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生命是什麼？

對於這個問題，可能大部分人的答案都來自於生物教材上的定義：生物體會新陳代謝，生長發育，並會繁殖產生新的生命。

而在1943年，曾有一位物理學家對這個問題產生了興趣，並將自己的想法寫成了一本書。

這位物理學家就是諾貝爾物理學獎得主，量子力學奠基者--埃爾溫·薛定諤。

薛定諤在書中對生命做了這樣的定義：

有生命的物體會避免變成混亂和無序的狀態。

這是什麼意思呢？

熱力學第二定律告訴我們，萬物都有向著混亂和無序發展的趨勢。

比如一個熾熱的鐵塊，會自動的將熱量傳遞進周圍的環境中，讓整個系統變得更加混亂。

一滴墨水滴入一杯清水中，隨著時間的流逝，這滴墨水會變得越來越混亂直至均勻地分散在整杯水中。

這時，生命的特殊性就體現出來了：

生命具有極其有序的結構，進行著極其有序的生命活動，並且可以通過繁衍創造更多相似的有序個體。

可以這麼說：雖然我們的宇宙正在走向混亂和無序，但生命卻在其中發展出了極高的秩序性。

在物理學中，我們用熵（shang）來衡量一個系統的混亂程度：一個系統越混亂，它的熵也就越大。

宇宙的熵是在不斷地增加的，而生命卻在其中保持著低熵的狀態。

那麼生命是怎麼做到這點的呢？

答案顯而易見：那就是通過不斷地進食。

生物學上對這個過程有個專門的辭彙，叫做新陳代謝。

起初人們認為：生命的新陳代謝過程，目的就是和外界交換物質，並在這個過程中補充生命活動所消耗的能量。

但在薛定諤看來，生命個體內的一個碳原子和食物中的一個碳原子是一樣的，生物體內的一卡路里能量和體外的一卡路里能量也是等價的。

所以，單純的物質交換和能量獲取並沒有什麼意義。

薛定諤認為，生物作為我們宇宙的一部分，它自身的混亂程度也有著不斷增加的自然趨勢。

生物的每次一呼吸，每一個動作，都在產生著熵，正是這些熵將生物體一步步的帶向死亡。

為了維持生存，生命必須設法持續地攝入秩序，也就是負的熵，同時排放代謝廢物和廢熱，以這種方式將產生的熵釋放迴環境當中。

因此，生物進行新陳代謝最根本的目的，是攝入秩序。

也就是說，生命以負熵為食。

接下來，我們將從熵的角度重新認識我們所在的生物圈：

我們的太陽是一個熵極低的存在，是地球最大的負熵來源。

地球接受著來自太陽的太陽光，並將這些低熵太陽光轉化為了高熵的紅外線再輻射回宇宙空間。

在這個過程中，植物通過光合作用汲取了其中的一部分負熵，高等動物則會通過進食獲得原本存在於植物體內的負熵，而動物的排泄物雖然被大大地降解，但其中的負熵仍然有一定的餘量，因此植物和微生物依然可以利用它。

所以，從根本上講，所有的生物都是在靠著汲取負熵來維持生存，而整個生物圈其實是一個負熵「傳遞」的過程。

薛定諤認為：生命這種從合適環境中汲取負熵的「天賦」，與其所具有的遺傳物質有著密切的關係。

雖然遺傳物質和宇宙中的其他物質一樣，只是一團原子而已，但這團原子本身具有極低的熵，最終可以通過複雜的物理和化學過程，生產出蛋白質等物質。

這些物質構成了一個個細胞，並十分嚴格地控制著各項生命活動。

其實，生命的誕生或許也與熵有關：

在機緣巧合之下，有一系列特殊的化學反應發生在了一個小的範圍內，不斷汲取環境中的負熵，並將產生的熵排放迴環境當中。

這就相當於在一個小的範圍內創造了一個穩定的低熵系統，也就是生命的雛形。

這麼看來，生命就像是一台純粹的機器，遵循著宇宙運行的規律。

這樣，我們就回到了最初的問題：生命是什麼？

生命是一個美好的巧合。

是宇宙在奔向熵最大的死寂過程中，為自己創造的觀眾。

注釋：

1.《生命是什麼》一書是由薛定諤的一次公開演講整理編輯所得（那時DNA還沒有被發現）。薛定諤從物理學角度分析了生物的遺傳變異等現象，推測了遺傳物質是一種十分有序」非周期性晶體「。這本書為生物學的研究提供了一種新的思路，吸引了一批物理學家投身遺傳學的研究，弗朗西斯·克里克就是其中之一。1953年，克里克和沃森一同發現了DNA雙螺旋結構，叩開了分子生物學大門。

2.本書的一半篇幅是薛定諤關於意識和物質的哲學層面的思考，另外一半篇幅的大部分在以物理原理解釋生命現象，」負熵「只是本書內容的很小一部分，但也是本書精髓所在。

3.熵是一個系統混亂程度的度量，但混亂和複雜是不同概念。比如一杯碎冰和一杯水，碎冰的複雜程度大於水，但水的混亂程度卻是大於碎冰的。這是因為在水的平靜外表下，內部的水分子相比冰有著更加混亂的運動狀態。

4.薛定諤表示：「負熵」的概念曾一度遭到物理學界的批判和質疑，用「自由能」來描述秩序可能更加嚴謹。但是「自由能」這一概念從語言學的角度上講，跟「能量」太過接近了，相比之下「取負號的熵」具有更好的表達效果。

5.萬物都有熵增的趨勢，所以負熵並不能憑空產生；一個局部範圍熵的減少，必然以另一處的熵增為代價。就比如生命通過進食維持自身的低熵狀態，就需要把自身產生的熵以代謝廢物和廢熱的形式排放回所在環境中，增加所在環境的熵。嚴格來講，生命不生產負熵，生命是宇宙中熵的搬運工。

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