*物理學家薛丁格的一本生物學著作《生命是什麼》*
*物理學家薛丁格的一本生物學著作《生命是什麼》*
《生命是什麼》（英語：What Is Life?）是物理學家薛丁格的一本生物學著作，發表於1944年。這本書是根據薛丁格於1943年2月，在都柏林三一學院的公開講座課程內容。在書中薛丁格介紹了含有配置遺傳信息的化學共價鍵，一種「不規律晶體」的概念。
雖然自1869年以來已知脫氧核糖核酸（DNA）的存在，但在薛丁格講述當時，DNA的螺旋形狀與其在複製過程中的角色，還不明確。而在1950年代，這個概念刺激了其他人對於追尋遺傳分子的研究熱情。回顧歷史，薛丁格對「不規律晶體」的理論性充分推測，可被視為提供了分子生物學家關於遺傳物質，應該搜索的方向。共同發現DNA結構的詹姆斯·杜威·沃森和弗朗西斯·克里克，均表示他們研究最初的靈感源自本書，並且把描述遺傳信息儲存機制的前期理論，歸功於薛丁格所撰寫的此書。
這本書是根據1943年2月都柏林三一學院的講座課程內容，在1944年出版。該課程雖然預先聲明了「該講座的主題和內容偏於冷門艱深，即使物理學家以最強的數學推導能力，仍難以應用於其上」，仍然吸引了約400名的聽眾。他的演講專注於一個重要主題：「某個有機活體內所發生的事件，如何藉由物理和化學來解釋？」當時仍尚未接受DNA作為遺傳信息的載體，其後於1955年才開始了赫雪-蔡司實驗。此時統計物理和量子力學是物理學最成功的分支，這些理論本質上也和統計學高度相關。薛丁格是量子力學的奠基人之一。
馬克斯·德爾布呂克關於生命物理基礎的想法對薛丁格產生了重要影響。在此書發表之前，1946年諾貝爾獎得主的遺傳學家赫爾曼·穆勒曾在1922年他的文章《Variation due to Change in the Individual Gene》中，陳述關於遺傳分子（當時尚未確認為DNA）的所有基本性質；而薛丁格在1944年此書的〈from first principles〉中，衍生出相同概念（包括這種分子的不規律性）。其實穆勒在1922年的文章《The Gene As The Basis of Life》中已經指出不規律性，而且在1930年代更加詳細地說明。此外，穆勒在1960年寫給記者的信中提到，關於此書所謂的遺傳分子概念早在1944年以前已經出版，而薛丁格的說法只是錯誤揣測。穆勒也提到有兩位著名的遺傳學家（包括馬克斯·德爾布呂克），熟知1944年以前相關的出版資料，也與薛丁格有連絡。但在1944年奧斯瓦爾德·埃弗里最重要的細菌轉化實驗後，DNA作為遺傳分子才變成特定想法。在此之前，蛋白質被認為是最有可能作為所謂遺傳分子的角色。
在第一章薛丁格解釋，大多數在大尺度上的物理定律源自於小尺度的混沌。他稱這個原則為「來自無序的有序」（order-from-disorder）。他提出擴散作用來舉例，擴散作用可以當成一個高度有序的過程，但它是由原子或分子的隨機運動而引起。如果減少原子的數量，這系統的行為會變得更隨機。他指出，生命非常依賴於秩序，因此樸實的物理學家會假設一個有機活體主要的編碼，必須由大量原子所組成。
在第二和第三章，他摘要了當時關於遺傳機制的已知結果。最重要的，闡述了基因突變在生命演化中扮演的重要角色。他的結論是遺傳信息的載體，必須能長時間持續不變而且尺寸要夠小，而這樣的性質與物理學家的期望是相牴觸的；這個矛盾無法以古典物理學說來解釋。
在第四章他提到了分子，即使只包含了一些原子但分子的性質確實是穩定的，可作為前兩章所述矛盾的解決方案。儘管之前分子就已經被發現了，它們的穩定性也無法由古典物理學解釋；而需要量子力學的離散性說明。此外，基因突變可直接和量子穿隧效應聯繫起來。 他繼續在第五章解釋，真實也永久的固態是結晶體。分子和晶體具備的穩定性，成因都是相同的原理。分子或可稱為「固態的胚芽」。另一方面，沒有晶體結構的不定形狀固態，應被視為有非常高黏滯度的液體。薛丁格認為不重複自身的遺傳物質，應該是某種分子而非晶體。因此他稱為不規律的結晶。它的不規律本質能以很少的原子數量，對幾乎無限量的可能性進行編碼。最後他將以上說明與已知的事實相比較，認為兩者是一致的。
薛丁格在第六章說道： ⋯⋯生命物質，並非規避了至今所得知的「物理定律」，而可能是和迄今未知的「物理學的其它定律」有關，一旦發現了其它定律，將形成正如前者科學整體的一部分。 他知道以上敘述容易被誤解而試圖澄清，主原則「來自有序的無序」所意味的是熱力學第二定律：亦即在某個封閉系統(例如宇宙)中，熵(entropy)只會增加。薛丁格解釋說，在一個開放系統中，生命物質會藉由原態穩定地保持負熵(今日這個量被稱為信息)，來迂迴規避第二定律達成熱平衡的衰減。
在第七章他認為，「來自有序的有序」並非全新的物理學；實際上，這原則更簡單且更似合理。大自然遵循這個原則，而有些例外的譬如天體運動和鐘錶的機械構造，然而那些例外還是會被熱和摩擦力影響的。系統機械式或統計上作功的程度或依賴於溫度。如果時鐘被加熱到融化，那功能就停止運行。相反，如果溫度接近絕對零度，那麼任何系統的行為都會變得越來越機械式。某些系統表現出機械式行為是如此迅速，在室溫下的行為就幾乎等同絕對零度下的行為。
薛丁格以哲學的思索，決定論、自由意志和人類意識的奧秘，來總結本章和本書。他試圖「從以下兩個前提，我們是否無法得出正確不矛盾的結論，(1)人體功能完全是機械化的，完全遵循自然物理定律；(2)有不容置疑的直接體驗表明，我們自由地引控我們的身體，其結果可預測，而且最為關鍵且重要的是，承擔我們選擇行為的責任。我認為從這兩個事實得出的唯一可能推論就是，『我』，以最廣義來說，所有曾自稱或感受『我』的有意識主體，根據自然定律控制『原子運動』的人。」
薛丁格反對意識源頭隨著人體逐漸毀壞的想法，因為他覺得這種想法「不合口味」。他也拒絕多重不朽的靈魂沒有身體仍然可以存在的想法，因為他認為意識依舊是高度依賴於人體的。薛丁格寫道，要調和這兩種前提:
唯一可能的選擇是簡單地持續著對於意識的直接體驗，意識是一種奇異單元而其中有未知的多元；只有一個單元，卻似乎有多元的表現，而一系列僅僅是呈現出這一個單元的多面向⋯⋯。
他說，意識是多重複數的任何直覺，是幻想的。薛丁格贊同婆羅門的印度教概念，其中每個人的意識只是瀰漫在宇宙中，唯一的共同意識的各種表現 - 相當於印度教的梵概念。薛丁格認為，「......「我」這個人，如果有，那依照自然規律控制了'原子運動' 。」
不過他也限定了這結論在其「哲學的影響」，「必然主觀的」。在最後一段他指出「我」的定義並非是經歷體驗的收集，而「即在收集它們的帆布之上。」如果催眠師能成功遮閉了所有早期記憶，他寫道，就沒有個人存在性的損失 - 「也將不曾有是」。
薛丁格的悖論
在熱力學第二定律支配的世界中，所有的孤立系統被預測會趨近於最大無序狀態。既然生命接近並保持高度有序的狀態，一些人認為，這似乎違反上述的第二定律，隱含有個悖論存在。然而，由於生物圈並不是一個孤立系統，所以該悖論不存在。有機體內部秩序的增加，是以散熱到體外而增加周遭環境中的亂度，通過這種付出代價的方式，既遵循了第二定律，生命也能維持高度有序狀態，而整個宇宙的亂度是只增無減的。為了增加地球上的複雜性 - 如生命那樣 - 則需要自由能。太陽提供了地球上生命所需的自由能。
生命是什麼？無機質如何構築生命與心智？ 悠隔一甲子，薛丁格討論物理學與生物學交會地帶的經典巨著重現！
以「薛丁格的貓」完美詮釋量子力學中測不準定理的物理學大師薛丁格，於生前即從物理領域欲求探究「生命是什麼」這一問題，試圖回答生命運作之物理機制，本書共有兩部分，分別探討「生命」、「心智與物質」，也是薛丁格一生的個人自傳。
哪些物理機制才得以讓生命可以運作？ 生命是由複雜的長鏈有機質所構成，然而，這長鏈有機物又如何才能夠運作？薛丁格在第一部分當中仔細剖析了運作過程中的物理機制，包括擴散作用之下的布朗運動，其始於分子的不規則碰撞所導致，這卻提供了細胞吸收養分、排泄廢物的重要機制。另外，薛丁格也詳細解釋了孟德爾所提出的遺傳學說背後的物理性質，及突變的「跳躍性」可比擬為原子。最後，薛丁格提出一個問題：生命是以物理定律為基礎嗎？
意識的物理基礎是什麼？
生命之謎當中，另外一件事情另當今學者皆深感興趣的，則是這些物質的運作是如何引發意識？意識又奠基於何者而存在？薛丁格在此一部分揭露這些問題的存在，並以統計物理學的觀點說明心理意識的運作過程，提供了後世心理學家及腦神經科學家廣闊的意識研究視野。
舉足輕重的《薛丁格物理學講義：生命是什麼？》：
負熵概念的提出本書原本只是一系列通俗科學演講的結集；沒想到這本為非專家所寫的書，最後卻成為發現ＤＮＡ結構、並導致分子生物學誕生的關鍵著作。現為薛丁格辭世５５周年，薛丁格這本《薛丁格物理學講義：生命是什麼？》實在有遺傳研究上舉足輕重的地位。
本書發表年代距今已超過五十年，當年薛丁格雖精準預測遺傳分子的運作過程，但仍因為現代科學的進展而有一些疏漏，本書中文版特別邀請物理學博士李精益副教授全文校訂，中研院史語所王道還研究員與台大物理系高涌泉教授協助審定，並修正原書中由於時代背景造成的少數科學發展錯誤，以使讀者有最詳實明確的理解。
此外，台大生化所楊啟伸副教授以及台大物理系高涌泉教授皆特別撰寫專文導讀，充分闡述薛丁格的思想梗概，使讀者更能清楚掌握本書脈絡。
埃爾溫·魯道夫·約瑟夫·亞歷山大·薛丁格（德語：Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger，1887年8月12日－1961年1月4日），生於奧地利維也納，是奧地利一位理論物理學家，量子力學的奠基人之一。1926年他提出薛丁格方程式，為量子力學奠定了堅實的基礎。他想出薛丁格貓思想實驗，試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。
1933年，因為「發現了在原子理論裏很有用的新形式」，薛丁格和英國物理學家保羅·狄拉克共同獲得了諾貝爾物理學獎，以表彰他們發現了薛丁格方程式和狄拉克方程式。 他的父親魯道夫·薛丁格是生產油布和防水布的工廠主同時也是一名園藝家。他的母親喬治亞娜·艾米莉·布蘭達是維也納科技大學的教授亞歷山大·鮑爾的女兒。
早年--薛丁格1887年出生在奧地利維也納附近的埃德伯格，1898年進入了文理高中，從1906年至1910年在維也納大學學習物理與數學並在1910年取得博士學位。此後在維也納物理研究所工作，他當時的同事包括弗蘭茨·塞拉芬·埃克斯納（Franz Serafin Exner），弗里德里希·哈澤內爾（Friedrich Hasenöhrl）和弗里茨·科爾勞施（Fritz Kohlrausch）。在大學期間薛丁格還同園藝家弗蘭茨·弗里梅爾（Franz Frimmel）保持了很深密的友誼。
他的母親血統是一半奧地利和一半英國，英國的一方是來自利明頓。薛丁格幾乎是在同一個時間學習英語和德語，因為他的父母二人都在家講這兩種語言。他的父親是一位天主教的信徒，而母親是一位路德教派的信徒。
在1911年薛丁格成為埃克斯納的助理。在薛丁格幼年時期，他深受叔本華的影響，因此，他廣泛閱讀叔本華的作品，他的一生對色彩理論、哲學、東方宗教深感興趣。
中年--薛丁格在1914年至1918年參加了第一次世界大戰。此後在耶拿大學、斯圖加特大學、布雷斯勞大學和蘇黎世大學教書。特別是在蘇黎世大學他所擔任的理論物理學的教授以前曾由愛因斯坦和馬克斯·馮·勞厄擔任過。在這裡他提出了著名的薛丁格方程式，創立了波動力學學說用以來描述量子力學。
1920年4月6日他同安娜瑪麗·貝特爾（Annemarie Bertel）結婚。在同一年，薛丁格在耶拿成為馬克斯·維因的助理，並在1920年9月成為了副教授（ausserordentlicher Professor，ao. Prof.）。1921年，在布雷斯勞（今弗羅次瓦夫）他成為正教授（ordenticher Professor，o. Prof.）。
1921年，他搬到了蘇黎世大學。1926年1月，薛丁格在物理年鑑發表文章「以特徵值問題處理量子化理論」（Quantisierung als Eigenwertproblem）來處理波動力學，並引入了現在稱之為薛丁格方程式。在本文中，他「推導」了不含時的波動方程式，並證明它正確地給出了類氫原子的能量特徵值。本文被視二十世紀最重要的成就之一，創造出量子力學的革命，並延伸到物理及化學的各個領域。第二篇文章在四個星期後發表，給出了量子諧振子、剛體及雙原子分子的解，並給出了薛丁格方程式一個新的推導方式。
在五月發表的第三篇文章中，薛丁格證明了他的做法等價於海森堡，並處理了史塔克效應。第四篇文章說明了如何處理隨時間變化的系統，例如散射問題。在此論文中，為了避免四次及六次的微方項，薛丁格引入了波動方程式的複數解（量子力學可說是從此由實轉複）。在引入了複數後，神奇的事發生了，波動方程式的一切就在他腳邊。（他最終將微方項的次數降為一） 這些文章在物理界被公認為意義重大，對他的職業生涯和成就具有重大的意義。薛丁格本人並不太喜歡量子理論的意涵，對於量子力學的機率詮釋，他說：「我不喜歡它，對於我得引入它我感到抱歉。」
1927年薛丁格遷往柏林，接替馬克斯·普朗克在洪堡大學擔任理論物理學教授，並成為了普魯士科學院院士。在那裡他感受到了自由進行科學研究的濃厚氣氛。當時在柏林匯聚了世界頂尖的物理學家，比如他的同事維克托·維斯科普夫。在納粹黨1933年奪取政權後，薛丁格決定離開德國移居英國牛津，在牛津大學莫德林學院擔任訪問學者，同年他獲得了諾貝爾物理學獎。
晚年--1934年，薛丁格在普林斯頓大學講學，校方希望能夠聘請他，但薛丁格拒絕了。之後，他要前往愛丁堡大學當講師，但簽證延誤，最後，1936年他只好在奧地利格拉次的大學授課。1938年薛丁格由於德奧合併而離開奧地利並遷往愛爾蘭都柏林，在那裡他於1940年建立了理論物理學院並一直擔任主任。
除了量子力學之外，1944年著有《生命是什麼？》（What is Life?）。發現DNA雙螺旋的詹姆斯·杜威·沃森與弗朗西斯·克里克表示受薛丁格影響頗深。
1956年薛丁格返回維也納，在維也納大學理論物理研究所教學直到去世。當他參加完在阿爾卑巴赫（Alpbach）舉行的高校活動後，由於當地風景優美而決定死後葬在此地。薛丁格因患肺結核在1961年1月4日病逝於維也納，死後如願被埋在了阿爾卑巴赫，他的墓碑上刻著以他命名的薛丁格方程式。
1926年他提出著名的薛丁格方程式，至今仍是量子力學的理論基礎。沃納·海森堡在稍早的時候提出矩陣力學，薛丁格提出薛丁格方程式，兩者可以得到相同的結果。薛丁格隨後證明，兩者在數學上是等價的。薛丁格方程式使用微分方程式的形式，比矩陣力學容易理解，因此被廣泛用於教學。
1933年薛丁格獲得諾貝爾物理學獎。
1937年薛丁格被授予馬克斯·普朗克獎章。
1944年薛丁格出版了《生命是什麼》，此書中提出了負熵的概念。他自己發展了分子生物學，想通過用物理的語言來描述生物學中的課題。他還發表了許多的科普論文，它們至今仍然是進入到廣義相對論和統計力學的世界的最好嚮導。
1956年薛丁格獲得了奧地利科學院以他為名的埃爾溫·薛丁格獎。
1957年薛丁格獲得了奧地利科學藝術獎章。
最著名的思想實驗是薛丁格貓，在這個試驗中他把量子力學中的反直觀的效果轉嫁到日常生活中的事物上來，並想以此來表達他對想要用一般的統計學說來解釋量子物理的拒絕。
此外薛丁格還發表了50餘本著作涉及到不同的題目，還進行了統一的語義場論的努力。
安娜瑪麗和薛丁格的墓，上面刻有薛丁格方程式
