下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
从古至今，人们一直认为生物体拥有奇怪的能力，比如，自主运动、改变环境和繁衍生息。哲学家亚里士多德试图用一个概念来捕捉生物体的这种难以解释的奇特性，即我们熟知的“teleology”（目的论），它来自希腊语中意为“目标”或“目的”的 telos 一词。亚里士多德观察到，生物的行为似乎都有目的性，它们会根据某个预先安排的计划或方案展开行动。它们的行动将被指向或引至一种最终状态，无论是捕食、筑巢，还是通过性行为实现繁殖。
在科学时代早期，人们坚持认为，生命是由某类神奇的物质构成的，或者至少是由添加了某种额外成分的常见物质构成的。这种观点被称为“活力论”。但这种神奇的物质或额外成分究竟是什么，一直是个未解之谜。人们猜测的东西包括空气（生物体呼吸的东西）、热、电，以及类似灵魂的神秘之物。无论它是什么，19世纪的人们都普遍相信，存在着一种特殊的“生命力”或超凡的能量，它可以使物质有生命。
随着科学技术的进步，比如超级显微镜投入使用，生物学家发现了越来越多令人惊讶的现象，它们似乎需要用“生命力”来解释。其中一个重要的谜题关乎胚胎发育。一个小到肉眼无法看到的受精卵细胞竟然能发育成一个婴儿，有谁不为此感到惊叹？是什么引导胚胎形成了复杂的组织？它何以能如此稳定地发育，并成为如此精妙的杰作？德国胚胎学家汉斯·杜里舒在1885年做的一系列实验让他感到尤其惊讶。他试图破坏海胆的胚胎（海胆是生物学家喜爱的一种实验对象），结果发现它们居然以某种方式复原了，而且能正常发育。他发现，甚至有可能把发育到四细胞期的细胞团分解成一个个单独的细胞，而每个细胞仍能发育成一只完整的海胆。类似的实验结果让杜里舒产生了一种看法，即胚胎细胞拥有某种“事先想法”，这种想法能让它们按照自己的意图长成最终的形状，并且聪明地修复实验者对它们的破坏。这就好像有一只无形的手在干预它们的成长和发育，如果有必要，这只手就会进行“中期修正”。在杜里舒看来，这些事实构成了某种“生命力”存在的明确证据，他称之为“ entelechy ”（生机），该词在希腊语中的意思是“完整、完美的最终形式”。他的看法类似于亚里士多德的目的论。
但问题在于，“生命力”究竟是什么东西？一种力想要真正发挥作用，就必须像所有其他力一样能让物体运动。乍看起来，生物似乎的确能自我驱动，拥有某种内在的动力源。然而，任何一种力想要发挥作用，就必定会消耗能量。所以，如果“生命力”是真实存在的东西，我们就应该可以探测到能量的转化。物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹在19世纪40年代认真研究过这一问题。在一系列实验中，他用电脉冲刺激从青蛙身上取下的肌肉，引起肌肉抽搐，并仔细测量了这一过程中温度的细微变化。亥姆霍兹得出的结论是，存储在肌肉中的化学能受到电脉冲的激发后，转化为以抽搐形式体现出来的机械能，然后机械能转化为热能。在整个过程中，能量是守恒的，没有任何证据表明其需要额外的生命力。然而，又过了几十年，活力论才彻底被人们抛弃。
不过，即便不存在“生命力”，我们也很难动摇人们的刻板印象：关于生命，存在着某种特殊的东西。但问题在于，那种东西是什么？
学生时代的我读完薛定谔的《生命是什么》一书后，便为这一难题深深着迷。从某个层面讲，答案非常简单：生物体会繁衍，进行新陈代谢，对刺激做出响应，等等。然而，仅列举生命的属性并不等于解释了生命是什么，而后者才是薛定谔探索的目标。一方面，我受到薛定谔著作的极大启发；另一方面，我失望地发现他的解释并不完善。在我看来，生命必定涉及比原子和分子物理学更多的东西。尽管薛定谔认为，可能会有某种新的物理学在其中发挥作用，但他并没有说它是哪种物理学。分子生物学和生物物理学随后取得的进展也几乎没有提供新线索。但就在最近，答案的轮廓已浮现出来，它来自一个全新的方向。