生命究竟是什么---兼论生物物理观

邵开峰 杨瑞芳 蔡绍皙

“我们是谁”？

“我们从哪里来”？

“生命是什么”？

所有这些疑问几千年来一直是人类探索生命的动然而，只有在近代经过几次科技革命，奠定了以物理学为核心的现代科学体系后，人类才有可能对自身的生存环境有所认识。在取得对无机世界的一些理解后，一些物理学家开始了解释生命的尝试。1943年，奥地利著名物理学家埃尔温。薛定谔（ErwinSchrodinger，1887—1961）在爱尔兰都柏林三一学院发表了题为《生命是什么》的演讲，这位波动力学理论的创始人以热力学和量子力学理论解释生命的本质，以“非同期性晶体”、“负熵”、“密码”传递、“量子跃进”或突变等概念来说明有机体的物质结构、生命活动的维持和延续、生物的遗传和变异等生命现象，他“力图把介于生物学和物理学之间的基本概念向物理学家和生物学家讲清楚”。这次演讲直接启发了50年代克立克（Crick）和沃森（Watson）提出DNA 的“双螺旋模型”，促进了1961年雅各布（F 。jacob ）和莫诺（J 。Monod ）提出的基因调控的操纵子学说，奠定了分子生物学的理论基础。同时，这次演讲也影响了一大批物理学家、化学家进人生物学领域，以物理学和化学的思辩方法去研究生命活动规律。生物物理学科，忽如一夜梨花，突然盛开，其研究内容几乎涉及到生物学的所有问题，在本世纪中期取得许多憾世的成内容几乎涉及到生物学的所有问题，在本世纪中期取得许多憾世的成就，这一切都增强了以解释一切为己任的物理学家企图使用数理逻辑方法统一理解生命的信心。

然而，物理观解释不了生命！

一、理论的低层次是物理观解释生命的困难从物理学原理上看，物理思想和生命现象相悖。生命是不断进化的，而热力学第二定律却认为事物变化趋向热力学的平衡；生命的运动总是有着某种目的性，也就是说现在的运动方向是被将来的某种结果所规定的，而物理学则认为运动方向是由初始条件决定的。尽管薛定谔提出“负熵”的概念来解释物理原理和生物现象的不相容，但问题是：“负熵”是怎么一回事？

从认识对象上看，物理学所研究的对象常是永恒的、固定的简单性事物。在人们研究物质的特性时，物质结构（或体系）中事物的联系往往较为直观，还原论和决定论在解决这类“周期性晶体”时取得了令人信服的成就；而生命是一定历史时期，一定环境下的有机复杂性事物，其复杂性有三个特点：其一在复制生物结构的过程中，存在指令和控制，并由此呈现出生长性和自主性，其二是生物具有无双性，这导致不同层次，不同类群，甚至不同个体生物的复杂性，其三是生物复杂程度的超巨性，从分子- 细胞- 组织一器官一个体的每一个层次本身都包含着复杂的物质、能量和信息，而层次之间又嵌含人们无法想像的普遍联系。所以，爱因斯坦说：“物理学只能研究自然界中的一些简单事物”：“物理学家对于他的主题必须极其严格的加以限制，他必须满足于描述我们的经验领域内最简单的事件，企图以理论物理学家所要求的精密性和逻辑完备性来重现一切比较复杂的事件，这不是人类智力所能及的”。这些话尽管说得比较偏激，但我们认真地从哲学思想、逻辑---演绎和实践操作上仔细审视生物研究对象时，我们必须承认，这位天才的物理巨子说的并非不负责任。生命现象的运动是整体的行为，远非组成部件性质量的叠加所能锚述。

从研究的方法和手段上看，现代科学不是一个对生命体进行实践的有效工具。

首先，解释生命，必须正视遗传物质的起源问题，必须从实验上证明生命来自于无机界。这意味着在实验室用无机离子合成生命。然而，生命的进化由于是一个历史的、随机的、唯一的过程。它的产生和演化是在无数次突变的条件下选择了唯一快捷的途径发生的。以人类的有限生命和历史是否能进行这样的循环验证操作呢？一个简单的推销员问题，即正确确定出推销员访问100 个城市的最短引程可能需速度最快的计算帆花费数十亿年才能完成，何况人类的进化？对此，德国著名哲学家叔本华认为“很难想象如此璀璨奇妙的生命世界能从柑锅和曲颈瓶中获得”。

其次，研究生命结构的现代科学也已到了尽头。

过去物理学在生物学的各个领域取得的巨大成功，是因为认识客体在当时的结构层次上符合现代科技所能达到的认知能力，而当物理手段、思路所能辐射的范围渐渐完备后，当人们对生命运动的认识进入更深的层次，物理手段已无能为力了。测不准原理告诉人们，如果你要知道的结构越来越小，你就需要越来越大的设备，如果你需要知道越来越快的过程，你就需要越来越多的能量，而物理手段在这个问题上差不多已达到极限了。所以，面对生命中大量的未知：信号转导，意识存储等高级运动方式，远非现代科学进行可测性分析所能胜任。

最后，生命体中的一些特异现象常令现代科学陷入尴尬的境地，例如蛋白质的折叠问题，蛋白质正确的构象是其体现生命的基础。构成每一种生命体的蛋白质全部都由大量氨基酸组成的序列而形成，一旦氨基酸被接人正确的序列，蛋白质便立即迅速折叠成具有生物活性的唯一的三维结构。而用计算机寻找仅由100 个氨基酸组成肽键的最终折叠形成，大约要花上10^127年的时间，这与“推销员问题”一样困难。再如人的贤与愚的问题被证明与遗传有关，然而，在可测的范围内，贤者和愚者的生理结构却是“相同”的。

以上这些生命现象都与数学、物理和逻辑世界中的人类的认知能力相抵触。面对这些“悖论”，反思我们的思维，只能说，要么人类所积累的科学有缺陷，要么自然界本身是不完全的。而马克思的自然观认为，自然界中的一切现象都连结成一个统一的、相互联系和相互转化的物质和运动状态的链条，其中没有任何一种物质和运动状态可以由“非物质”或“虚无”中产生，也没有任何一种物质和运动状态可以转化为“虚无”，在“消除了对造物主的最后一次回忆”后，提示了自然界是一致的、完备的。所以，以物理学为核心的现代科学面对生命的“悖论”，只能说明人类社会积累的现代科学有缺陷。

二、人类认识的缺陷导致现代科学的缺陷现代科学的理论体系都构建在：人类感官所感知的事实材料和由事实材料的启示而提出的基本公理（或假设）。这形成该理论体系的逻辑前提和解释起点，被认为是“绝对正确”的东西。而一个理论体系的缺陷，常在于基本假设的谬误，基本假设的谬误又常起于对事实材料的东西“感知”（包括自然感知和借助仪器的辅助感知）的不确。这象牛顿力学中由于“感知”时间和空间是独立的，以此建立的“经典时空观”最终导致谬误一样，就是因为感知的错误。

那么，以物理学为核心的现代科学对生命解释的矛盾，是否出自对生命感细有缺陷呢？让我们暂时抛开人类已积累的文明，从人类认细的原初分析：人类认知起于且仅起千感官系统、例如，当考察一棵细的原初分析：人类认知起于且仅起千感官系统、例如，当考察一棵树，正如薛定谔所言“在我的窗外有一棵树，但我并没有看到这棵树，这棵真正的客观的树通过一些巧妙的设置使它自身的映象投入我的意识之中，那就是我所知道的东西。如果你站在我旁边，树也设法把一个映象投入你的知觉，我看到的是我的树，你看到的是你的树，而客观的这棵树自身是什么我们不知道。我们所得到的仅仅是与我们感官有关的这棵树的一些现象和联系。

从这棵“树”的认识过程来看，主体对外界客观事物的反映存在三个天然缺陷：1 、认识的局部性；I 、认识的主观性；3 、认识的独立性（主体感官不同，认识不同）。这些缺陷直接导致我们丢失了那些与‘‘感官’’无关的现象和联系，就好象在一个封闭的世界里居住的先天盲人永远不能理解白天和黑夜，永远不能全面描述高山和平原一样。同时，我们用感官能感知的那一部分也不是真正的客观世界中的树的那一部分，而是“那一部分”经过感官“翻译”出来的“映象”，就象可见光被人的视觉系统翻译成“颜色”一样。

尽管，马克思主义认为，事物之间或事物内部存在着普遍联系，同一事物人类不能感知的现象和联系与人类能感知的现象和联系之间存在着双向因果链，彼此作为原因都能在对方部分产生结果，以此提供了相互认识的途径。然而，对于人类认知来讲，一方面，可感知的部分作为原因在不可感知部分产生的结果由于不可感知而不可知；另一方面，不可感知的部分作为原因在可感知的部分产生的结果却形成一方面，不可感知的部分作为原因在可感知的部分产生的结果却形成了人类对其产生无法理解的事物或状态因而不可识（也许，蛋白质三维构象的折叠和对称破缺现象等就是不可识的例子）。这样，两方面的联系由于认识主体的“天然缺陷”而割断，不可感细的部分因此难以把握。进一步看，现代科学框架是建立在事物可感知的部分，马克思主义系统观认为，事物的不同部分或层次存在质的不同：“企图用一个部分或层次的语言和理论来表达各个部分或层次的规律是不会成功的”。从根本上揭示现代科学的局限性，这也正是它在解释生命的“核心问题”与“异常现象”时的尴尬之因。

三、生命究竟是什么如前所述，现代科学的局限性，是认识主体的认知缺陷造成的。主体对客体的反映存在天然不完备性，当人类审视自己的时候，人类自身其实也变成了“我们窗外的那棵树”，人类对自身的认识必然存在与感觉相对独立、客观存在的“盲区”。也应包括可被感知和不可感知两部分。

因为没有看清这一点，伟大的牛顿穷其二十七年的时间研究上帝是否存在，著名的物理大师薛定谔则从量子力学和统计物理出发，认为生命是一个纯粹的原子集合系统，人不过是“按照自然界的规律在控制着原子运动”的人，二人都陷入唯心论。

而天才的爱因斯坦凭直觉认为：“企图以理论物理学家的精密性和逻辑完备性来重现一切比较复杂的事件，不是人类智力所及”而对和逻辑完备性来重现一切比较复杂的事件，不是人类智力所及”而对生命的本质退避三舍。在认识到现代科学的逻辑体系不能全面解释生命后，同时代美国科学哲学家恩斯持。迈尔力求摆脱物理哲学的影响，他放弃对生命本质规律的追求，用“概念”和目的论对生命进行朴素的描述。以上这些，就是现代科学对生命的初步认识。

那么，生命到底是什么？也只能从哲学上得到一个普遍的理解。

生命，作为认识的客体，是自然界的一种客观存在，与一切客观存在一样，是自然界矛盾运动的产物，即“我”从自然中来；同时，生命作为认识的主体，是生活在各自不同的主观世界里（客观自然界部分对主体的映射），不自觉的受到真实世界的约束而运动的“我”。

“我从哪里来”和“我是谁”共同构成了生命的内涵。然而，由于主体对客体的认知局限性，生命内涵的两个方面却永远无法完全沟通，这恐怕是“我”永生的遗憾。