目錄：

   1   生命是什麼 

第1章  經典物理學家走近這個主題 

第2章  遺傳機制 

第3章  突變

第4章  量子力學的證據

第5章  對德爾勃呂克模型的討論和檢驗

第6章  有序、無序和熵

第7章  生命是以物理學定律為基礎的嗎

後記    決定論與自由意志

2    意識和物質

第8章 意識的物質基礎

第9章 了解未來

第10章 客觀性原則

第11章 算術悖論：意識的單一性

第12章 科學與宗教

第13章 感知的奧秘

自傳 譯後記

第1章經典物理學家走近這個主題

“我思故我在。”——笛卡爾

研究的一般性質和目的

這本小冊子是一位理論物理學家對大約 400名聽眾作的一次公開講演。雖然一開始我就指出這是一個難懂的題目，即使很少使用物理學家嚇人的武器 ——數學演繹法，講演也不可能是很通俗的，可是聽眾卻基本上沒減少。其所以如此，並非由於這個題目太簡單，以至不必用數學就可以解釋明白了，而是因為問題過於復雜，不可能完全用數學語言來表達。講演至少還有一個特點 ——它還較為通俗，講演者試圖把那些介於生物學和物理學之間的基本概念，既向物理學家也向生物學家講清楚。

盡管實際上涉及的問題是多方面的，但我的任務隻限於講一個想法 ——對一個重大問題做一點小小的評論。為了不迷失我們的方向，先把計劃簡要地勾畫出來。

這個討論得很多的重大問題是：

一個生命有機體的範圍內在空間和時間中發生的事件，如何用物理學和化學來解釋？

這本小冊子力求闡明和獲得的初步答案可概括為：

今天的物理學和化學在解釋這些事件時顯出的無能，絕不應成為懷疑它們原則上可以用這些學科來詮釋的理由。

統計物理學結構上的根本差別

如果說，隻是為了對那些過去沒有做成功的事重新激發起希望，那麼上述這個注釋就顯得過於平淡了。更為積極的意義在於我們想說明，物理學和化學的這種迄今為止的無能為力是經過充分論證了的。

今天，由於生物學家，主要是遺傳學家近三四十年來的創造性工作，關於有機體真實的物質結構及其功能的了解已經足以精確地說明，現代物理學和化學為什麼還不能解釋生命有機體範圍內在空間和時間中所發生的事件。

一個有機體的活性部分的原子排列及其相互作用方式，和迄今所有的物理學家和化學家作為實驗和理論研究對像的所有其他的原子排列是根本不同的。除了深信物理學和化學的定律始終是統計力學性質的那些物理學家外，其他人會把我所說的這種根本差別看成是無足輕重且容易發生的1。這是因為他們會認為生命有機體的活性部分的結構非常特別，和物理學家或化學家在實驗室裡用體力或在書桌邊用腦力所處理的任何物質完全不同，這種看法同統計力學的觀點有關繫2。既然生命有機體的活性部分具有如此特異的結構，要把物理學家或化學家曾經發現的定律和規則直接應用到這種繫統的行為上去，而這個繫統卻又不具有作為這些定律和規則的基礎的結構 ——要能直接應用，這幾乎是難以想像的。

不能指望非物理學家能理解我剛纔用那麼抽像的詞句所表達的“統計力學結構”的精確含義，更不必說去鋻別這些含義之間的關繫了。為了讓敘述增添一點聲色，我先把後面要詳細說明的內容提前講一下：一個活細胞的重要的部分 ——染色體纖絲 ——可以頗為恰當地稱為非周期性晶體。迄今為止，在物理學中我們踫到的隻是周期性晶體。對於一位並不高明的物理學家來說，周期性晶體已是十分有趣而復雜的東西了；它們構成了有吸引力和復雜的一種物質結構，由於這種結構，無生命的自然界已經使物理學家費盡心思了。可是，它們同非周期性晶體相比，還是相當簡單而平庸的。兩者之間結構上的差別，就好比一張是重復同一花紋的糊牆紙；另一幅則是堪稱傑作的刺繡，比如說，一條拉斐爾花氈，它顯示的並不是單調的令人討厭的重復，而是那位大師精致的、有條理的、富含意義的設計。

把周期性晶體稱為復雜的研究對像之一，當然是對專門的物理學家而言。實際上，有機化學家在研究越來越復雜的分子時，已經非常接近“非周期性晶體”了，我認為其實那就是生命的物質載體。因此，有機化學家對生命問題已做出了重大貢獻，而物理學家卻幾乎毫無建樹，也就一點也不奇怪了。

一個樸素物理學家對這個主題的探討

在簡要地說明了研究工作的基本觀點 ——或者不如說是終的視角 ——以後，讓我來描述一下如何走近這個主題。

首先我打算解釋一下什麼是“一個樸素物理學家關於有機體的觀點”。這裡我是指一位物理學家可能會想到的那些觀點。這位物理學家在學習了物理學，特別是物理學的統計力學基礎以後，開始思考有機體的活動和功能的方式。他忖量並自問：根據學到的知識，根據比較簡明的基本的科學觀點，能否對這個問題做出一些適當的解釋呢？

他發現是能夠做出解釋的。下一步，他就開始把理論預見和生物學事實作比較。比較結果說明了他的觀點大體上是合理的，但需要做一些修正。如此下去，他就逐漸接近正確的觀點，或者謙虛點說，接近自己認為正確的觀點。

即使在此我是正確的，我也不知道這條探索途徑是否真正是好的和簡單的。不過，這畢竟是我的途徑。這位“樸素物理學家”就是我自己。除了這一條曲折的道路外，我找不到通往這個目標的更好的、更清晰的方法。