生命是什么——活细胞的物理观
前言
第一章  经典物理学家切入生命问题的角度
  生命的普遍特征，以及探讨生命问题的目标
  统计物理，结构上的本质区别
  朴素的物理学家探讨生命问题的方法
  原子为什么这么小？
  生命活动需要遵循严格的物理定律
  物理定律建立在原子统计之上，因而只是近似
  大量原子参与产生精确规律的第一个例子（顺磁性）
  第二个例子（布朗运动，扩散）
  第三个例子（测量精度的极限）
  n法则
第二章  遗传规律
  经典物理学家的想法却大错特错，这非同寻常
  遗传密码（染色体）
  躯体通过细胞的分裂生长（有丝分裂）
  有丝分裂中，每条染色体都复制了一份
  减数分裂和受精（配子配合）
  单倍体个体
  减数分裂与本书主题极为相关
  染色体交换，性状的位点
  基因的最大体积
  这个数字太小了
  遗传性状的持久性
第三章  突变
  “跳跃式”的突变——自然选择的基础
  这些突变是纯种，也就是说，它们可以完美地遗传
  基因的定位，隐性和显性
  介绍几个术语
  近亲繁殖的危害
  简单谈一谈规律的普遍性和历史
  突变作为偶然事件的必要性
  X射线引发的突变
  第一定律：突变是单次事件
  第二定律：事件的局域化
第四章  量子力学的证据
  经典物理学无法解释的持久性
  量子力学可以解释
  量子理论——分立的能级——量子跃迁
  分子
  温度可以影响分子的稳定性
  数学插曲
  第一项修正
  第二项修正
第五章  讨论并检验德尔布吕克的模型
  遗传物质的基本形态
  这个理论的独特性
  一些传统上的误解
  物质的不同“状态”
  真正重要的区别
  非周期性固体
  微小的遗传密码中蕴含的多种内容
  和事实做比较：稳定性，突变的跳跃性
  自然选择过的基因的稳定性
  突变体有时候具有较低的稳定性
  温度对不稳定基因的影响小于稳定基因
   x射线如何产生突变
  诱发突变的效率不会受到自发突变的影响
  可逆突变
第六章  秩序、无序和熵
  模型中可以得出卓越的普遍性结论
  基于秩序的秩序
  生命会避免退化到平衡态
  生命摄入“负熵
  熵是什么
  熵的统计含义
  生物组织通过从环境中汲取“秩序”而得以维持
  对第六章的备注
第七章  生命基于物理定律吗
  生命应当有新规律
  回顾生命的概况
  总结物理学的概况
  令人震惊的对比
  产生有序性的两种方式
  在物理学中，新原理并非新鲜事
  钟表的运动
  钟表的运动终究是统计学规律
  能斯特定理
  摆钟实际上差不多就在绝对零度
  钟表和生物之间的关系
后记  论决定论和自由意志
  对后记的注释
心灵和物质
第一章  意识的物理基础
  问题所在
  尝试性的答案
  伦理学
第二章  认识的未来
  生物的死胡同
  达尔文主义显而易见的阴云
  行为影响选择
  伪拉马克主义
  习性和技能的遗传固定
  智力进化的危险
第三章  客观性原则
第四章  算术上的矛盾：心灵的单一性
第五章  科学和宗教
第六章  感觉的奥秘

    生命的普遍特征。以及探讨生命问题的目标
    这本小书来自我这个物理学家对大约400名听众做的一系列公开演讲。在演讲之初，我就友情提醒，演讲的主题很艰涩。即使我几乎没有使用物理学家最有力的武器——数学推导，演讲也不会很通俗。但我这么做，并不是因为演讲的主题简单到不需要数学就能解释，而是因为问题太过复杂，只靠数学是解决不了的。不过，还是有很多人坚持到了最后。而我作为演讲者，也希望能够向物理学家和生物学家阐释清楚横跨物理学和生物学的基本概念。这多多少少使得演讲稍微好理解一些。
    虽然书中涉及了很多话题，但整本书实际上只想传达这一个主题：即我对生命这个重大问题的一些小小的思考。为了避免误人歧途，我们不妨先简要勾勒一下之后的讨论计划。
    这个被很多人讨论的重大问题就是：应该如何用物理学和化学来描述活生物体内在时间和空间的维度上进行的各项活动？一个粗浅的回答是：现阶段，物理和化学没有能力解释这些活动。但我们并不会因此怀疑，物理和化学终究能够把它们解释清楚。这正是本书将要阐述并确立的观点。
    统计物理，结构上的本质区别
    如果纯粹是为了鼓励人们，对未来能够实现过去尚未实现的事怀抱期望，这就没什么意义了。但是，如果我们能够充分说明为什么现在物理和化学无法解释生命问题，这就有意义得多。
    生物学家，尤其是众多遗传学家，在过去三四十年中做出了精彩的工作。如今，这些工作使我们对生物的物质结构和生物功能有了许多了解。通过这些了解，我们有准确的理由做出如下判断：当前的物理学和化学没有能力描述生物体在时间和空间维度上发生的各项活动。
    对生物体内最关键的部位来说，它们的原子排列方式和原子之问的相互作用，本质上不同于物理学家和化学家在实验室和理论研究中摆弄的那些研究对象。不过，常人可能会认为我所说的本质区别无足轻重，除非此人是一位物理学家，并且笃信，物理物体内关键部位的结构，与物理学家和化学家在实验室中研究过的，或者在脑中想象过的任何物体都完全不同。要直接用物理学和化学的定律和规则来解释和这些学科的研究对象结构完全不同的系统的行为，这简直不可想象。
    我刚才使用了相当抽象的术语来表达这种“统计结构”上的区别。如果一个人不是物理学家，就不要指望他能理解这种区别了，更别说让他意识到这种区别的现实意义。为了让我的陈述更生动形象一些，让我先预告一下：染色体是一个活细胞最重要的部分；它可以被称为非周期性晶体。后面，我还会更详细地阐述这一点。但物理学只研究过周期性晶体。在谦卑的物理学家眼里，周期性晶体就已经是极其有趣而且复杂的事物了。它们形成了最引人入胜的复杂结构。凭借这种结构，无生命的大自然已经让物理学家费尽心机了。不过，在非周期性晶体面前，周期性晶体却黯然失色。如果说，周期性晶体像一张墙纸，同样的图案以规则的周期不断重复，那么，非周期性晶体就好比是拉斐尔壁毯这种大师级作品，其中没有枯燥的重复，而是通过丰富又统一的图案表现出大师的匠心。这就是周期性晶体和非周期性晶体之间的巨大差别。
    我只是说，物理学家才会把周期性晶体视为他最为复杂的研究对象之一。实际上，有机化学研究的分子越来越复杂，这已经很接近那种“非周期性晶体”了。我觉得，生命的物质载体正是这种“非周期性晶体”。因此，有机化学家已经对生命问题做出了重要贡献，但物理学家却毫无建树，这就一点也不奇怪了。
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