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《信息、生命与物理学》的前言

已有 675 次阅读 2026-5-31 11:14 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

(中文版前言取自《信息、生命与物理学》中文版前一部分,保罗.戴维斯著,王培译)

前言

    已经有很多书探讨过生命能做什么了,但本书想要探讨生命是什么。是什么创造了生物?是什么使得生物能够做出如此令人惊讶的事情,而这些事情是非生物做不了的?生物与非生物的区别来自哪里?哪怕一个低级的细菌也能完成如此美妙、如此神奇的事情,却没有任何一位工程师能够制造出与生物相媲美的东西。这些问题让我十分着迷。生命看上去就像一种魔法,它的秘密隐藏在令人费解的复杂性之中。过去几十年来,生物学取得的巨大进展只不过强化了这种神秘感。是什么让生物产生了神秘的魅力,既非凡又独特,完全不同于其他物理系统?所有这些独特性最早来自哪里?

   我们可以提出很多类似的问题,它们也是非常重要的问题。在我的职业生涯中,我常常痴迷于这些问题。我不是生物学家,而是一名物理学家和宇宙学家,所以,处理这些重要问题时我将避开大多数技术细节,主要关注基本原理。这就是我将在本书中做的事情。我会专注于真正重要的难题和概念,以试图回答那个非常重要的问题:生命是什么?我绝不是第一个提出这一问题的物理学家。距离伟大的量子物理学家埃尔温·薛定谔发表著名的系列演讲《生命是什么?》已经过去了三代人的时间,我将以此作为出发点。在这些演讲中,薛定谔提出了一个达尔文回避的问题。然而,我认为我们现在正处于回答这个问题的临界点上,相关的答案将会引领一个全新的科学时代

    如果不引入全新的基本概念,物理学与生物学之间的巨大鸿沟——原子和分子领域与生物体领域之间的鸿沟——就将无法弥合。生物体有其目标和使命,这是几十亿年来演化的产物,而原子和分子只盲目遵从物理规律。但是,生物体必定是以某种方式从原子和分子中产生的。尽管科学界已经广泛接受"我们需要将生命重构为一种物理现象"这一观点,但事实证明,科学家还是常常低估了全面理解生命起源和生命本质的难度。

    试图寻找非生命与生命之间存在的"缺失的连接",并在单一理论框架下将两者连接起来的研究,已经产生了一个全新的交叉科学领域,它融合了生物学、物理学、计算机科学和数学。该领域不仅旨在对生命做出终极解释,还希望开启新的应用场景,为纳米技术带来变革,并引导医学研究取得巨大进步。这一变革背后的统一概念就是信息。它不是指日常意义上的信息,而是一种类似于能量的抽象概念,能让物质形成生命。从字面上理解,信息流模式可以表现出它们自己的生命特征,比如,在细胞间穿梭翻涌,在大脑中飞旋,在生态系统和社会中交互并呈现出它们自己的系统动力学机制。正是在这种丰富又复杂的信息流动过程中,行为主体的概念产生了,这一概念与意识、自由意志和其他令人困惑的难题有关。生物系统正是通过将信息整合成有序模式的方式,在分子领域的混沌中形成了生命的独特秩序

    科学家才刚开始将信息的力量理解为一种"因",它能真正让世界变得不同。最近,结合了信息、能量、热和功的自然规律已经被应用于生物体,从DNA(脱氧核糖核酸)层面到分子机制,再到神经科学和社会组织,甚至延伸到行星尺度。从信息理论的视角看,生命产生的画面非常不同于传统的生物学解释,后者着重强调了解剖学和生理学方面的变化。



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