称为热力学平衡或“最大熵”。”

  熵的统计学意义是对无序-有序的度量。简言之,熵是对无序的度量,负熵则代表着有序。

  “一个基本的物理定律是,除非我们事先避免,否则事物会自然趋向于混乱状态。

  自然界中正在发生的一切,都意味着在它其中发生的那部分世界的熵的增加。因此,生命有机体在不断增加自己的熵——或者可以说是在产生正熵——从而趋向于危险的最大熵状态,那就是死亡。要想摆脱死亡或者活着,只有从环境中不断吸取负熵。

  生命有机体仿佛是把负熵(有序)之流引向自身,以抵消它在生活中产生的熵增(无序),从而使其自身维持在稳定的低熵(有序)水平上。

  一个有机体使自身稳定在较高有序水平(等于较低的熵的水平)的策略其实在于从环境中不断吸取秩序。高等动物赖以为生的这种秩序,亦即给它们充当食物的较为复杂的有机化合物中那种极为有序的物质状态。”

  物理学家的语言逻辑缜密,翻译过来很绕口,不过可以让我们准确领会薛定谔先生的思想。此处“吸取秩序”四个字极具启发性。

  先让我们回过头来读一读薛定谔先生在后记中提到的成书于2500多年前古印度的《奥义书》。

  《大森林奥义书》第五梵书

  “父亲凭智慧和苦行创造七种食物,

  一种属于通用,两种供给众天神。

  三种供给自己,一种供给牲畜,

  呼吸者和不呼吸者全都依靠它。”

  “一种属于通用。”这是世上一切生物都能吃的食物。“两种供给天神。”指人们用燃烧和不燃烧的两种食物祭祀天神。“一种供给牲畜。”这是奶水。因为最初,人和牲畜都依靠奶水生活。

  “三种供给自己。”意识、语言和生命气息,这三种是为自己创造的食物。人们会说:“我心不在焉,没有看到。”或者会说:“我心不在焉,没有听到。”确实,人们依靠意识观看,依靠意识听取。欲望,意愿,怀疑,信仰,不信仰,坚定,不坚定,羞愧,沉思,恐惧,这一切都是意识。因此,即使背部受到触碰,也可以凭意识得知。无论什么声音,都是语言。因为语言是声音的终极,而不是别样。元气、下气、遍行气、上气和中气,这些都是生命气息。确实,这自我由它们构成:由语言构成,由意识构成,由生命气息构成。

  《泰帝利耶奥义书》将人的个体自我分为五个层次:食物构成的自我、气息构成的自我、意识构成的自我、知识构成的自我和喜悦构成的自我。

  相对于《奥义书》,物理学家薛定谔先生仅仅讨论了最低层次的生命——依赖食物为生的生命。在这个层面,用“吸取秩序”来描述食物,反而并不严密。正如他在注中言明:我那些简单的热力学思考还不能说明,我们赖以为生的为什么是“较为复杂的有机化合物中那种极为有序状态”下的物质,而不是木炭或者金刚石矿浆。

  但是,在其他更高层次的生命构成,人正是以“吸取秩序”为生的,只不过这几个层面已经超出了物理学的范畴。气息、意识、知识的有序是人灵性成长必需的,喜悦本身就是有序。

  地球运行在太阳系有序的星系中。时间和空间的有序是人类文明的基础。人类创造了社会秩序以利生存。过去,印度的种姓制度是一种秩序,中国的君臣父子长幼尊卑是一种秩序,个人从中吸取秩序得以安生;现在,个性极度发展,每个人都有发言权,自由的代价是个体更需要培养在无序的环境中“吸取秩序”的能力。信息爆炸是无序的表征,抑郁症是无法从外部世界及内在世界吸取秩序的症状。作为个人,自救之路指向内在世界,那里本来就有有序存在。

  印度自古就有瑜伽修炼的传统。瑜伽习练从某种程度来讲,是人主动向内“吸取有序”的训练。呼吸控制法自不必说,冥想的过程就是让心念的波动由杂乱无章变为有序,进而止息。止息的终点是什么?就是亲证阿特曼Atman=梵Brahman,即梵我同一,个人的真实自我与无所不在、无所不包的永恒自我同一。

  这正是薛定谔先生在后记《决定论与自由意志》中得出的推论。物理学家自称是主观的看法,这是纯科学尚无法抵达的领域。他得出结论:我即是上帝。意识从来不以复数被经验,而只以单数被经验。他借对“梵我同一”的引用回到了与吠檀多思想一致的一元论。

  只存在一种实在,那就是梵,看起来多样的现象世界其实只是由梵幻化(梵文Maja)产生的名色叠置而已。一旦觉悟了梵,名色就会自动消失。名色的世界是梵透出的光影,光影是真实的,但这种真实不是本质。

  《生命是什么》读后感(九):Life is complicated, but it's beautiful!

  自由的人绝少思虑到死;他的智慧,不是死的默念,而是生的沉思。——斯宾诺莎《伦理学》第四部分,命题67

  quot;What is life?",这个问题就像众多的所谓的终极问题一样困扰着人们。薛定谔在这本小册子中提出了他的想法。这是一本科普读物,但是如果没有事先了解一点生物学、量子力学和统计物理的知识,这本小册子阅读起来还是比较困难的。这本小册子主要讲了三个问题:一是从信息学的角度(尽管1944年香农的信息学还没发展起来)提出的遗传密码的概念,他认为,基因是一个非周期的晶体;二是从量子力学的角度论证了基因的持久性和遗传模式长期稳定的可能性;三是根据统计物理的观点提出了生命“以负熵为生”的想法,从环境中抽取“序”来维持系统地组织的概念,这是生命的热力学基础。下面我们分别来讨论一下。

  首先是关于基因是一个非周期性的晶体的观念。薛定谔对非周期性的晶体的解释为“越来越复杂的有机分子,分子中的每一个原子或原子团都起着各自的作用,跟其他的原子或原子团是不完全相同的”。事先应该了解的事实是,1944年,科学界还不知道遗传物质是核酸,有核酸和蛋白质两种假说,当然也不会知道基因和核酸的关系,更不会知道DNA的结构。我们现在当然已经认识到,DNA分子其实就是四种碱基互相配对然后排成一个序列,形成美妙的双螺旋结构。薛定谔首先提出,“我们把染色体纤丝结构称为密码本”,薛定谔的非周期性晶体的观念主要体现在密码本的非重复特性上,在于同分异构体的非重复性上,而不是在染色体复制与晶体对其结构自我复制能力之间的简单对比。他指出“微型密码应该对应于一个高度复杂而精准的发育蓝图,并且可能以某种方式包含了使密码起作用的程序,这一点已经不再难以想象了。”其实,如果你看过《GEB-一条永恒的金带》的话,想必会对这个有很深的理解。GEB中对此举例,“一个唱片和一块陨石有什么不同?显然,其几何形状提供了具体的线索,说明‘这是些有趣的东西‘,下一条线索是,在微观尺度上,它是由一条很长的非周期性的模式序列构成,这一条序列绕成了一条螺线。假如我们把这条螺线展开,就会得到一条极长的由微小符号组成的线性序列”。

  然后是关于突变的量子力学解释。薛定谔指出,基因突变是由组成基因的原子的量子跃迁产生的,本质上是一种同分异构体向另一种同分异构体转变的过程。跟随薛定谔的思想,他首先分析了达尔文进化论中的不足之处,达尔文的错误在于他把“即使在最纯的群体里也会出现的细微的、连续的、偶然的变异,当做是自然选择的原始材料。”,这些连续的突变是不能够遗传的,真正遗传的突变是那些“跃迁式”的不连续的突变,就像是什么呢?就像我们在量子力学中,用量子能量的不连续来代替“能量的连续转移”。他又指出,也让我们思考,基因的尺度是如此的小(这在后来证明当然是正确的),可是它却具有奇迹般的持久性(我认为他说的持久性就是它不受热运动的无序趋向)和稳定性,他举例说,决定哈布斯堡王朝“哈布斯堡唇”的遗传的基因结构已经世代相传了几个世纪,而且每次细胞分裂都是忠实的分裂。他首先指出,这种生物稳定性实际上是一种化学稳定性,当然,这没有回答根本问题。而后,他提出了量子力学解释,他认为“分子必须具有一定的稳定性,除非外界供给它以泵浦到相邻的较高能级所需要的能量差额,否则,构型是不会改变的”,当然,这样的能量差额是比较大的,以至于我们发生的自发突变的概率是相对比较低的,除非外加能量以突破这个阈值,比如X射线的照射产生一种电离作用或一种类似的过程等。那既然这种能量差额比较大,那为什么还会出现自发的突变呢?答案在于“振动能的偶然涨落”(我认为这实际上是不确定性的结果)。

  第三点,“生命以负熵为生”的观点,我认为这是薛定谔极富想象的猜想!薛定谔在之前提出,要使得遗传物质的高度持久性和稳定性与他的微小体积相协调,必须通过一种“设想的分子”来避免无序的倾向。人的生命也是如此,人的生命他完全不是从有序转向为无序,我们一直在保持一种有序的状态直至死亡。所以,薛定谔提出“生命有机体似乎是一个部分行为接近于纯粹机械的与热力学相对立的宏观系统,所有的系统当温度接近于绝对零度,分子的无序状态消除时,都将趋向于这种行为。”那生命又是如何来避免这种从有序向无序的转变的呢?靠吃。如果有了解统计物理的知识的话,你应该知道,无序用熵来量化(玻尔兹曼公式S=klnΩ,S即是熵,k为玻尔兹曼常数,Ω表示可能的微观状态数)。一个生命有机体在不断地产生熵,应该是不断地在增加熵,并逐渐接近最大熵的状态(也就是死亡)。要摆脱死亡,唯一的方法就是从环境中不断地汲取负熵。可以说,新陈代谢的本质就是使得有机体消除了机体不断产生的正熵。比利时物理学家普利高津创立的耗散结构理论进一步论证了这一观点。Life feeds on negative entropy!

  薛定谔在本书的后记中讨论了“决定论与自由意志”,考虑我哲学相当差劲,我就不在此大放厥词了。不过,薛定谔的大致意思是“知觉从来不是在复数中被经验,而只是在单数中被经验”,“这里只有一种东西,但看上去就好像有好多个,实际上这只不过是一种幻觉产生的同一个东西一系列不同的方面而已”,这也就很容易回答,“我”是不是就一个”我”,而“他”是不是就有一个“他”?“我”就是“我”,别人印象中的“我”实际上还是“我”,“即使有一个高级的催眠者把你早期的记忆全部清除,你也不会觉得他杀死了你,在任何情况下,你都不会失去个人存在的悲哀和凄凉,将来也永远不会这样。”

  读这本书,你会带有一种畅快淋漓的感觉,即使有些地方读不懂,或者带着当时科学社会的发展程度的痕迹,即使在他们在现在看来,只不过是生物学的常识,你还会惊讶于薛定谔那相当预见性的想法!这本书被称为是分子生物学的《汤姆叔叔的小屋》(后者是黑奴文学的开端),可以想见,这本书对当时的生物学界有多大的影响。当然,读完这本书,你也不可能知道“生命到底是什么”,薛定谔只不过给你提供了他的想法。如果你认为他的那句“生命以负熵为生”跟你的想法相当合拍的话,你是不是应该行动起来,汲取环境中的负熵(不仅是食物,自我的意识也是一种低熵),思考起来,而不让你更快的趋向于死亡?生命是复杂的,是极其复杂的,想想,你拥有生命,一个复杂的生命,他的复杂程度,远远超过了当今最复杂机器的复杂程度,你拥有它,不,你就是它!所以,你是不是应该为此感到极大的幸运因此而热爱这美丽的生命呢?

  Life is complicated, but it's beautiful!

  《生命是什么》读后感(十):苦读 | 埃尔文·薛定谔:《生命是什么》

  一、一切,都要从原子说起。

  我们接触到的每一块物质,都含有大量原子;或者说,物质是由大量原子组成的。

  在原子物理学里它的单位是Å(埃),1Å等于0.0000000001米,原子的直径在1Å至2Å间。

  有这样一个著名的比喻:我们给一杯水中的分子标注记号后,倒入海洋,经过充分而彻底的搅拌,再随便从海洋的任何一处舀一瓢水,里面大概会有100个我们所标注的分子。

  说原子很小,是因为我们在用日常眼光审视它,若蚂蚁有足够的智慧,它不会认为自己小,而会觉得恐龙为何那么庞大,这都是基于日常经验的判断。用绝对理性的视角来评判,可以理解为,“Å”和我们日常所用的“米”属于不同概念的度量单位。

  活体生命内的原子排列与一个非活体生命状态下的原子排列,有着本质差别。例如此时我们体内的原子排列,和市场上鲜猪肉的原子排列是截然不同的。后者的原子排列状态,就是大多科学家们研究所用的细胞标本,称作周期性晶体,前者则是非周期性晶体。

  薛定谔做出了一个生动的比喻:周期性晶体是一张普通壁纸,非周期性晶则是一条精致的拉斐尔毛毯。

  我们体内正在工作的细胞,就是非周期性晶体。

  按照我们的常规经验,我们对世界的感知来源于大脑,其他器官躯干的功能是辅助大脑。这种思维方式有助于我们了解与世界和自我的关系。

  而用纯物理的视角来审视,思想和大脑能够如此密切地运作,其中必然遵循着高精度的物理排列规律(所以医学界常感慨大脑是神秘的),外界那些给我们造成物理印象的同类,也遵循着同样的排列规律。我们互相交流,作为彼此的知觉和经验,这也是一种严格有效的物理秩序。这其中的元概念,可能超越了人类目前的认知。

  我们此时的念头,此时正在使用的器官,由无数原子组成,这无数原子根据精确的物理定律,支撑着有机体的运作,但这种构成状态无法直接观察,我们也感觉不到单个原子的得失。

  如果极少量的原子就能影响我们,那么这种原子排列,就不能奏出我们此时的状态,此时拥有的具有高度秩序性的思想。再想一想,如果我们的感应器官,若能时刻察觉到单个原子碰撞,那是一种多可有趣而可怕的体验。

  原子本身是不稳定的,无时无刻都在做完全无序的热运动。原子越少,规律就越乱,只有大量原子为实验对象时,统计学定律才会生效,从而获得原子的有效特征。

  这个理论有些晦涩,薛定谔用了三个例子来阐述,我们选取其中一个曾学过的例子(布朗运动)来理解:

  在玻璃管内装一些雾气,随着时间的流逝,雾气会逐渐下降,但若用显微镜观察一个雾粒,就会发现它在做着极不规则的运动,再回归到整体视角,雾气的整体仍在下降,表现出整体的规律。

  因此在统计学定律中,数量越多,就越精准,越有效,单个或少数原子不足以满足统计学定律所需。

  二、量子跃迁

  我们需要了解一个名词,四维模式。

  四维模式是指:有机体以自身的结构和功能,随着时间而发育的全过程。

  可以具象地理解为,在有机体下面加一个进度条,我们随着进度条能够明确观察有机体的生长。自然类的纪录片里经常采用这种镜头。

  接下里让我们用四维模式,来理解下面的文字。

  我们初中都学过,有机体的源头是受精卵,即两个染色体的有序融合。

  精卵的形成过程,叫做减数分裂,即在有机体性成熟时通过两组染色体进入两个细胞。因为是一个细胞只有一组染色体,所以被称作“单倍体”。

  精子和卵子都属于单倍体,合二为一就是二倍体的受精卵。人类有46条染色体,一半来源于父亲,一半来源于母亲。

  若通过显微镜观察,染色体的形状是“一种轴状骨架纤维”,通过这些结构特征,我们便能预测染色体之后的发展方向,能预测这个染色体是一只小狗,还是一个人类婴儿。

  那么,一个受精卵是如何长成真正的生命呢?

  任何有机体,都是通过细胞分裂而进行生长的。这种分裂与减数分裂不同在于,一个细胞分裂成4个细胞,接着是8个、16个……一个成年人的细胞需要分裂50—60次,人类一生则需要分裂分裂500次—600次,具体的细胞数是天文数字。可以理解为,年老时的细胞,都是初期细胞的后代。这种分裂,叫做有丝分裂。

  但染色体并不是全部遗传下去的。在减数分裂的过程中,两个不同的染色体会交换特征,特征来源于生物体的双亲,待配子成功后,跟配偶的染色体融合,再以50:50的几率遗传到下一代。我们所说的隔代遗传,就是如此过程。

  而在细胞的运作中,会有小概率发生一些意外,一些“微小但跳跃式”的意外。

  歌德说过:在变幻无常的现象中徘徊的东西,用永恒的思想将其固定。

  薛定谔将此通俗地翻译为:没有一个规律没有例外。

  这种意外,是植物学家德弗里斯在月见草的实验观察中发现的现象,称之为:突变。

  过程是,一组紧密靠拢的原子,构成了一个稳定的分子,当外界提供相应阈值的能量差,基因分子便会突变(这种突变不具有连续性)。

  基因突变也会遗传给后代,但分为隐性和显性。

  隐性突变是潜在的,因为基因突变,影响到的只是一条染色体中的一部分,当配偶没有隐形突变,那么这种突变就不会产生实质性的伤害,但仍会由后代将这种隐形突变传递下去。

  隐形突变变成显性突变的最佳例证,就是近亲繁衍。若都遗传有隐形突变的同胞兄妹交媾,那么他们后代的突变几率,将大幅提升。

  薛定谔则从突变过程发现,这与量子论高度吻合,于是他大胆地将基因突变现象与量子论联系在一起,他认为:突变是由基因分子中的量子跃迁引起的。

  所谓量子跃迁就是“从一种构形转变为另一种构形”,发生在基因分子上,就是原子改变了分子的排列,因而造成了相同位点上的等位基因不符。这便是《生命是什么》中的主要论点和阐述方向。

  三、生命物质走向何处

  生命物质,最终要走向何处呢?

  在这之前,先考虑另一个问题:“生”的特征是什么?

  从物理学的层面而言,生命的主要特征,就是某种持续与环境交换物质的过程,运动、思考、呼吸、哭泣、微笑……这都是“生”的特征。

  “死”的特征,可以用一块无悲无喜的铁举例,“电势与化学势的差别消失,温度与热传导而变得均一,整个系统逐渐衰退成一块死寂的、惰性的物质,达到一种持久不变的状态,可观察的事件不再出现。物理学家把这种状态称为热力学平衡,或最大熵(原文)。”

  从理论层面而言,铁块的状态还不是真正的最大熵,它还在缓慢地向更惰性、更冷寂的状态前进,这需要更长久的时间,整个过程已与生命无关。

  熵,热力学第二定律。从高到底,从热到冷,从有序到无序(永动机因违背热力学第二定律而被称为第二类永动机),听来抽象,实则是可测量的物理量度。

  薛定谔根据熵对于有机体提出了一个惊人理论,也是《生命是什么》这本书中最精彩,最令人震撼的论点,即:有机体以负熵为生。

  每个人都知道新陈代谢,那是一个消耗能量和补充能量的过程。但大多数人仅考虑到了这一步,没有深入去想。理性而单面地审视新陈代谢,会感觉新陈代谢是荒谬的,外界的氮原子、氧原子和体内的氮原子、氧原子是同样的物质,同样的原子结构,为何要替换?这样做的意义何在?

  薛定谔的看法是,自然界中的一切,都在趋于熵的最大值,也就是热寂。有机体身上同样存在熵值,不停地趋于惰性、平衡、死寂。而有机体避免向熵的最大值靠拢的方法,就是新陈代谢。

  我们从环境、物质中不断汲取能量,目的就是:以此降低自身的熵值。

  进一步而言,熵究竟是什么呢?

  简而言之,熵,是分子的无序。

  分子的运动越剧烈,热能就越高,反之,运动越平缓,热能就越低。当热能达到最低处,分子彻底无序,直到“绝对零度”。

  绝对零度是理论意义上而言,是熵的最大值,为零下273.15摄氏度。当大自然到达了绝对零度,分子的无序对物理事件不再产生影响,也就意味着,就代表着这空间内没有了任何生命迹象。这便是热力学第三定律。

  但零下273.15摄氏度是下限值。薛定谔指出,就算在正常室温下,熵也在起着微弱的作用,具体情形中,有不同标准的零度。

  薛定谔还浅尝辄止地探讨了生命有序的两个来源机制:

  一、有序来自有序。成年哺乳动物有10的14次方的基因副本,凝聚起来只有一滴水滴的大小,这些来自上一代人的基因副本恰如其分地分布在全身的每一个细胞之中,这种有机体内的基因分子结构,自然是有序的。

  二、有序来自无序。这是从第一章节讲的统计学定律层面而言。薛定谔更肯定这种物理向的机制。

  到了这里,我们可以做出回答,无论如何,生命物质终将走向无序,也就是死亡。

  正如上面铁块的例子,有机体死后,序也不会立即消失,而是随着时间慢慢地趋于更大的熵值。可以用四维模式想想尸体腐烂融入泥土的样子……

  四 、“我”是什么

  我做梦时梦到的人,都是“我”在同时扮演的各种角色,相当于自己与自己对话。

  我不同的身心状态,也给我的意识创造了不同的“我”。

  “我”将自身经验和记忆混合,行程了与他人迥异的统一体。

  更直白地说,“我”是画布上由记忆和经验制成的颜料。

  由此,人们对“我”的认知轻松地过渡到了“意识是可以被重复”的宗教性理念,这也正是“灵魂”说的来源。

  而薛定谔对此强烈反对,他强调:意识从来不以复数被经验,而知一单数被经验。

  薛定谔还在结语中,推出一个结论,彻底阐述了“我”的概念:

  “我”是按照自然定律控制“原子运动”的人。

  进而,他又进一步引用了《奥义书》中古老而精深的哲学理念:

  个人的自我等于无所不在、不所不包的永恒自我。

  这个理论与同样汲取吠檀多学派精髓的叔本华高度一致,他在《作为意志和表象的世界》开头的一段话对“我”的定义也相当有别样的启发性:

  他不认识什么太阳,什么地球,而永远只是眼睛,是眼睛看见太阳;永远只是手,是手感触着地球;就会明白围绕着他的这世界只是作为表象而存在着的,也就是说这世界的存在完全只是就它对一个其他事物的,一个进行“表象者”的关系来说的。

  至此,我对《生命是什么》的“复述”完毕了。

  这本不到一百页的小书,囊括了太多的信息,它源于1943年薛定谔在都柏林三一学院的演讲文稿,次年由剑桥大学出版,其主体是想用物理学和化学来表达有机体在时空内发生的有序事件。在商务印书馆的版本上,也保留了原有的副标题:《活细胞的物理观》。

  这本书距今已有76年了,在这76年中,世界仍在进步,但我本人绝非时代前沿者,我只是用更通俗或者说更简陋的语言和文体框架,把这本书照猫画虎地阐述下来。

  所以说这篇文章绝非书评,而是一篇读书笔记,我无力给一本专业的学术类书籍写书评,其中的概念全部来源自薛定谔的这本书(我甚至引用了一些原文)。

  但为了尽量完整文章的正确性,最后,我要再恬不知耻地引用译者张卜天的一段文字:

  虽然从现在的观点来看,书中有些观念并非完全正确或完善,例如,就遗传现象来看,后世发展的分子遗传学的研究表明,遗传稳定性远不是量子稳定性所解释的,不过,考虑到生命现象的极端复杂性,迄今为止人们对于生命现象的认识仍然处于“盲人摸象”的水平,因此上述种种并不有损于这本书的意义。

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