生命是什么
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各位书友大家好,欢迎来到非凡精读馆。我是曹则贤,来自中国科院物理研究所。
今天非常荣幸和大家分享一本非常著名的书——《生命是什么》,这本书的作者是薛定谔。
薛定谔这个人,我觉得他是物理学史上是非常有趣的一个人,特别值得介绍一下。
薛定谔是奥地利人,出生于1887年,毕业于著名的维也纳大学,我不知道书友们对奥地利的维也纳大学有没有了解。其实我们近代物理或者近代科学里相当多的学问都来自这所学校。
那么维也纳对于我们的自然科学影响大到什么程度呢?我提醒大家一句,我们大家都熟悉温度的说法,叫“摄氏度”。大家如果看看我们中文的表述,我们经常会说:在标准大气压下,水的冰点是0℃,沸点是100℃。但其实大家可能不知道什么叫标准大气压。有些中学老师会误以为标准大气压就是76厘米高水银柱,但是这是后来的说法,其实标准大气压就是维也纳夏天的气压。
大家可以想象一下,为什么会把维也纳夏天的气压定义为标准大气压,这就是因为人家这个城市和这所城市的大学对于我们自然科学的影响。
那么说到书,就是这本《生命是什么》,我们为什么推荐这本书呢?大家读书的时候可能会注意到,书其实是有不同层次的,一般专业人士会读自己专业内的书,这些书专业以外的人会很少听说,但是有些书实际上是超越了专业,是为整个社会所熟悉的。这样的一些书,我们会把它称为改变世界的书。
这一类影响世界的书有哪一些呢?除了今天我们要专门讲的薛定谔的这本《生命是什么》,其他的大家可能都听说过,比方说有一本书叫《自私的基因》,这也是非常好的书。还有一本影响了对农药的用法以及环境保护的著名的书叫《寂静的春天》。
受《生命是什么》这本书的影响——有一位年轻人受了这本书的影响,后来得了诺贝尔生理或医学奖。他也把他的主要研究成果写成了一本书叫《双螺旋》,这本书也是影响世界的书。
我提这四本书,是因为这几本书的性质都差不多,都是对我们的社会有相当大的影响,并且它是跨越专业的,像我们一般的受教育的人可能都要读的书。
我个人始终觉得,当我们要想深入地理解一本书的时候,很重要的一点,一定要理解这个作者。
薛定谔是我们,尤其是学物理的人绕不过去的一个伟大的人物。他在1922年做了一件了不起的事情,就是把他的一位朋友赫尔曼·外尔的一项工作里面的一个因子,就是前面乘的系数,变成了负数。
学过高中数学的书友可能都会知道,有一个数叫虚数,它的平方等于-1。
薛定谔就把这样的一个因子——虚数引入到了“外尔理论”的其中一个系数里面,就把这样的一个理论挽救了。
这就是后来改变了我们世界,也是我们学物理的人学起来都感到害怕的那个著名的理论“规范场论”,这是1922年。
薛定谔最为大家所称道的就是他被称为量子力学的奠基人。这个称号是怎么来的呢?他1925年底发展了叫作“波动力学”的一门学问。这个学问,薛定谔是1926年分四部分发表出来的,这就是我们量子力学的奠基性工作。所以每提到量子力学,我们总会提到薛定谔。
在我们日常生活里面,大家可能都会在很多语境里面遇到薛定谔这个人,那么薛定谔这个人就会和一只猫联系在一起,这是薛定谔1935 年的一篇论文里提到的一个所谓的思想实验。
是什么呢?他说,就是想象有一个密闭的盒子,里面有放射性物质,有一把锤子、一小瓶毒药和一只猫。那么放射性事件如果发生的话会触发一个机关,让锤子砸碎这个玻璃瓶,那么玻璃瓶里的毒药就会被释放出来毒死那只猫。
因为放射性这个过程是微观的过程,是用量子力学描述的,是不确定的,那么这就造成了:我们在箱子外面,如果你要关切这只猫的命运的话,你会发现你对它的状态是不确定的,你不知道这只猫到底是死了还是活了。
但是薛定谔的本意实际上是想说,通过这样的一系列从微观到猫这样的宏观层次的过程,所谓微观的不确定性,实际上是可以用它宏观产生的效果加以标定、加以指示的。
那么这样的一个工作,薛定谔是用它来干嘛的呢?他给我们阐述了:量子力学里面的不确定性和我们日常生活里面的许多情形——你把握不住的那种不确定性之间的根本区别。