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《生命是什么》是杰出的奥地利物理学家薛定谔根据他在1943年对都柏林三一学院高年级学生的演讲而写成的，次年由剑桥大学出版社予以出版。在该书中，薛定谔把物理学和生物学结合起来，用物理学观点深刻地分析了基因的性质，揭示了基因是活细胞的关键组成部分，指出生命的特异性是由基因决定的，以及要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。
（一）基因的最大尺寸
薛定谔在《生命是什么》第2章“遗传机制”的“单个基因的最大尺寸”一节里，把基因作为遗传特征的物质携带者，并强调了与我们的研究很有关系的两个问题：第一是基因的大小，或者宁可说是基因的最大尺寸，也就是说，我们能够在多小的体积内找到基因的定位；第二是从遗传模式的持久性断定基因的稳定性。
在估量基因的大小时，薛定谔认为有两种完全独立的方法，一种是把估量基因大小的证据寄托在繁殖实验上。这种估量方法是很简单的，如果在果蝇的一条特定的染色体上定位了大量的表示果蝇特征的基因，我们只需要用这个数量的截面来划分染色体的长度，就得到了需要的估量。显然这个估量只能给出基因的最大尺寸，因为在染色体上基因的数量将随着基因分析工作的继续进行而不断地增加。
另一种是把基因大小的证据建立在直接的显微镜检验上。用显微镜观察生物细胞内的染色体纤维，你能看到穿过这条纤维的横向的密集的黑色条纹，这些条纹表示了实际的基因（或基因的分立）。当时的生化学家在果蝇的染色体上观测到的平均条纹数目大约是2000条。这一结果与用繁殖实验定位在果蝇染色体上的基因数大致有相同的数量级。用这一数目划分染色体的长度就找到了基因的大小约等于边长为30纳米的立方体的体积。
接着，薛定谔在题为“小数目”一节中，对30纳米这个数字作了分析，他指出30纳米大约只是在液体或固体内100或150个原子排成一行的长度，因此一个基因包含的原子数不大于100万或几百万个。从统计物理学的观点来看，这个数目是太小了，因此基因可能是一个大的蛋白质分子（当时蛋白质被认为是遗传物质，而不是DNA），在这个分子中每个原子、每个自由基、每个杂环起着一种不同于任何其他相似的原子、自由基或杂环起的独特的作用。
1953年，美国遗传学家沃森和英国生物物理学家克里克发现了DNA 分子的双螺旋结构，在他们发表的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构》
中使用X 射线衍射实验数据，两个碱基对之间的距离（即现在所说的一个碱基对的长度）为0.34纳米，螺旋的半径为1纳米。按照2000年4月人类基因组计划测序的结果，果蝇基因的平均长度为10kb（1kb 表示1000个碱基对）。如果把螺旋的体积简化为一个圆柱体的体积来计算，则可以算出果蝇基因的平均体积是薛定谔的计算值的2/5，这个结果是合理的，因为随着时间的推移，在染色体上发现的基因数就会增多，相应的基因的平均长度就会减小，从而基因的平均体积的计算值也会减小。这一结果说明薛定谔在当时不仅具有基因定量化的思想，而且他的计算结果在数量级上与现在是一致的。这对于人们定量地去研究基因无疑起到了极大的促进作用。
（二）基因的物质结构
对于基因的物质结构薛定谔提出了一个著名的“非周期性晶体结构”的科学预见。在第1章的“统计物理学·结构上的根本差异”一节中，他首先提出生命物质的结构与非生命物质的结构完全不同。他说：“有机体中最重要的那部分结构的原子排列方式以及这些排列方式之间的相互作用，与物理学家和化学家们迄今为止在实验中及理论上研究的对象有着根本的差异。”接着，他对染色体的结构提出了科学的预见。他说：“生命细胞的最基本部分——染色体结构——可以颇为恰当地称为非周期性晶体。”他指出：“迄今为止，我们在物理学上处理的都是周期性晶体。对于一般的物理学家来说，这已经是非常有趣和复杂的研究对象了。”接着他生动地描述了这个对比，他说：“两者在结构上的差别，好比一张普通墙纸和一幅杰出刺绣的差别，前者只不过是按照一定的周期性不断重复同样的图案，而后者，比如拉斐尔花毡，则绝非乏味的重复，而是大师的极有条理和富含意义的精心设计。”
生物大分子的非周期性晶体结构是怎样形成的呢？薛定谔在第5章的“非周期性固体”一节中阐述了这个问题。他说：“微小的分子可以被称作‘固体的胚芽’。以这样一个小小的固体胚芽为起点，似乎可通过两种不同的方式来建立越来越大的集合体。第一种方式是相对无聊地向三维方向不断重复同样的结构。生长中的晶体遵循的正是这种方式。一旦形成周期性，集合体的规模就没有什么明确的上限了。另一种方式是不用枯燥的重复来建立越来越大的集合体。越来越复杂的有机分子就是如此，其中的每一个原子、每一个原子团都起着各自的作用，和其他分子中相应的原子或原子团所起的作用并不完全一样（在周期性结构中则完全一样）。我们或许可以恰如其分地称之为非周期性晶体或固体，于是，我们的假设就可以表达为：我们认为一个基因——或许整个染色体结构
，就是一个非周期性固体。”
薛定谔关于遗传物质是“非周期性晶体”的说法具有深远的意义：一方面由于它的非周期性蕴涵着分子排列的多样性，这就意味着遗传物质包含了大量丰富的遗传信息；另一方面由于具有晶格结构，所有的原子或分子都与周围的原子或分子连接在一起，所以相当稳定。DNA 双螺旋结构的发现者们正是在读了薛定谔的《生命是什么》一书，并在DNA已被证实为遗传物质后，才把DNA 的具体的物质结构作为研究方向的。
（三）基因的稳定性
薛定谔在第2章“持久稳定性”一节中一开始就提出两个问题：我们在遗传中遇到多大程度的稳定性，因此我们必须把什么归因于携带遗传性质的物质结构？
他认为，遗传性质在世代传递中保持不变的事实，说明遗传的稳定性几乎是绝对的。他指出，由双亲传递给子代的不只是这个或那个特性，因为这些特性实际上只是整个（四维）“表观型”的样式，体现了这个个体看得见的、明显的性质在没有很大改变的情形下被后代复制，在几个世纪中保持了稳定性。那么内在的决定因素是什么呢？携带遗传性质的物质承担者是什么呢？他认为，每次遗传都是来自结合成受精卵细胞的两个细胞核的物质结构，也就是遗传特性取决于双亲的精子细胞核和卵细胞核内的染色体上的基因结构，即取决于“基因型”。薛定谔还利用他提出的分子的固体性说明了基因的稳定性。在第5章的“真正重要的区分”一节中，他说：“这样做的道理在于，将分子中各个原子（不管是多还是少）联结在一起的力和那些组成真正的固体或晶体的大量原子之间的力，性质是完全相同的。分子能表现出和晶体一样的结构稳固性。应该还记得，我们此前正是用这种稳固性来解释基因的持久性的。”
薛定谔明确指出，要理解基因的稳定性，就要解释使分子保持一定形状的原子间的相互结合力，在此经典力学是无能为力的，只能依靠量子论。他在第4章的“量子论可以解释”一节中说：“就当前的认识而言，遗传机制不但和量子论密切相关，甚至可以说就是建立在其基础之上的。”他指出：“海特勒-伦敦理论涉及量子论最新前沿（称为‘量子力学’或‘波动力学’）中的最为精致和复杂的概念。”又说：“已经有现成的工作可以帮助我们整理思考，现在似乎可以更为直接地指出‘量子跃迁’和突变之间的联系，并立即挑出最显著的问题。”
薛定谔在第4章“量子力学的证据”中，根据量子论的“分立状态”“能级”和“量子跳跃”的概念解释了稳定性问题。在第4章的“分子”一节中，他说：“对于给定的若干原子而言，其一系列不连续的状态中不必然但有可能存在着一个最低能级，它意味着原子核彼此紧密靠拢。这种状态下的原子就形成了一个分子。这里要强调的一点是，分子必然会具有某种稳定性；它的构型不会改变，除非从外界获得了‘提升’到相邻的更高能级所需的能量差。因而，这种能级差便在定量水平上决定了分子的稳定程度，它的数值是明确的。”
他期望读者接受上述概念，因为大量实验事实已经检验了它。他说：“上述说法都已经经过了化学事实的彻底检验，而且被证明能够成功地解释化学价这一基本事实以及关于分子的诸多细节，比如它们的结构、结合能、在不同温度下的稳定性，等等。”
（四）基因的突变
薛定谔指出遗传特性的突变是由于基因的突变造成的。他在第3章的“突变个体后代有相同的性状，即突变被完全遗传下来了”一节中说：“突变无疑是遗传宝库发生的一种变化，有必要追溯到遗传物质的某种改变。”虽然当时还没有可靠的实验证据，但是，他仍然认为遗传性状的突变是由于染色体上基因的突变引起的。他在第3章的“突变位点·隐性与显性”一节中说：“这正是我们预期的由突变体的同源染色体在减数分裂中分离带来的结果。”
他还认为染色体上一些相同原子的不同构型的分子（即同分异构分子）表示不同的基因。他在第4章的“第一项修正”一节中说：“应用到生物学上，就表示相同‘位点’上一个不同的‘等位基因’，而量子跃迁就代表一次突变。”他在“第二项修正”一节中进一步指出：“实际上它们确实不同，两者所有的物理常数和化学常数都有显著的差异。它们具有的能量也不同，代表着‘不同的能级’”，因此，“从一种构型转变为另一种构型，必须经由中间构型，而后者的能量比前两者都要高”“所谓的‘量子跃迁’，指的是从一种相对稳定的分子构型转变为另一种相对稳定的分子构型。发生转变所需的能量供给（它的量用W表示）并不是实际的能级差”“因为它们不会产生持久的影响，难以引起人们的注意。分子发生这些转变后，几乎立刻又回到了初始状态，因为没有什么东西会阻碍它们的回归”。
薛定谔还从遗传突变的不连续特性出发，指出突变是由于量子跃迁的结果。他在第3章“突变”的一节“‘跳跃式’突变——自然选择的作用基础”中说：“‘跳跃式’这个词并不是说变化有多么大，而是说少数那几个发生变化的和未发生变化的个体之间没有中间形式，存在着不连续性。”他认为这个有意义的事实是不连续性，意味着在两个分立状态之间没有中间状态，在相邻能级之间没有中间能量，表明生物遗传特性的突变是由于在基因分子中的量子跳跃造成的。
（五）基因的功能与作用
在上面我们已经指出薛定谔的一个重要观点，基因是遗传特征，即遗传信息的携带者，他又知道基因定位在染色体上，基因是染色体上的一个片段的事实，所以他认为染色体上包含了个体发育、成长的全部信息，提出了染色体是遗传密码原本的论断。在第2章“遗传机制”的“遗传密码本（染色体）”一节中，他说：“虽然可以通过形状和大小分辨出单个染色体，但是这两组染色体几乎完全相同。稍后我们会了解到，其中一组来自母体（卵细胞），另一组来自父体（与卵子结合的精子）。正是这些染色体，或者仅仅是我们在显微镜下看到的形似中轴骨的那些染色体纤丝，含有某种决定了个体未来发育及其在成熟形态下的功能的整个模式的密码本。每一组完整的染色体都含有全部的密码；因此，作为未来个体最早阶段的受精卵中通常会含有两份密码。”薛定谔还认为密码原本术语的含义太窄了，它没有体现染色体上基因的全部功能和作用。他用了下面一个生动的比喻来形象地说明基因的多种多样功能，他说：“它们集法典规章和行政体系——或者换个比喻，设计师的蓝图和建筑工的技艺——于一身。”
薛定谔还从生物分子的同分异构性引起的原子或原子团排列的多样性来说明遗传密码内容的丰富多样性。他认为基因是一个生物大分子，它由很多同分异构（指化合物有相同的分子式，但具有不同的结构和性质）的小分子所组成，这些小分子的性质以及它们的排列方式可能包含了遗传信息，决定了遗传密码。他在第5章的“压缩在微型密码中的丰富内容”一节中说：“常常有人问，像受精卵的细胞核这么一点点物质，怎么能如此详尽地包含关于一个有机体未来发育的密码信息呢？在我们的认识范围内，唯一一个能够提供各种可能的（‘同分异构的’）组合方式，而且大小还足以在一个狭小的空间范围内包含一个复杂的‘决定性’系统的物质结构，似乎只有非常有序的原子集合体，它的抵抗力足以持久地维持这种秩序。”为了说明小分子的种类和个数与排列数的关系，他举了摩尔斯（Morse）电码的例子。他说：“点和划这两类不同的符号，如果用不超过4个的符号进行有序组合，就可以产生30组不同的电码。若是在点和划之外再加上第三类符号，且每个组合中的符号不超过10个，将得到88572个不同的‘字母’。”可见，在生物大分子中，随着小分子或原子团的种类和数目的增加，它们排列方式的数目就会大量增加，储存的信息量也相应地增大。
薛定谔进一步说明每个基因、每个密码因子不只是表示一个可能的分子，而且也可能具有操作分子合成的作用。他说：“当然在实际情况中，对一组原子来说并不是‘每一种’组合方式都存在相应的分子；此外，这也并不是说密码本中的密码就可以随意使用，因为密码本自身就是引起发育的作用因子。”他在第6章“该模型中一个值得注意的一般性结论”一节中说：“基因的分子图景至少使我们有可能设想，微型密码精确对应着高度复杂和专门化的发育计划，并包含着使之得以实现的某种方式。”