【閱讀的小知小識】薛丁格生命物理學講義：生命是什麼？〡閱讀＆佳句
作者： 薛丁格 Erwin Schrodinger
出版社：貓頭鷹
出版：2022
定價：360元
這是一本對有點難度的書籍。
不過如果只有國中科學程度的讀者也不必擔心，薛丁格已經試圖寫得簡單一點讓大家都看得懂。
重點是概念，不一定硬要將作者每一句都吞進去。
科學家如何思考問題也是這本書很大的看點。
✎書中出現的相關知識：
★布朗運動
★擴散
★離散態
★量子躍遷
★熱運動
★熱定理
★斯賓諾沙
★柏克萊
★謝靈頓
★康德
★物自體
★奧義書
★巴門尼斯
★觀念界
★波茲曼
✎總結
我是從別本書的介紹中知道這本書的。
其中我最想看的內容是關於「熵ㄕㄤ」的部分。
某天我在思考，為什麼要有所成果就必須辛苦努力好久，然而要破壞一個東西就輕而易舉呢？
有些人或許會認為理所當然「因為一直以來都是這樣啊」，但沒有想到背後的真正原因。
接著我找到了「熱力學第二定律：熵增定律」，我大開眼界，原來世界還有這樣的一面。
彷彿發現秘密一般。
所以我想閱讀更多科學相關的書籍。
接著是後半段，探討心靈到底是怎麼一回事。
這裡跟哲學比較貼近。
✎關於薛丁格（1887年～1961年）
他是一名奧地利物理學家，在量子力學上有很大的貢獻。
即使對物理學不熟的人應該也都聽過「薛丁格的貓」
1933年獲得諾貝爾物理學獎。
第一部：生命是什麼？
第一章 古典物理學家對生命問題的探討方式
第二章 遺傳機制
第三章 突變
第四章 量子力學的論據
第五章 對德布呂克模型的探討與檢驗
這部分利用物理學家的角度來探討他對生物學的一些看法。
生命究竟是怎麼一回事？
這裡會提到幾個理論。
★布朗運動（Brownian motion）
是指微小粒子在液體或氣體中做出的無規則、隨機運動。
這種運動是由周圍分子不停地撞擊該粒子所造成的，每一次撞擊方向和力道都不同，導致粒子呈現出亂七八糟、像在「跳舞」的移動路線。
★擴散（diffusion）
物質的粒子（如氣體或液體中的分子）會從濃度高的地方，自然地移動到濃度低的地方，直到分布平均為止。
這其實是數量非常大的情況下觀察到的平均結果。
因為根據布朗運動，每個分子都在亂跑，它們不會因為某個地方比較空曠就跑去那裡。
因為粒子數量非常多，隨機的動作在整體上形成一種「平均效果」。
好像看起來粒子很有規律地從濃的地方擴散到稀的地方，其實只是統計結果。
由此可知有機體必須有相對數量夠多的結構，才能得到穩定與好處。
要不然如果只靠一點分子、原子維持，就會受到布朗運動影響。
但事實是，有機體中時常會有非常微小的原子群，而且擔任很重要的工作。
例如：基因。
這是為什麼？
★離散態
原子裡的電子不是隨便轉來轉去，而是只能存在於特定的能量軌道上（能階）
這些能階就是「離散」的 離散能階。
★量子躍遷
一個粒子（如電子）從一個能階（粒子在量子系統中能夠擁有的特定能量）跳躍到另一個能階的瞬間變化。
無法精確預測什麼時候發生。
關於基因突變，突變不是慢慢連續發生的，而是跳躍的。
「突變實際上是基因分子中的量子躍遷引起的」
書中還說明突變是可以遺傳的，例如突變過後麥穗沒有麥芒，以此麥穗下去育種，下一代也會沒有麥芒。
突變不會常常發生，否則有害的突變很容易就把物種淘汰掉。
★海特勒-倫敦理論（Heitler–London theory）
解釋共價鍵（原子共享電子來穩定自己）形成的理論之一。
海特勒-倫敦力是一種來自電子量子力學行為的吸引力，是化學共價鍵的量子力學本質。
★熱運動
是自然界中獨立存在的基本運動形式之一，物質中的微粒（如原子或分子）因為溫度而不停地運動。
「分子的穩定性取決於溫度」
隨著溫度變高，期待時間減少，增加突變機率。
那麼地球暖化是否也會增加人體的突變機率呢？
或者影響人體身心健康。
★同分異構分子
分子式相同、但原子排列方式不同的分子。
它們有一樣的原子種類與數量，但組成方式不同，導致性質也不一樣。
量子躍遷如果不會引起完全裂變（一個原子核被打破 → 變成兩個較小的原子核 + 放出能量）的話，至少也會導致相同的原子產生不同的組態，也就是同分異構分子。
「最低能階後面還有一連串密集的能階，它們並不涉及整個組態的任何明顯變化，只不過表示原子間的微小震動」
所以人體裡面有微小的震動？
所以瑜伽的唱誦是利用震動對人體產生某種效果？
此外，薛丁格認為染色體是一種非週期性固體（非單調的重複手段構成延伸的集合體，每個原子群都有各自的作用）
第六章 有序、無序和熵
第七章 生命是以物理定律為基礎的嗎？
後記：決定論和自由意志
★最大熵（熱力學平衡態）
由於摩擦力，通常所有運動很快就會停止，電位差和化學勢差漸漸一致。
由於熱傳導，溫度也變得一致。整個系統逐漸衰退，成為死寂的惰性物質，進入永恆的狀態。
這個物理定律就是事物接近混亂無序的自然傾向，無序來自熱運動的無序與隨機混合的各種原子分子中間的無序。
總之，所有的事物都會漸漸走向無序，例如：不知不覺變得很亂的桌面（必須用動能整理書桌）、冰塊融化（需用冰箱的電力維持）
生命的特質在於繼續「做某件事」、不斷運動，避免太快進入平衡狀態。
生物體內的熵不斷增加，生物靠著新陳代謝不斷從外界汲取負熵。
這時候就想，那石頭呢？
沒錯，靜止不動的石頭也有熵，石頭裡面也有原子分子，只是熵的變化比較小。
所以這就是為什麼我尋找「為何建構總是很難，破壞很簡單？」的問題時找到的答案。
因為「自然本就傾向無序」，所以要建構有序時要特別投入更多能量。
如果這個世界法則換成自然傾向有序會變成怎樣呢？
吃掉的食物會在肚子裡自動重新組成蘋果。
鹽丟進水裡，不是溶解，而是會自己重新結晶出來。
越活越健康、年輕。
家裡自己變得越來越整齊，都不用整理。
哈哈哈。
★熱定理（熱力學第三定律）
當物質接近絕對零度時，它的熵會趨近於某個最小值，通常是零。
「其實，即使在室溫下，熵在許多化學反應中的作用也是微不足道的」
第二部：心靈與物質
第一章 意識的物質基礎
第二章 悟性的未來
第三章 客體化原則
第四章 算術詭論：心靈的太一
第五章 科學與宗教
第六章 感覺性質之謎
第二部分是關於心靈的探討，心靈到底是什麼？
為什麼有些有機物沒有心靈？
意識真的是我們的自由意志嗎？
換哲學家登場。
★斯賓諾沙
著有《倫理學》，這不是討論道德規則的書，而是以幾何推理方式來探討人如何達到內心的平靜。
認為每種具體事物或存在，都是無限實體，也就是神的一種化身。
整個宇宙就是一個生靈，神就是大自然。
主張萬物皆依自然律運作，並無真正的「自由意志」
「當我們用感覺、知覺、行動參與活動，以同樣方式一再重複時，這類連續活動都會逐漸退出意識範圍」
例如按密碼，一開始還要想密碼是什麼，按久了變成手指記憶，根本不用思考。
「事件從意識中逐漸消失，對我們整個心靈活動的構成尤為重要，我們的心靈活動完全以反覆實踐取得經驗的過程為基礎」
那麼如果是一個住在人煙稀少鄉村，村民又不怎麼熱絡，而這位老人每天都固定行程、沒有新鮮事發生。
是否這位老人的意識、心靈會漸漸地變成「自動駕駛」模式呢？
如果是一個生活規律的上班族、學生，作息時間固定，被制度推著走而失去對生活的介入感，是否意識逐漸消失？
「只要那些神經過程是新的，它們就會和意識相聯繫」
「意識與生物的學習有關，學會之後就不需要意識了」
一個嬰兒連說話、吃飯、走路都要有意識的操作，一旦學會之後就會開始不帶意識，吃飯還可以配電視。
所以身體上的某些行為的發生我們不會去意識到，例如：恐懼頭髮會豎起來，但一般人不會去意識到。
「道德的存在令人困惑，我則將它看作是人類開始從持利己主義的生物，轉變為利他生物的標誌」
★阿道斯·赫胥黎
著有《永恆的哲學》（我找不到這本書，可能台灣沒出版）、反烏托邦小說《美麗新世界》
赫胥黎認為，儘管世界上有許多宗教，但其最深層的智慧其實是一體的，不論是印度教、佛教、道教、基督教、伊斯蘭蘇菲派或猶太教密契主義，這些傳統的靈修家都在講述同一個核心經驗——與「終極實相」合一。
人類在生物學方面還有可能再演化嗎？這取決於人類如何決定。
薛丁格認為「我們正處於錯失通往盡善盡美之途的嚴重危險時刻」
枯燥無聊的勞動比較輕鬆，所以讓人得到更多好處，更容易賺錢生活、生兒育女。
這類人容易生存，擠掉有天賦的人類，造成劣幣驅逐良幣。
就好比靠關說獲得輕鬆多薪的工作，也不用動什麼腦、不用做特別複雜的工作（也會導致智力器官退化），但事實就是他們站在社會頂層，隨時可以擠掉有天賦的人。
有天賦的人沒機會發揮，賺得錢不夠生活。
人類的生物演化可能停頓，甚至退化。
「機器應該做不值得人做的工作，而不是因為怕使用機器花費太高，就由人去做。雖然生產成本不會因此降低，卻會使從事生產的人心情愉快，但只要全世界的大企業盛行競爭，就不太可能達到這種事」
「企業間的競爭既無聊又乏味，在生物學上毫無價值」
★測不準原理（Uncertainty Principle）
又稱「海森堡不確定性原理」
在量子世界中，粒子的位置與動量（或其他某些成對物理量）無法同時被精確地知道。
一個越準確，另一個就越不準確。
例如：如果你很準確地知道它在哪裡（位置），那你就會完全無法確定它的速度（動量）
說明了世界的不可預測性、不確定性。
★柏克萊（George Berkeley）
最核心的哲學觀點是「主觀唯心論」
物體並非客觀地存在於外部世界，而是存在於「感知之中」。當我們停止感知一個東西時，它便不再存在。
例如：一張桌子之所以存在，是因為我們在「看」它、或以其他感官感知它。
★謝靈頓（Sir Charles Scott Sherrington）
著有《人的本性》，結合科學、生物學與哲學的經典作品，討論人類的本質。
「就我們所知，有限的心靈總是附屬於運動中的能量系統」
★康德（Immanuel Kant）
他是西方哲學史上最具影響力的思想家之一。
著有《純粹理性批判》（Kritik der reinen Vernunft），關於人類如何認識世界？
★物自體
是由康德提出的概念。
指事物本身的樣子，獨立於我們的感官與思考之外的實在。
我們不是看見事物本來的樣子，而是看見我們心靈「加工過」的樣貌。
例如：Ａ說蘋果很紅，但Ｂ看到的蘋果不會跟Ａ一模一樣，Ｂ也許「覺得」沒那麼紅。Ａ與Ｂ「認為」的紅也不一樣，因為他們無法確切知道對方眼中看到的模樣。
他們也不知道蘋果的真實樣貌，因為他們看到的蘋果是被心靈加工過的。而且人眼的可見光也是有限的。
★奧義書（Upaniṣad）（優婆尼沙）
是古印度哲學與宗教思想的核心經典之一，屬於《吠陀經》（Veda）文獻體系的末尾部分。
它所提出的「梵我一如」思想，不但影響了整個印度文化，也在東西方的哲學與修行傳統中產生了深遠迴響。
★巴門尼斯（Parmenides）
古希臘哲學家。
「存在者存在，不存在者不存在」
只有「存在」是真實的、永恆不變的；「非存在」是無法思考與言說的，因為它根本不在；一切變化、生成、毀滅，其實都是幻覺，只是感官的錯覺。
★觀念界
是由古希臘哲學家柏拉圖提出的概念。
我們所見的現實世界（物質界）並不是真正的真實，而只是觀念界的模仿。
觀念界特性「永恆不變，不受時間影響」「不會消失或毀滅」「不變，與現實世界的萬物流變相對」「純粹，不摻雜具體形狀或物質」「真實，真正的實在或本體」
例如：當你看到一張「椅子」，你知道它是椅子，但世界上有無數種椅子，有的高、有的矮、有的木製、有的塑膠……
這些都只是「椅子」這個理想觀念的影子。
在觀念界中，存在一個「完美的椅子」的觀念，而我們現實中的所有椅子只是它的不完美模仿。
柏拉圖認為，我們的靈魂在出生之前，曾在觀念界看過那些真理，所以當我們「認出」某些概念如「正義、美、善」時，其實是在回憶靈魂曾經見過的觀念。
★潛在同時性
根據狹義相對論，只有能夠發生因果關係的事件，才具有絕對的時間先後關係。
因為打翻咖啡，所以襯衫沾上咖啡漬。
時間的順序是先打翻咖啡，再弄髒襯衫。
一個事件的發生不可能無限擴張（打翻咖啡→弄髒襯衫→晚出門→沒搭到公車→遲到→預約被取消⋯⋯），上限就是真空狀態的光速。
圓圈是A事件發生時的影響範圍，Ｂ跟Ｄ在範圍之外，無法影響到Ｂ跟Ｄ。
所以無法判定誰先誰後，Ｂ跟Ｄ既不比Ａ早發生，也不比Ａ晚發生。
這個時間區域就稱為「潛在同時性」領域。
可能會覺得怎麼會無法分辨時間先後，就看時鐘啊。
假如Ａ早上8點打翻咖啡，Ｂ早上10點踢飛一顆石頭，不是很明顯Ａ先發生，Ｂ後發生嗎？
其實是，時間順序有時只是我們人類主觀切割、社會建構的結果，而事件本身可能只是共處於某個「世界狀態」中的不同維度。
兩事件既然互不影響、彼此獨立，而我們對它們的排序只是仰賴某種人為時區、時鐘而已。
★波茲曼（Ludwig Boltzmann）
是奧地利的物理學家與哲學家，以發展統計力學與熵的概念而聞名。
「時間為什麼只有一個方向？」
★時間的統計性理論
可以追溯到波茲曼對時間之箭（arrow of time）的思考，以及熵與機率的關係。
時間的方向（為什麼我們記得過去、不記得未來）來自統計上的機率趨勢，而不是來自基本物理定律本身。
波茲曼認為時間之所以「看起來」只能往前走，是因為我們假設宇宙從一個極低熵狀態開始，然後自然往高熵狀態演化。
時間之箭其實是熵增加的方向。
「在身體之內的任何地方，你都看不到人格，看不到心靈中不幸的痛苦，看不到擔憂，雖然在你看來這些都是確實存在的」
「在時空中存在的世界只是我們心靈的再現，除此之外沒有提供我們任何關於世界是什麼的一點線索」
「不存在善的或是惡的東西，但是思維使事物分出善惡」
總結
這是一本結合物理學、生物學、哲學、量子力學的書。
探討生命、心靈、宗教、科學。
沒錯，它們其實息息相關，無法明確的分開來看。
在課堂上這些科目總是分開的，讓人有「喔，這是物理學的領域」「喔，這是生物學的領域」，把它們區分得很明確。
但其實它們關係緊密，是融合的。
「生命到底是什麼？」是一個讓人忍不住思考的問題。
這是一本很棒的書，不過我很好奇有誰也對這本書有興趣呢？
畢竟書名看起來很枯燥乏味。
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