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量子物理學薛定谔

生活更新时间:2025-08-17 23:41:39

非周期性晶體

這本書是量子力學奠基人薛定谔于1943年至1956年在三一學院的一系列演講。

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）1

貨币上的薛定谔

迄今為止，在物理學中，我們碰到的都是周期性晶體，而生命的核心物質，是非周期性晶體。[晶體：由大量微觀物質單位（原子、離子、分子等）按一定規則有序排列的結構]

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）2

天然礦物晶體都是周期性晶體

周期性晶體并不簡單，它們構成無生命的自然界，已經使物理學家們費盡心思了，可其與非周期性晶體相比，還是相當平庸的。一邊是重複同一花紋的牆紙，一邊是條理精緻、富有設計的大師畫作。

實際上，有機化學家在研究越來越複雜的分子時，他們已經非常接近非周期性晶體了。薛定谔在1943年以其驚人的直覺說：我認為那其實就是生命的物質載體。

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）3

非周期性晶體：染色體

原子為什麼這麼小？

對生命的探索，源自一個奇怪的問題：原子為什麼如此之小？

假定給一杯水中的所有水分子做上标記，再倒進七大洋中徹底攪拌，随後你舀一杯水出來，其中有100±10個标記的水分子。（這個10是怎麼來的？在統計力學中，它是100的平方根，記住這個平方根，你将被它震撼。）

原子的實際大小約在黃色光波長的五千或兩千分之一。波長粗略地指出了光學顯微鏡能分辨的最小微粒能有多大，就在這個顯微鏡幾乎看不清的微粒中，還包含幾十億個原子。

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）4

實驗室常用的光學顯微鏡

生命是原子組成的，原子為什麼這麼小？這個問題引出另一個更驚奇的問題：為什麼我們的身體這麼巨大？

人類的身體大約由60—100萬億個細胞組成，每個細胞包含的原子大約在100億億以上。

即使是單個細胞，如果要感受單個原子的運動，也實在太笨重太不靈敏了。

物理定律隻是近似的

為什麼我們的身體要被自然“設計”成這樣？

如果生命體的感官不那麼遲鈍，而是能靈敏地感受單個原子（或少量一些原子就能在感官上産生知覺）生命将是什麼樣子？這樣的生命絕對不可能發展出有序思維。

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）5

在極微觀世界，單個原子的運動時十分劇烈的

因為所有原子每時每刻都在進行毫無秩序的熱運動，這種混亂，使得發生少量原子之間即使發生了一些事件也會被淹沒在混亂中，無法在統計學上得出穩定的規律。而穩定的規律，是建造這個宇宙的基石。

穩定的規律，隻有在數量極其極其巨大的原子團中，統計學規律才開始逐漸浮現，這些定律的準确性随着原子數的增加而增加。

物理定律、化學定律都屬于這種統計學定律，這些定律是以原子統計力學為根據的，因而隻是近似的。

量子物理學薛定谔（薛定谔生命是什麼）6

一位量子力學的創始人為現代分子生物學奠基的科普名著《生命是什麼》

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