77 生命与量子力学的关系

薛定谔不光是一位顶级的物理学家，他更是一位在其他领域也涉猎广泛的哲学家。薛定谔写过一本书，叫《生命是什么》。在这本书里，薛定谔以量子力学的视角，从多个方面讨论了关于生命的问题。其中一个问题是：遗传信息为什么那么稳定？

20世纪40年代，DNA还未被发现，但人们已经用X光确定了生物遗传信息储存在极小的生物结构当中。在这么小的结构当中，根据原子的大小，我们能计算出组成遗传信息的原子不过1000多个。问题来了，1000多个原子如何稳定地表达遗传信息呢？人的体温约37摄氏度，1000个原子一直放在37摄氏度的环境中，它要不变，不受干扰，不让遗传信息出错，要如何做到呢？这很艰难，如果把1000个原子放在37摄氏度的水当中，它们早就扩散了，就如泡咖啡的过程。但薛定谔认为，遗传信息的稳定性，只有量子力学才能解释。量子力学才能解释生命的本质。

在量子力学以前，人们觉得万物的本质是连续的。这1000多个原子可处的状态如果是连续的话，它们可能存在的状态有无数种，任意一个小小的干扰，它们都会偏离原本的状态，遗传信息就没了。但量子力学告诉我们，原子的状态是量子化的、是有限的。在这种情况下，1000个左右的原子组成的遗传性就有可能做到高稳定性，因为它们是量子化的，没有那么多状态可供选择。本质上是因为遗传信息的分子结构满足量子力学规律。

后来由于技术进步，DNA结构被发现，就证明了薛定谔的猜想。薛定谔不仅是物理大师，也是哲学家、思想家，在《生命是什么》这本书里，薛定谔探讨了很多关于生命的终极问题，譬如，生命为何诞生？生命最终会从宇宙消失吗？这些问题都一针见血，这本书是西方大学生的必读书目。

量子力学告诉我们，世界的本质是量子化、离散化的。我们以前会认为世界是连续的，因为我们生活在宏观世界，观测尺度太大，忽略了微观尺度的量子化特性。接下来，我们来探讨一些量子力学中的经典实验。