從薛丁格的提問到資訊創造生命

年度物理世界圖書
《金融時報》、《星期日泰晤士報》和《電訊報》
評為年度最佳科學書籍
「生命是物理學的下一個偉大前線。」—沃克(Sara Walker)
生命=物質+資訊?
回應薛丁格「生命是什麼?」的提問,
物理學家戴維斯以「資訊」觀點,尋回物質與生命之間的失落環節
量子物理學大師薛丁格在1943年間進行了一系列以「生命是什麼?」為題的演講,其中的思索刺激了DNA結構的發現,並引發分子生物學與遺傳學的發展。但薛丁格的關鍵問題——物理學中死氣沉沉的物質,如何出現生物的活力與秩序——如今依舊等待解答。
直到現在,我們即將迎向一個能回答這個大哉問的全新科學時代。
▚▚ 在物理學面前,生命看起來就像魔法。
即使是一個不起眼的細菌,也能完成令人眼花撩亂的事情,沒有任何人類工程師可以與之匹敵。跨越世代的穩定性與創造性,複雜物質代謝的精細調和,分子水平的能量效率,以及違背「熱力學第二定律」的精神——也就是物理學世界趨向混亂與衰敗的必然趨勢。
有生命的物質中,宛若藏有「馬克士威的惡魔」,可以透過玩弄分子間混亂的運動,違反第二定律,自混亂中創造秩序。
為了剖析其中的奧秘,知名天體物理學家和科學傳播者保羅•戴維斯(Paul Davies)在一個快速發展的、沒有名字的嶄新領域中尋找答案。那是生物學、計算、邏輯、化學、量子物理學和奈米技術交叉的領域,其中共通的核心概念,就是「資訊」。
▚▚「資訊」就是物理學與生物學間,失落的關鍵環節。
在這本深入而廣泛的書中,戴維斯指出資訊在生物學和物理學之間扮演的角色。透過現代奈米技術、熱力學、電腦科學與量子理論,解釋資訊如何在物質中澆鑄生命。資訊的概念不僅改變了醫學和技術的發展趨勢,甚至能闡明我們是否是宇宙中唯一的生命這一古老問題,帶我們迎向一個全新的科學時代。
《機器中的惡魔》是一場穿越物理學、生物學、邏輯學和計算領域驚心動魄的旅程。戴維斯從生命的模糊起源一路深入驅動我們身體細胞的微型引擎,將癌症與意識、雙頭渦蟲與導航的鳥類交織在一起,揭示了生物體如何收集和處理訊息,從混亂中產生秩序,為瞭解生命秘密打開另一扇窗。
《金融時報》、《星期日泰晤士報》和《電訊報》
評為年度最佳科學書籍
「生命是物理學的下一個偉大前線。」—沃克(Sara Walker)
生命=物質+資訊?
回應薛丁格「生命是什麼?」的提問,
物理學家戴維斯以「資訊」觀點,尋回物質與生命之間的失落環節
量子物理學大師薛丁格在1943年間進行了一系列以「生命是什麼?」為題的演講,其中的思索刺激了DNA結構的發現,並引發分子生物學與遺傳學的發展。但薛丁格的關鍵問題——物理學中死氣沉沉的物質,如何出現生物的活力與秩序——如今依舊等待解答。
直到現在,我們即將迎向一個能回答這個大哉問的全新科學時代。
▚▚ 在物理學面前,生命看起來就像魔法。
即使是一個不起眼的細菌,也能完成令人眼花撩亂的事情,沒有任何人類工程師可以與之匹敵。跨越世代的穩定性與創造性,複雜物質代謝的精細調和,分子水平的能量效率,以及違背「熱力學第二定律」的精神——也就是物理學世界趨向混亂與衰敗的必然趨勢。
有生命的物質中,宛若藏有「馬克士威的惡魔」,可以透過玩弄分子間混亂的運動,違反第二定律,自混亂中創造秩序。
為了剖析其中的奧秘,知名天體物理學家和科學傳播者保羅•戴維斯(Paul Davies)在一個快速發展的、沒有名字的嶄新領域中尋找答案。那是生物學、計算、邏輯、化學、量子物理學和奈米技術交叉的領域,其中共通的核心概念,就是「資訊」。
▚▚「資訊」就是物理學與生物學間,失落的關鍵環節。
在這本深入而廣泛的書中,戴維斯指出資訊在生物學和物理學之間扮演的角色。透過現代奈米技術、熱力學、電腦科學與量子理論,解釋資訊如何在物質中澆鑄生命。資訊的概念不僅改變了醫學和技術的發展趨勢,甚至能闡明我們是否是宇宙中唯一的生命這一古老問題,帶我們迎向一個全新的科學時代。
《機器中的惡魔》是一場穿越物理學、生物學、邏輯學和計算領域驚心動魄的旅程。戴維斯從生命的模糊起源一路深入驅動我們身體細胞的微型引擎,將癌症與意識、雙頭渦蟲與導航的鳥類交織在一起,揭示了生物體如何收集和處理訊息,從混亂中產生秩序,為瞭解生命秘密打開另一扇窗。
推薦文 高涌泉
導讀 鄭原忠
前言
第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
結語
生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
延伸閱讀
注釋asnd 推薦文 高涌泉
導讀 鄭原忠
前言
第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
結語
生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
延伸閱讀
注釋askw 推薦文 高涌泉
導讀 鄭原忠
前言
第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
結語
生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
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第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
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生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
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注釋asnd 推薦文 高涌泉
導讀 鄭原忠
前言
第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
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生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
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第一章 生命是什麼?
科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的,原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵,就是資訊。
第二章 進入惡魔之身
「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則,免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解,也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫,把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。
第三章 生命的邏輯
生物資訊不僅充滿在細胞物質內,更是控制和組織化學生物活動的方式,正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後,隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算,轉變為可複製的物理構造的過程。
第四章 達爾文主義2.0
達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合,將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前,形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點,帶來長著兩顆頭的扁蟲,可控的DNA失誤,甚至有關癌症起源的新觀點。
第五章 幽靈般的生活和量子惡魔
在混亂且高溫的生物世界中,看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力,我們知道生物確實發現了量子優勢,並抓住了它。
第六章 幾乎是個奇蹟
生命體實現了打破熵的壯舉,透過收集、處理資訊,並將其導向有目的性的活動,從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是,這種獨特的安排一開始如何產生?單靠化學不足以解釋生命,我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。
第七章 機器裡的幽靈
隨著神經科學的發展,今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是,傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識,那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起?
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生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則,這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命,我們需要一些全新的東西,也就是新的物理學。
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注釋
保羅•戴維斯 (Paul Davies)
亞利桑那州立大學的國際知名物理學家、宇宙學家和天體生物學家,他在該大學領導開創性的超越科學基本概念中心。他同時擔任搜尋地外文明計劃(SETI)後探測任務小組的主席,因此如果SETI成功找到智慧生命,他將是最先知道的人。為了紀念他,小行星1992OG正式更名為Pauldavies。
除了獲得許多科學獎項外,戴維斯還因其在科學和宗教方面的工作獲得1995年坦普爾頓獎——世界上最大的年度獎項。
他是二十多本書的作者,包括《上帝的思想》(The Mind of God)、《關於時間》(About Time)、《如何建造時光機》(How to Build a Time Machine)和《金髮姑娘之謎》(The Goldilocks Enigm)。目前居住於亞利桑那州坦佩。
亞利桑那州立大學的國際知名物理學家、宇宙學家和天體生物學家,他在該大學領導開創性的超越科學基本概念中心。他同時擔任搜尋地外文明計劃(SETI)後探測任務小組的主席,因此如果SETI成功找到智慧生命,他將是最先知道的人。為了紀念他,小行星1992OG正式更名為Pauldavies。
除了獲得許多科學獎項外,戴維斯還因其在科學和宗教方面的工作獲得1995年坦普爾頓獎——世界上最大的年度獎項。
他是二十多本書的作者,包括《上帝的思想》(The Mind of God)、《關於時間》(About Time)、《如何建造時光機》(How to Build a Time Machine)和《金髮姑娘之謎》(The Goldilocks Enigm)。目前居住於亞利桑那州坦佩。
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