貓頭鷹書房
有些書套著嚴肅的學術外衣,但內容平易近人,非常好讀;有些書討論近乎冷僻的主題,其實意蘊深遠,充滿閱讀的樂趣;還有些書大家時時掛在嘴邊,但我們卻從未看過……
如果沒有人推薦、提醒、出版,這些散發著智慧光芒的傑作,就會在我們的生命中錯失──因此我們有了貓頭鷹書房,作為這些書安身立命的家,也作為我們智性活動的主題樂園。
貓頭鷹書房──智者在此垂釣
第一部 生命是什麼?──活細胞的物理學觀
本文乃根據一九四三年二月在都柏林高等研究所主持下,於都柏林三一學院發表的演講稿整理而成。
獻給我的雙親
第一章 古典物理學家對生命問題的探討方式
第二章 遺傳機制
第三章 突變
第四章 量子力學的論據
第五章 對德布呂克模型的探討與檢驗
第六章 有序、無序和熵
第七章 生命是以物理定律為基礎的嗎?
後記:決定論和自由意志
第一章 古典物理學家對生命問題的探討方式
我思故我在。──笛卡兒
一、研究的一般性質和目的
這本小冊子起源於一位物理學家向大約四百名聽眾公開發表的一系列演講。雖然主講人一開始就提醒聽眾,演講的論題是一個難題,即使這位物理學家幾乎沒有運用數學演繹法這個最令人害怕的武器,演講也不算通俗易懂,但是聽眾人數卻沒有減少。其中的緣由並不是因為這個論題十分簡單,可以不用數學來說明,而是這個論題過於複雜,就算用數學也難以完全理解。演講看來至少受到歡迎的另一特點是,主講人力圖同時向物理學家和生物學家說明,處於生物學和物理學之間的基本概念。
儘管演講內容涉及的論題各式各樣,但是,整個演講卻只想表達一個想法,那就是對一個重大的問題發表小小的議論。為了不迷失方向,先簡要地概括一下計畫的要點,這也許是有益的。
需要詳細論述的重大問題是:
怎樣用物理學和化學來說明,在生物(注1)的體內發生的現象?
(注1)原文為living organism,即「活的有機體」,其義與生物無殊。為行文方便,用「生物」一詞,以下不再說明。──審訂注
這本小冊子力求說明並確定的初步答案可以歸納如下:
目前的物理學和化學顯然無法說明上述現象,但是,這絕不能成為懷疑物理學和化學最終能夠加以說明的理由。
二、統計物理學‧結構上的根本差別
如果僅僅是為了激起人們希望在將來能夠完成過去所不能完成的工作,那麼,此意見誠可謂無足道哉。然其旨趣是遠為積極的,即希望能充分說明到目前為止,物理學和化學仍不能對上述問題加以說明的原因。
由於生物學家,尤其是遺傳學家,在過去三、四十年中的創造性工作,讓人們對有機體實際的物質結構及其功能有了足夠的了解,因而可以闡述並精確說明,當今物理學和化學為什麼仍然不可能說明生物體內發生的現象。
生物體內最主要部分的原子排列及其交互作用,從根本上來說,不同於物理學家和化學家迄今仍然當做實驗和理論研究對象的各種原子排列。我剛才所說的根本不同,除了篤信物理學和化學定律完全是統計性的(注1)物理學家以外,誰都可能認為這種差異是微不足道的。因為,正是基於統計上的觀點使我們相信:生物主要部分的結構完全不同於物理學家和化學家迄今在實驗室裡所處理,或在書桌旁所思考的任何一種物質結構(注2)。若說由此所發現的定律和規則性,恰巧可以直接用來探討那些不足以為這些定律和規則性所依據的結構的各類系統之作用方式,這就幾乎讓人不可思議了。
(注1)這個論點看來可能過於籠統,詳細論述必須到紙本書第一二○至一二二頁才能探討。
(注2)唐南(F.G.Donnan)有兩篇極富啟發性的論文強調了這個觀點,見〈物理化學能夠適當地描述生物學的現象嗎?〉(La science physico-chimique décrit-elle d’une façon adéquate les phénoménes biologiques…,Scientia,xxiv,no.78,pp.10,1918);〈生命的奧祕〉(The mystery of life,Smithsonian Reportfor1929,pp.309)。
不能期望非物理學家能概略理解我剛才所使用的如此抽象的字眼「統計性結構」(statistical structure)中所涉及的差異性,更不要說深明其真義了。為了使敘述能夠有聲有色,我先提一下以後還要詳細說明的內容:活細胞最重要的部分──染色體纖絲──或可恰當地稱為非週期性晶體(aperiodic crystal)。物理學上,我們迄今僅僅研究了週期性晶體(periodic crystal)。對於虛心的物理學家來說,週期性晶體已經是十分有趣而複雜的東西;它們構成了最迷人且最複雜的物質結構,這些結構的非生物性質已足以讓物理學家大傷腦筋。但是,跟非週期性晶體比起來,它們就相當平板乏味。兩類晶體結構的差異,就像是普通的壁紙和一幅傑出的刺繡珍品──比如拉斐爾(Raphael)掛毯──之間的區別:前者只是週而復始地重複出現單一的花紋,而後者卻沒有單調重複的痕跡,而是展現了由傑出大師設計的精巧、協調而富有意義的圖案。
我將週期性晶體稱做他研究的最複雜的對象之一時,我指的他就是物理學家。可是,有機化學家在研究過越來越複雜的分子時,他們確實已經十分接近非週期性晶體了。我認為,非週期性晶體就是生命的物質載體。因此,有機化學家已經對生命問題的研究做出了重大貢獻,而物理學家則幾乎一事無成,這也就不足為奇了… …
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