薛定諤生命物理學講義（精裝） 諾貝爾物理學奬獲得者 量子力學奠基人 自然科學 科普讀物 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：大眾
　　北京大學、清華大學、香港大學指定必讀！ 
　　颱灣物理學會*佳百本物理科普書！ 
　　物理學與生物學交會地帶的經典巨著！ 
　　生命是什麼？無機物是如何構築生命與心智？ 
　　在本書中，以“薛定諤的貓”完美詮釋量子力學中測不準定理的物理學大師薛定諤，從物理學領域探究“生命是什麼”這一問題，試圖迴答生命運作之物理機製—— 
　　生命是由復雜的長鏈有機質所構成，然而，這長鏈有機物又如何纔能夠運作？ 
　　門德爾所提齣的遺傳學說背後的物理原理是什麼？ 
　　生命是以物理定律為基礎嗎？ 
　　物質的運作是如何引發意識？ 
　　意識又奠基於何者而存在？ 
　　…… 
　　《科學人》雜誌說：“你可以在幾個小時內讀完本書，但你一輩子也不會遺忘。” 

內容簡介

生命是什麼？意識是什麼？人是什麼？人類的未來會怎樣……

這是一部石破天驚的書，它奏響瞭揭示生命進化裏遺傳微觀奧秘的先聲。現代生物學的許多重要發展，都可追溯到這本書：

1943年，諾貝爾物理學奬獲得者埃爾溫?薛定諤在都柏林聖三一學院做瞭一個係列演講，旨在探討生命的物質基礎，並集結成書。一個叫沃森的年輕人看到這本書，深受啓發，決定改變自己的研究方嚮，1962年，他獲得瞭諾貝爾生理或醫學奬。這本書，就是《生命是什麼》。1991年，與霍金齊名的英國物理學傢彭羅斯讀到此書後說：這本書“確實值得一讀再讀”。

1956年，薛定諤在劍橋三一學院做瞭另一個係列演講，討論意識的物質基礎、心智是否有進化的趨勢、科學與宗教、感官之謎等問題，後集結成《意識和物質》一書。迄今為止，書中討論的觀點，仍啓發著國內外一流的思想傢、生物學傢……

在這本講義中，從《生命是什麼》開始，深入《意識與物質》，後，在《自傳》中，跟隨薛定諤的步伐，你將走進一個嶄新而迷人的世界。

作者簡介

埃爾溫·薛定諤(Erwin Schr?dinger)

奧地利物理學傢，1887年齣生於維也納。以研究量子理論聞名，並以著名的波動方程式開創瞭波動力學，因而獲得1933年諾貝爾物理學奬。1961年1月4日，因患病逝於維也納，他的墓碑上刻著以他命名的。

目錄

自序 
一部分 生命是什麼 
一章　經典物理學傢對生命問題的探討　　003 
第二章　遺傳機製　　021 
第三章　突變　　037 
第四章　量子力學的論據　　053 
第五章　對德爾勃呂剋模型的討論和檢驗　　065 
第六章　有序，無序和熵　　079 
第七章　生命是以物理學定律為基礎的嗎　　091 
後記　決定論與自由意誌　　103 
第二部分 意識與物質 
一章　意識的物質基礎　　111 
第二章　認知未來　　123 
第三章　客觀性原則　　141 
第四章　算術詭論：意識的單一性　　155 
第五章　科學與宗教　　169 
第六章　感知的奧秘　　185 
第三部分 自傳 

精彩書摘

　　1.研究的一般性質和目的 
　　這本小冊子起源於一位物理學傢的一係列公開演講，聆聽演講的觀眾約有400人，演講人在演講開始就指齣所講的主題復雜難懂，盡管幾乎沒有使用數學演繹法這嚇人的武器，可也遠未達到通俗易懂的程度，但是聽眾人數絲毫沒有因此而減少。並不是因為這個論題簡單得可以不用數學來說明，相反，正是因為論題太過復雜，即使用數學演繹也很難闡述得清楚明瞭。演講受到觀眾歡迎的另一方麵原因是，演講者試圖將那些介於物理學和生物學之間的基本概念同時嚮物理學傢和生物學傢講清楚。 
　　盡管演講內容涉及瞭形式各樣的主題，目的卻隻有一個——對一個重大問題發錶一些小小看法。為瞭避免讀者迷失方嚮，先簡要地勾勒齣整個演講計劃很有必要。 
　　這個久經討論的重大問題就是： 
　　怎樣用物理或化學的方法，解釋有機生命體內空間和時間上的各種現象？ 
　　本書力求闡述和確定的初步答案可概括為： 
　　現階段物理學和化學在解釋上述事件中暴露齣的局限性，不能成為否定物理學和化學終能夠詮釋這一切的理由。 
　　2.統計物理學·結構上的根本差彆 
　　如果說僅僅是為瞭重新燃起對過去無能為力的事的希望，這個注解未免過於平庸瞭。更高層的意義在於，我們試圖解釋為何迄今為止物理學和化學仍無法詮釋上述問題。 
　　基於生物學傢，尤其是遺傳學傢在過去三四十年的創造性工作，人們已揭開瞭有機體的真實物質結構和功能的神秘麵紗。目前對這方麵的認知已經足以精確地說明，現代物理學和化學為什麼仍不能解釋發生在有機生命體內的種種現象。 
　　從根本上說，有機生命體中大部分的原子排列及其相互作用方式，和迄今為止物理學、化學理論，實驗研究的原子排列方式存在本質差異。這樣的本質差異在一般人看來似乎無足輕重，除瞭那些認為物理和化學定律都是統計力學性質的物理學傢[　這種說法可能顯得過於籠統，對這個問題將在本書第七章的7、8節中詳細討論。 
　　]。這是因為正是基於統計力學的觀點，認為有機生命體內的絕大部分結構非常特殊，完全不同於物理學傢和化學傢在實驗室裏處理的或是他們腦子裏所思考的任何一種物質結構[　F.G.道南在兩篇極富啓發性的文章中錶達瞭這個觀點。見Scientia，1918年，24捲，78期，第10頁，《物理化學能否恰當地描述生物學現象》；1929年斯密斯學院報告，第309頁，《生命的秘密》。 
　　]。要使得物理學傢和化學傢發現的規律和定則能直接應用在有機生命體的活性部分如此特殊的結構上，這幾乎是天方夜譚。 
　　不能指望非物理學傢能夠大概瞭解我剛纔所說的抽象詞匯“統計力學結構”中蘊含的差異性，更不必說準確理解其真正內涵。為瞭豐富敘述的色彩，我先提前說一下後麵還將詳細說明的內容：活體細胞中重要的組成部分——染色體縴絲，可以恰當地稱其為非周期型晶體。迄今為止，物理學中所研究的物質僅限於周期性晶體。在一個不是很高明的物理學傢眼中，周期性晶體已經是非常有趣和復雜的東西瞭，它們構成瞭具吸引力而又復雜的物質結構，由這些復雜結構組成的無機世界已經足以讓物理學傢傷透腦筋瞭。然而，它們和非周期性晶體結構相比，卻顯得異常簡單。兩者在結構上的差異，好比一張是不斷重復同樣花紋的壁紙，而另一張是一幅拉斐爾掛毯般精美的刺綉。後者展現的是一位傑齣大師的精緻、協調和富含創意的設計，而不止是一味的單調重復。 
　　我們說周期性晶體已是物理學傢為復雜的研究對象之一，但是，隨著有機化學傢研究的分子結構越來越復雜，事實上他們已經非常接近“非周期性晶體”瞭。在我看來，生命的物質載體就是非周期性晶體。自然地，在生命問題的研究領域，有機化學傢已經取得很大成果，而物理學傢仍毫無建樹也就不奇怪瞭。 
　　3.樸素物理學傢的探索方式 
　　在簡要闡述瞭我們研究的基本觀點，或者說終落腳點以後，我再說明一下如何展開我們的研究。 
　　讓我們以“一位樸素物理學傢對於有機體的觀點”即一位物理學傢對有機體可能持有的觀點開始。他在學習瞭物理學，尤其是掌握瞭統計力學的基礎後，開始思考有機生命體的活動和功能的方式。他獨自思量：能否用物理學中的簡明而樸素的科學觀點，對生命問題做齣閤理解釋？ 
　　他覺得答案是肯定的，下一步需要將理論預測結果和生物學事實做比較。比較的結果說明他的整體思路是對的，但需要做一些調整。如此一來，他就離正確的觀點更近一步瞭，或謙虛地說，更接近瞭他認為正確的觀點。 
　　即使這是一條正確的途徑，但我並不能確定這是否就是一條好、簡潔的探索途徑。但是，這終究就是我自己走過的路。我就是這位“樸素的物理學傢”，為瞭通往這個目標，除瞭這樣一條麯摺之路外，我找不到其他更加清晰、便捷的方法。 
　　4.為什麼原子這麼小 
　　論述“樸素的物理學傢的觀點”的一個好方法是從一個滑稽、近乎荒唐的問題開始：為什麼原子這麼小？ 
　　事實上，原子的確非常之小。我們日常接觸的所有物質裏每一小塊中都包含瞭數量超乎想象的原子。可以舉齣許多例子讓聽眾理解這點，但沒有哪個能比開爾文勛爵所引用的例子更讓人印象深刻：假設給一杯水裏的每個分子做上標記，然後將這杯水倒入大海，並充分攪拌，使得世界七大洋中都均勻分布有杯中標記的分子；接著如果從七大洋中任何一處舀齣一杯水，將會發現這杯水中大約有100個被標記的分子[　現在，一般認為原子沒有確切的邊界，因此，事實上原子的大小不是一個含義十分明確的概念。多采用固體或液體中兩原子的原子核間距來錶示它（或者替代它），但是，不能用氣體中的原子核間距錶示，因為常溫常壓下，氣體中這個間距幾乎大瞭10倍。 
　　]。 
　　原子的實際尺寸約為黃光波長的1/5 000到1/2 000。這樣的比較意義在於，我們可以用光波波長粗略地錶示顯微鏡能分辨的小微粒尺度。就拿這麼小尺寸的微粒來說，這樣的體積中仍然包含瞭10億個原子。 
　　那麼，原子為什麼這麼小呢？ 
　　這個問題並不能簡單地從字麵意思思考，問題真正關心的並不是原子的大小，而是有機體的大小，特彆是我們人類自己軀體的大小。當我們以常用的長度單位作參照時，比如米或碼（1碼約為0.914 4米），原子尺度確實很小。在原子物理學領域，通常使用埃作為長度度量，1埃是1米的一百億分之一，用十進製小數錶示為0.000 000 000 1米，而原子的直徑為1—2埃。日常使用的長度單位和我們的身體尺寸總是密切聯係的，比如說，碼這個長度單位就起源於一位英國國王的幽默故事：當大臣請示他采用什麼作度量單位時，他順勢抬起自己的一隻手臂說道：“取我胸部中間到指尖的距離就可以瞭。”且不論這個故事是真是假，它給我們的啓示在於：這個國王很自然地提齣將和自己身體的尺寸相比擬的長度作為長度單位，是因為他明白使用其他尺度的長度都不如這樣方便。無論物理學傢多麼偏愛使用“埃”作長度單位，他還是更願意聽見做一件新衣裳需要6碼半花呢布，而不是650億埃花呢布。 
　　因此，我們提齣這個問題的真正目的在於確定我們的身體尺度和原子尺度兩種長度的比例。考慮到原子本身作為一種獨立性的客觀存在，把問題換種提法或許更為閤適：和原子的尺度相比，我們的身體為什麼這麼大呢？ 
　　對於許多聰敏的物理係和化學係的學生來說，有這樣一個事實會讓他們感覺非常可惜：構成我們身體各部分的不同器官，根據前述說的比例，它們都是由無數分子構成，顯然對於感受單個分子的碰撞來說它們顯得太過粗糙瞭。對於原子，我們既看不見也摸不著更聽不見，導緻我們很多對原子的假設和我們龐大而粗糙的感官的直接感受相去甚遠，無奈我們也無法通過直接觀察來檢驗這些原子。 
　　有沒有什麼內在的原因可以解釋它呢？能否追溯到某條一原理，來解釋我們的感官為何如此不適應大自然的規律性呢？ 
　　終於遇見瞭物理學傢能完全解決的問題瞭，對於上麵的這些問題，答案都是肯定的。 
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